書籍：《炬豐科技-半導(dǎo)體工藝》

文章：單晶硅晶片的激光研磨工藝

編號：JFKJ-21-124

作者：炬豐科技

摘要：

? 在本文中，我們首先報告了金剛石鋸切加工的單晶硅晶片的激光研磨方法。利用 3D 激光掃描共聚焦顯微鏡、X射線衍射、掃描電子顯微鏡、X 射線光電子能譜、激光顯微拉曼光譜來表征激光研磨硅的表面質(zhì)量，結(jié)果表明，SiO2 激光研磨后，機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的層已被有效去除。表面粗糙度已從原來的 400 nm 降低到 75 nm。在激光研磨表面未觀察到明顯的文章全部詳情：壹叁叁伍捌零陸肆叁叁叁損傷，如微裂紋或微孔。此外，激光研磨對單晶硅片的電阻率影響不大。本研究中獲得的見解為激光研磨硅晶片提供了一種簡便的方法，以實(shí)現(xiàn)按需高效研磨。

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關(guān)鍵詞： 激光研磨；納秒激光；單晶硅片；表面處理；電阻率

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介紹

? 單晶硅片已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體應(yīng)用，包括計算機(jī)系統(tǒng)、電信設(shè)備、汽車、消費(fèi)電子、自動化和控制系統(tǒng)、分析和防御系統(tǒng)。無損壞的高質(zhì)量硅晶片對于這些應(yīng)用至關(guān)重要。在半導(dǎo)體工業(yè)中，硅片通常通過切片、邊緣成型、研磨、研磨、蝕刻、研磨和清洗等工藝生產(chǎn)。在機(jī)械加工過程中，硅片表面會產(chǎn)生非晶層、位錯和微裂紋等損傷。這些損壞會降低晶片的性能和壽命。盡管化學(xué)機(jī)械拋光等后處理和蝕刻晶片精細(xì)研磨可以減少損壞層，它顯著增加了總成本。

? 激光表面微加工是一項(xiàng)新興技術(shù)，與傳統(tǒng)方法相比，具有非接觸、環(huán)保、高靈活性等諸多優(yōu)點(diǎn)。迄今為止，激光恢復(fù)、激光微紋理、激光退火、激光鉆孔等激光微加工已成功應(yīng)用于半導(dǎo)體材料。非晶層轉(zhuǎn)變?yōu)閱尉Ч?，使用納秒脈沖激光完全消除了位錯和微裂紋。此外，激光恢復(fù)后表面的粗糙度從 RMS = 12 nm 降低到 8 nm。已使用納秒脈沖激光退火成功演示單晶硅片的相演化具有不同的脈沖寬度和激光通量 。在納秒激光退火后，非晶硅晶片的粗糙度從 RMS 9 nm 降低到 0.5 nm。使用飛秒脈沖激光在非晶硅薄膜表面成功獲得納米結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)激光照射后硅薄膜的吸收率增加。通過使用連續(xù)波光纖激光器在單晶硅晶片上產(chǎn)生規(guī)則的亞微米凸點(diǎn)陣列。使用飛秒激光在單晶硅晶片上產(chǎn)生孔，隨著襯底溫度的升高，飛濺面積減少，鉆孔效率增加。

? 本研究的目的是研究納秒脈沖激光研磨對單晶硅片表面改善的影響。研究了激光研磨對單晶硅片表面改性、微觀結(jié)構(gòu)和電阻率的影響。評估了激光研磨前后單晶硅晶片的粗糙度降低情況。此外，還討論了激光研磨過程中單晶硅晶片表面的化學(xué)成分、結(jié)晶度和電阻率的演變。

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結(jié)果

? 修正后和激光研磨的單晶硅晶片樣品的表面形貌如圖所示。Ra 為表面粗糙度輪廓的算術(shù)平均值；Rz 是表面粗糙度輪廓在 10 個點(diǎn)處的不規(guī)則高度。圖的左半部分2a 顯示了原樣的表面形貌，表面粗糙度值 Ra 和 Rz 分別為 0.4 μm 和 2.47 μm。原始表面呈現(xiàn)出粗糙的外觀。表面可以看到許多小浮雕和一些凹槽。這表明機(jī)械鋸切后無法獲得光滑的表面......