硅衬底平坦度在半导体制程中产生的缺陷研究

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1、硅衬底平坦度在半导体制程中产生的缺陷研究ResearchofSiSubstrateWarpageDefectinSemiconductorProcessing学科专业：集成电路工程研究生：黄永莲指导教师：毛陆虹教授企业导师：陈育浩高级工程师天津大学电子信息工程学院二零一五年十二月摘要近二十年来，随着半导体技术的不断发展、不断提高，集成电路制造已经成为中国的第一大电子信息产业。最近几年随着国家的大力支持，半导体技术制造业在中国已经形成了稳定的阶段，晶圆尺寸由6英寸发展到8英寸直到现在的12英寸。由于衬底的不断加

2、大，在一些集成电路制造的高温工艺(诸如氧化、扩散等)中，硅片的弯曲现象会比较严重，翘曲度（也称平坦度）较差，导致在进行光刻等工艺步骤时很难对准，在生产实验中极容易产生失焦缺陷，从而造成硅片的电性参数以及器件的成品率和性能受到很大的影响。在硅衬底生产时避免不了微量的形变弯曲，这些形变弯曲会在进行高温热处理或者对其进行升、降温处理以及其他机械应力等后续的集成电路加工过程中更加严重，可能会加剧形变弯曲程度。本文对硅衬底的翘曲度缺陷在集成电路制造中的影响进行了研究，给出了翘曲度异常的描述，阐述了硅片形变弯曲是如何形成

3、的，进行了相关试验并对试验结果进行了分析。从硅衬底线切割的过程控制入手，分析了如何避免翘曲度的异常，总结了硅衬底翘曲度的形成和改善的方法，提出了改善晶圆平坦度异常的工艺优化措施。针对研究成果做深入的讨论，并提出有待于进一步研究的方向。这对于提高硅衬底的质量，降低集成电路生产实践的缺陷发生率，乃至提高封装后器件的性能和可靠性都是至关重要的。关键词：翘曲度，半导体制程，厚度差值，线切割IABSTRACTOverthepasttwentyyears,withthecontinuousdevelopmentofsem

4、iconductortechnology,continuousimprovement,integratedcircuitmanufacturinghasbecomeChina'slargestelectronicinformationindustry.Inrecentyears,withthestrongsupportofthecountry,thesemiconductortechnologymanufacturingindustryinChinahasformedastablestageandthewaf

5、ersizehasincreasedfrom6inchto8inchuntilnow12inchsiliconsubstrate.Duetothecontinuousincreaseofthesubstrate,thebendingofthesiliconwaferandthewarpingdegreewillbemoreserious,inthehightemperatureprocess(suchasoxidation,diffusion,etc.)foranumberofintegratedcircui

6、tmanufacturingplants.Soitisdifficulttofocusattheprocessofthelithography,anditiseasytocausedefocusdefectintheproductionline.Thusthewaferelectricalparametersandtheproductyieldratioaregreatlyaffected.Thesiliconsubstrateproductionalsocannotavoidtraceofdeformati

7、onandbending.Thedeformationbendingoccursinthesubsequentintegratedcircuitprocessingandtheprocessofhightemperatureheattreatment.Heatandothermechanicalstressmayincreasethedegreeofdeformation.Inthispaper,westudytheinfluenceofsiliconwaferbendingdefectinprocessma

8、nufacture,explaintheabnormalofthesiliconwaferbending,describetheprocessofthesiliconwaferbendingformation.Relatedexperimentswerecarriedoutandtherelevanttestdataaresummarized.Fromthecontrolprocessofwafer