300mm硅片的磨削加工工艺研究

发布时间：2017-10-14 01:01

  本文关键词：300mm硅片的磨削加工工艺研究

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【摘要】：从20世纪后期开始,硅基集成电路产业成为发展最快的产业,它不仅自身迅速成长,还带动了一批其他产业的崛起和完善,例如计算机、通信、航天、精密机械等,这一系列产业的发展推动着我们的生活不断往前发展。半导体产业的快速发展,对其基础材料硅单晶的要求不断提升,表现为硅片的直径越来越大,特征线宽越来越小,因此对硅片尤其是其表面质量也提出了更高的要求。传统的硅片机械加工工艺己难以满足这高标准的要求,故硅片精密磨削、双面抛光等工艺被陆续引入。本文对300mm硅片精密磨削过程进行了研究,旨在提升机械加工后硅片的平整度水平,改善硅片表面及亚表面的质量的同时,提高生产效率,以满足后续工艺的要求,并对实际生产的进行起到一定的指导作用。首先,通过试验研究了磨削过程中砂轮粒径及主要磨削工艺参数对硅片表面层损伤深度及表面微粗糙度的影响规律。结果表明,使用小的砂轮粒径、小的砂轮轴向进给速度以及大的砂轮转速进行磨削加工,硅片的表面质量较好。同时通过氧化层错的观察,最终确定2000#砂轮为粗糙阶段砂轮,8000#砂轮为精磨阶段砂轮。然后,通过对比试验表明磨削工艺参数对磨削后硅片几何参数及面型的影响不大,但磨削硅片的面型却对抛光后硅片的几何参数影响显著。当磨削硅片呈现“凹”面型时,可以有效的抑制硅片抛光过程中的Edge Roll-off现象,从而抛光时更容易获得较好的边缘几何参数,因此确定磨削加工时应该制备“U”和“W”面型的硅片,其中以“U”面型最佳。最后,通过观察不同磨削去除量下硅片表面氧化层错情况,确定粗磨阶段去除量需≥70 μm,精磨阶段去除量需≥25 μm。使用本文改善后的磨削工艺对硅片进行了磨削加工,获得了满足65-90nm线宽要求的磨削硅片。
【关键词】：硅片 磨削 表面层损伤 几何参数
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN305.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-22
• 1.1 论文的选题背景8-9
• 1.1.1 本文的研究目的及意义8
• 1.1.2 国内外集成电路产业概况及发展趋势8-9
• 1.2 硅片制造工艺概述9-11
• 1.2.1 硅9-10
• 1.2.2 硅片制备工艺10-11
• 1.2.3 表征硅片质量参数11
• 1.3 硅片表面损伤层的研究现状11-18
• 1.3.1 硅片损伤层模型11-13
• 1.3.2 硅片损伤层的危害13-14
• 1.3.3 硅片表面层损伤形式14-18
• 1.3.4 硅片损伤层的检测方法概述18
• 1.4 硅片磨削加工的研究现状18-21
• 1.4.1 硅片磨削加工过程中材料去除模式19-20
• 1.4.2 磨削参数对硅片表面层损伤的影响20
• 1.4.3 磨削参数对硅片几何参数的影响20-21
• 1.5 课题研究内容21-22
• 2 磨削参数对硅片表面质量的影响22-35
• 2.1 试验条件22-23
• 2.2 表面层损伤深度及微粗糙度的检测方法23-24
• 2.3 磨削参数对硅片表面质量的影响24-31
• 2.3.1 砂轮粒径对硅片表面质量的影响25-26
• 2.3.2 砂轮轴向进给速度对硅片表面质量的影响26-28
• 2.3.3 砂轮转速对硅片表面质量的影响28-30
• 2.3.4 真空吸盘转速对硅片表面质量的影响30-31
• 2.4 金刚石砂轮磨削工艺选择31-34
• 2.4.1 磨削工艺参数选择32
• 2.4.2 氧化层错检测方法32
• 2.4.3 不同粒径砂轮磨削后硅片氧化层错观察32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 磨削后硅片几何参数及面型的研究35-50
• 3.1 磨削技术指标及工艺参数的选定35-36
• 3.1.1 磨削后硅片技术指标的选定35
• 3.1.2 磨削加工工艺参数的选定35-36
• 3.2 试验条件与检测方法36
• 3.3 磨削工艺参数对硅片几何参数的影响36-43
• 3.3.1 砂轮轴向进给速度对几何参数的影响36-38
• 3.3.2 砂轮转速对几何参数的影响38-40
• 3.3.3 真空吸盘转速对几何参数的影响40-41
• 3.3.4 冷却水流量对几何参数的影响41-43
• 3.4 硅片磨削面型的确定43-49
• 3.4.1 不同面型磨削硅片的获得43-45
• 3.4.2 磨削硅片GBIR对抛光硅片几何参数的影响45-46
• 3.4.3 磨削硅片面型对抛光硅片几何参数的影响46-49
• 3.5 本章小结49-50
• 4 大直径硅片磨削加工工艺集成50-55
• 4.1 大直径硅片磨削加工工艺方案50-51
• 4.2 各阶段磨削去除量的确定51-52
• 4.3 磨削加工工艺集成试验52-54
• 4.4 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-58
• 致谢58-59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 张银霞;李大磊;郜伟;康仁科;;硅片加工表面层损伤检测技术的试验研究[J];人工晶体学报;2011年02期

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1 张银霞;单晶硅片超精密磨削加工表面层损伤的研究[D];大连理工大学;2006年

本文编号：1028073