硅片的平整度
时间：2025-03-18 发布人：admin 点击数：0
先进IC工艺还对硅片平整度提出了极高的要求。较差的平整度不仅会导致后续平坦化工艺的恶化，还可能导致光刻工艺的失焦，导致器件失效,进而影响到产品良率。硅片的平整度按照不同的空间波长分类,可以分为平整度(flatness)，纳米形貌(nanotopography，NT)，表面粗糙度(roughness)。其中平整度又包括硅片的形状参数bow、warp，整体平整度(globalbacksideidealrange，GBIR)，局部平整度(sitefrontquotientrange，SFQR)，边缘局部平整度(edgesitefrontquotientrange，ESFQR)等。NT代表硅片表面空间波长约为0.2~20mm的高度变化。其中平整度和纳米形貌NT是制约先进工艺发展的关键技术指标。(1)平整度(SFQR、ESFQR)：目前先进的光刻工艺都会将硅片分为网格区域，分区域进行曝光，每个区域都需要保持良好的平整度才能保证不会失焦，光刻机也会根据曝光区域重新对准硅片，这也是局部平整度比整体平整度更重要的原因。由于硅片加工过程中边缘部分的不连续性,通常会出现边缘塌边(roll-off)的现象，从而导致边缘平整度ESFQR较差。恶化的边缘平整度通常会导致光刻工艺失焦，从而造成严重的良率损失，因此，改善边缘平整度也非常重要。(2)纳米形貌NT：随着浅槽隔离工艺平坦化工艺的引入，硅片的纳米形貌越来越成为硅片技术发展需要考虑的关键指标。恶化的NT不仅可能导致后续光刻工艺中线宽的不均匀，也可能导致后续薄膜平坦化工艺的不均匀性。薄膜抛光去除的不均匀性与纳米形貌之间的相互关系已经得到广泛的研究。在氧化薄膜的抛光过程中，氧化层薄膜去除的不均匀性和抛光垫的硬度相关，较软的抛光垫能贴合表面的纳米形貌从而实现均匀的薄膜抛光。而在复杂结构的逻辑器件的抛光工艺中，使用较硬的抛光垫虽然可以实现更好的平整度，但也会导致无法贴合表面的纳米形貌从而使得抛光后表面薄膜厚度不均匀 。因此改善衬底硅片的纳米形貌至关重要。先进工艺对平整度的调节已进入纳米阶段，一些传统的参数调节和仿真已经难以实现更有效的控制，需要对耗材及工艺参数进行更精确的研究和优化来实现平整度的优化。Bhagavat等研究了研磨工艺并提出可以通过调节砂轮主轴的倾斜角度及砂轮的偏移来减少纳米形貌的恶化。Pietsch等研究了砂轮切割能力与硅片纳米形貌的关系，砂轮的目数越小，磨削表面越粗糙，最大进给率越高，硅片的纳米形貌越好。扬州晶格半导体提供高纯大尺寸单晶硅、多晶硅材料，并可定制加工各种类型硅片、硅棒、硅抛光片、单抛片、双抛片。17826693981Fukuda等研究了双面抛光优化的转速，并提出边缘平整度与载具厚度有明显关系，纳米形貌会受到抛光时间、压力以及抛光垫特性的影响。Xie等仿真了单面抛光中硅片边缘在不同压力、不同间隙、不同杨氏模量的抛光垫的受力情况以及动态去除过程，并对其进行了试验验证。Kasai研究了双面抛光的运动轨迹及转速，并对轨迹长度，压力与去除速率的关系进行验证，但在去除均匀性上由于涉及到多个变量的影响，不能用单独的转速理论来解释。Takami等使用了添加聚合物的抛光液实现双面抛光过程中对边缘的保护,改善了边缘恶化现象。Enomoto等研究了抛光垫硬度的影响并设计了双层结构的抛光垫，实现对边缘平整度的优化。如何在有效控制平整度稳定性的同时满足更先进工艺节点的平整度要求是未来硅片平整度发展的技术难关。
