晶圆背面颜色异常的研究

摘要

半导体在线检测中,工程师常会发现晶圆背面颜色有异常,轻者只是单片晶圆不符合出货标准而报废,重则会有剥落物产生导致更多的晶片报废。本文先从颜色异常的机理出发,阐述颜色异常是由膜厚不均匀所致,并由切片结果得以证实。之后对晶圆背面的膜做了详细的介绍,并利用不同膜的化学性质来选用蚀刻液,得出晶圆背面处理方案为:选用49％氢氟酸来处理氧化硅和氮化硅损伤层,使用100:1的硝酸与氟化氢处理多晶硅损伤层。本论文在晶圆处理时机上,针对背面剥落物较重的晶片,或导致黄光制程散焦和对准超出设定以及在快速退火制程中会导致机台报警的情况,在前段对受损的晶圆做轻微的处理,而后在出货前再做二次处理(晶圆背面膜对晶片有保护作用,因而不能在生产前段将背面的保护膜全部去除);针对背面颜色异常的晶片对其它晶片及后续制程不影响时,在出货前再处理。后段处理的晶片要去除游离离子的影响,这样可以避免结晶物的产生。文章还归类总结出单晶圆机台漏酸,机械手臂位置异常和叠片是导致晶圆背面颜色异常的三大原因。而单晶圆机台漏酸与倒吸阀有关,机械手臂位置异常与其部件的折旧有关,加之后段光阻液对背面蚀刻可导致晶圆背面的颜色异常。最后提出了增加离线检测、在线检测、强化测试和反复测试来及时发现机台的异常,并提出了机台性能的改造建议和暂时性的防堵措施,这些都可从源头上降低晶圆背面颜色异常发生的概率。但背面新材料的使用对于颜色异常的处理将是个挑战!

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 前言

1.1 国内外发展的现状

1.2 本课题的研究意义

1.3 论文的论证思路

第二章 晶圆背面颜色异常的理论研究

2.1 颜色异常的机理

2.2 机理验证

2.3 晶圆颜色异常处理的假设

2.4 本章小结

第三章 晶圆背面颜色异常的处理

3.1 晶圆背面膜的组成与蚀刻液的选择

3.1.1 晶圆背面膜的组成

3.1.2 蚀刻与蚀刻率

3.1.3 蚀刻液的选择与反应机理

3.1.4 选择比

3.2 晶圆背面颜色异常的处理与验证

3.2.1 生产前段晶圆的处理

3.2.2 生产后段晶圆的处理

3.3 本章小结

第四章 晶圆背面颜色异常原因与避免

4.1 晶圆机台的漏酸

4.1.1 单晶圆机台漏酸的成因

4.1.2 单晶圆机台漏酸的避免与防范

4.2 机械手臂位置异常

4.2.1 机械手臂位置异常的成因

4.2.2 机械手臂位置异常的避免与防范

4.3 生产过程的异常叠片

4.3.1 异常叠片的原因

4.3.2 异常叠片的避免

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

附录1 二氧化硅的色系表

附录2 单晶硅的性质

附录3 氧化硅和氮化硅性质

附录4 名词解释

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

附件