[發明專利]用于檢測超薄硅晶圓亞表面損傷深度的試樣制備方法

有效

• 申請號: 201410264284.5
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104034568A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 秦飛;閆德寶;孫敬龍;安彤;王仲康;唐亮
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N1/32
• 分類號: G01N1/32
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及硅晶圓損傷層的檢測技術，尤其涉及硅晶圓亞表面損傷檢測試樣制備方法。

背景技術

作為最主要的集成電路襯底材料，硅晶圓的質量直接影響封裝器件的性能以及可靠性。圖形晶圓需要進行背面減薄才能達到封裝芯片的厚度要求。

磨削參數(磨粒尺寸、砂輪的進給速度、砂輪和旋轉臺轉速)不同，硅晶圓亞表面損傷程度不一樣，任何一個微小的損傷都可能導致器件成為廢品，因此，需要對晶圓亞表面損傷深度進行檢測，以此評價晶圓加工質量，并對硅晶圓減薄參數提供指導。

破壞性檢測方法以其直觀，簡便等優點常被用于硅晶圓亞表面損傷深度的檢測，其中截面顯微法和角度拋光法應用最為廣泛。檢測時都特別制作了夾具來固定硅晶圓樣品。

發明內容

本發明提出了一種用于檢測超薄硅晶圓亞表面損傷深度的試樣制備方法，可以有效制備超薄、易碎、損傷層很薄的硅晶圓試樣，且試樣制備方法簡單，能夠得到清晰的亞表面微裂紋，解決了超薄硅晶圓亞表面損傷深度難以獲得的問題。

試樣制備步驟如下：

(1)將整片晶圓切割為多個樣品。

(2)取下任意位置樣品，并將其粘貼到金屬板上；

(3)對粘貼好的試樣進行磨削、拋光、腐蝕處理

其中，所述的硅片厚度≤300μm。

步驟(2)中，金屬板為硬度大于硅的任意材質的板。在粘貼時，晶圓樣品的切割邊緣要超出金屬板的邊緣，以便于在磨拋過程中去除掉晶圓切割時引入的損傷；將晶圓的磨削面粘貼到金屬板上，以避免在下一步磨拋時破壞晶圓損傷層。

步驟(3)中，對固化后的試樣進行磨削、拋光、腐蝕處理的具體步驟如下：

(3a)在磨削機上用P800砂紙打磨試樣直至露出試樣截面；

(3b)用P2000砂紙對步驟(3a)處理過的截面進行精磨5～10min；

(3c)用自來水沖洗步驟(3b)精磨過的截面，在拋光機上對其進行拋光，使用粒度為0.5μm的拋光液拋光20～30min；

(3d)用自來水沖洗步驟(3c)拋光過的截面，用粒度為0.25μm的拋光液拋光20～30min；

(3e)用自來水沖洗步驟(3d)拋光過的截面，用楊氏蝕液對截面進行腐蝕15～20s后取出立即用酒精沖洗截面；

(3f)將步驟(3e)處理過的樣品放入盛有新酒精的燒杯中，一同放入超聲波清洗儀里清洗10～15min。

(3g)將步驟(3f)清理好的試樣取出并吹干，放入試樣袋中，避免將試樣暴露在空氣中。

步驟(3c)、(3d)中，拋光布選用柔軟短絨布，拋光液為金剛石噴霧拋光液。

步驟(3e)中，楊氏溶液為氫氟酸和三氧化鉻的水溶液，配比為H₂O:HF49％:CrO₃＝500ml：500ml：75g，其中49％為氫氟酸的質量百分比濃度配制方法如下：

首先將75g三氧化鉻溶解于500ml水中，再將三氧化鉻水溶液與500ml氫氟酸混合。楊氏溶液具有很好的擇優腐蝕性，可以使損傷層更明顯地顯現出來。

本發明可以取得如下有益效果：

將晶圓樣品粘貼在硬度大于硅的鋼板上保證了薄硅片試樣在磨拋處理過程中無破碎；粘貼時，晶圓樣品的切割邊緣要超出金屬板的邊緣，以便于在磨拋過程中去除掉晶圓切割時引入的損傷；將晶圓的磨削面粘貼到金屬板上，以避免在下一步磨拋時破壞晶圓損傷層；使用楊氏溶液腐蝕截面，使損傷體現的更明顯，最終得到了硅片亞表面微裂紋的清晰圖象，如圖3。

附圖說明：

圖1為晶圓切割的示意圖。

圖2是所制備試樣的原理圖。

圖中：1為硅片樣品；2為膠；3為金屬板；4為損傷層。

圖3是亞表面微裂紋掃描電子顯微鏡圖片。

具體實施方式

根據下述實施例，可以更好地理解本發明。

本實施例使用的晶圓硅直徑200mm，厚度為200μm；所用鋼板為鋼鋸條截斷；所用拋光液為金剛石噴霧拋光液購于耐博檢測技術(上海)有限公司；拋光機為雙盤臺式金相磨拋機；超聲波清洗器KQ3200DE型數控超聲波清洗器。

步驟為：

(1)將整片晶圓切割為多個10*8mm的樣品,如圖1所示。

(2)取下任意位置樣品，并將其粘貼到鋼鋸條截斷上，晶圓樣品的邊緣超出鋼板的邊緣，且晶圓的磨削面應在內測靠近鋼板的位置；

(3)對粘貼好的試樣在磨拋機上用P800砂紙打磨試樣直至露出試樣待觀測截面；用P2000砂紙精磨截面10min；用自來水沖洗精磨過的截面。