基于HF溶液選擇性刻蝕的單晶硅亞表面非晶損傷層探測(cè)方法研究.pdf

1、半導(dǎo)體產(chǎn)品高集成度和高性能化的快速發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體材料硅的加工表面質(zhì)量提出了苛刻要求，任何超出許可范圍的損傷都會(huì)降低半導(dǎo)體器件的性能。前期研究表明，亞表面的非晶化是單晶硅材料在超精密加工過(guò)程中的前期損傷的主要表現(xiàn)形式，因此非晶層特性的量化檢測(cè)，對(duì)于評(píng)價(jià)單晶硅表面/亞表面損傷程度顯得至關(guān)重要。目前已有的檢測(cè)方法雖然可以較好地分析非晶層的力學(xué)、化學(xué)、結(jié)構(gòu)等特性，但是存在諸如樣品制作過(guò)程復(fù)雜、檢測(cè)時(shí)間漫長(zhǎng)、檢測(cè)費(fèi)用昂貴等問(wèn)題，因此亟待尋求一種精

2、確、快速、經(jīng)濟(jì)的檢測(cè)方法。
　　研究表明，單晶硅材料的劃痕損傷層能被HF溶液選擇性刻蝕。根據(jù)這一特性，本文提出了一種快速檢測(cè)單晶硅亞表面損傷層厚度的方法，并結(jié)合TEM檢測(cè)對(duì)此方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。進(jìn)而采用此方法，對(duì)不同載荷和刻劃速度下單晶硅表面的劃痕損傷層厚度進(jìn)行了檢測(cè)，揭示了載荷和速度對(duì)單晶硅亞表面劃痕損傷的影響規(guī)律。本文的主要研究結(jié)果及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)利用HF溶液對(duì)單晶Si(100)表面的非晶硅損傷層具有選擇性

3、刻蝕這一特性，提出了一種準(zhǔn)確、快速地檢測(cè)單晶硅亞表面非晶損傷層厚度的方法。透射電鏡結(jié)果顯示，HF溶液能選擇性地刻蝕單晶硅劃痕區(qū)域的亞表面損傷層，證實(shí)了該方法檢測(cè)結(jié)果的有效性。該方法有望應(yīng)用于單晶硅晶圓平坦化過(guò)程的損傷檢測(cè)與控制。
　　(2)提出了一種亞表面非晶損傷層的密度測(cè)量方法。亞表面損傷層的質(zhì)量可以通過(guò)對(duì)比腐蝕前后的質(zhì)量差進(jìn)行測(cè)定，而其體積可由軟件積分的方法進(jìn)行計(jì)算，從而亞表面非晶層的密度可直接由公式計(jì)算可得。
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