300mm硅单晶及抛光片标准【半导体抛光】.pdf

300mm硅单晶及抛光片标准 有研半导体材料股份有限公司 孙燕 300mm硅抛光片的产品、工艺技术在国外已经很成熟 而在我国起步较晚，还处于试验阶段 因此对于集成电路所需的300mm硅片的基本参数指标、 金属污染和缺陷控制、表面形态与质量、成本等都面临着新 的挑战硅材料的生产工艺、技术、检测方法已成为今后研 究的主要内容，同时也是推动产业发展的关键所在 随着300mm硅单晶及抛光片的诞生，我们也面临一个制定 相应的国家标准的问题 一、300 mm硅单晶及抛光片现状 有研硅股1997年成功拉制了第一根300mm硅单晶近几年 来一直生产直径230-450mm的硅单晶2007年生产的300mm硅 抛光片作为陪片已经通过用户的评估测试并完成了12寸硅 外延主体设备、配套管路及检测设备的调试和外延片的研 制，样品已通过用户的测试 下面我们给出了WACKER的产品标准；我们2006年在质量 技术监督局备案的企业标准中对300mm单晶及抛光试验片的 主要技术指标要求；以及我们生产的300mm抛光片送到用 户，用户的测试数据 2006年备案的企业标准指标 项目指标 晶向0.5 掺杂元素硼 电阻率范围.cm0.5-20 径向电阻率变化10 氧含量atoms/cm31.1e18 碳含量atoms/cm32.0e16 位错密度个/ cm310 体金属含量（Fe） atoms/cm3 5.0e10 项目指标 硅片直径及允许偏差mm3000.2 硅片厚度及允许偏差 m77520 总厚度变化m2 翘曲度m50 总平整度m1.0 局部平整度(SFQR) m(25*25)0.13 0.12m<100 0.16m<50 0.2m<20 Cu/Cr/Fe/Ni/Zn1.0e10 Al /K/Na/Ca5.0e10 表面金属 atoms/cm2 局部光散射体 LLSs （个/片） 用户评估测试指标 用户评估： 1.对同一根单晶头部、中部和尾部分别切取7 片、25片和13 片，加工后 送交用户进行评估：GBIR 平均1.19um，最大的GBIR 小于2um；大部分硅 片表面0.12um 的颗粒数少于50 个/片。

2.送交1350 片12 英寸硅单晶抛光片于用户进行评估 GBIR 平均 0.85um，最大的GBIR 小于1.61um；硅片表面0.12um LPD平均值32.4，最 大值为80 个/片表面金属低于1E10atoms/cm2 3.提供的12 英寸硅抛光片用于A（Particle）、B（Super Flat）、C（Control） 和E（Mechanical）规格评估评估项目最关键的三项指标：表面颗粒、COP 和表面金属污染评估结果认为：样品全部能够满足C E类片子的表面缺 陷和金属污染的要求，95.7%的片子可以满足A B类硅片的表面金属和金属 污染要求 二、国外涉及300mm产品标准的现状 SEMI的硅单晶的产品标准主要是抛光片规范SEMI M1 它由一系列直径从2英寸、100mm，直到300mm，及直径 350mm和400mm硅单晶抛光片规格组成，其中只涉及了 最基本的尺寸指标：直径、厚度、晶向、切口或参考面尺 寸极其公差；弯曲度、翘曲度、总厚度变化的最大允许 值，以及轮廓的要求并且参数都是最宽泛的SEMI M1.15直径300mm硅单晶抛光片规格（切口）见下表所示 特性尺寸公差单位A 直径300.000.20mm 厚 度，中 心 点72520m 切 口 （见图7） 深度1.000.25, 0.00mm 角905，1 翘 曲 度 最 大 值B100m 总厚度变化（GBIR）C 最大值 10m 背面光泽度D0.80 抛光的边缘轮廓表面加 工度E 边缘轮廓表3 座标:（见图4）Cym Cxm （T/4）F 194 100 表1 尺寸和公差要求 特性要求 切 口 中 心 线 取 向A1 副 参 考 面 位 置无副参考面 表 面 取 向1001 表2 取向要求 除此之外，SEMI标准中涉及300mm的标准还有，SEMI M8 硅单晶抛光试验片规范， SEMI M24优质硅单晶抛光片规 范。

标准中包含术语、订货单内容、合格证、抽样标准、详尽 的各个参数的测试方法、表面缺陷的判别标准、包装和标志的内 容，但其中也有不少项目是没有具体规定或者要求按照用户规格 或由供需双方协商 SEMI M8是针对半导体器件制备中用作检验和工艺控制的硅 单晶抛光试验片对2英寸到300mm的试验片的订货项目及要求 以及0.13m线宽的300mm试验片规范指南 SEMI M24优质硅单晶抛光片规范是针对150-300mm直 径， 用于颗粒检测、金属沾污监控、和光刻工艺图形测量的硅单 晶抛光片针对0.25-0.13m不同线宽的要求的抛光片规格，给 出了三种不同用途硅片的项目要求 SEMI M8中设计线宽0.13m的300mm硅单晶抛光试验片规范指南 项目P型试验片 1.0一般特性 1.1生长方法CZ或MCZ 1.2晶向100 1.3导电类型P型 1.4掺杂剂硼 1.5标称边缘去除3mm 2.0电学特性 2.1电阻率0.550.0 ohm-cm 2.2径向电阻率变化无 2.3电阻率条纹无 2.4少数载流子寿命无 3.0化学特性 3.1氧浓度32ppma（旧版ASTMF12179） 3.2径向氧变化不规定 4.0结构特性 4.1位错蚀坑密度见注1 4.2滑移无 4.3系属结构无 4.4孪晶无 4.5漩涡不规定 4.6浅蚀坑不规定 4.7氧化层错（OISF）不规定 4.8氧化物沉淀不规定 4.9硅片制备特性 5.0晶片ID标志见注2 5.0正表面薄膜无 5.2洁净区无 5.3非本征吸除无 5.5背封无 6.0机械特性 6.1直径3000.2mm 6.2主基准位置见SEMI M1 6.3主基准尺寸见SEMI M1 6.6边缘轮廓见SEMI M1 6.7厚度77525m 6.8厚度变化（TTV）10m max 6.9晶片表面取向1-0-01 6.11翘曲度50m max 6.12峰谷差用户规定 6.14平整度局部见注3 7.0正表面化学特性 7.1表面金属沾污 钠/铝/铬/铁/镍/铜/锌/钙51010cm2 8.0正表面要求 8.1A划伤(宏观)累计长度无 8.2B划伤(微观)累计长度0.10直径 8.3蚀坑无 8.4雾无 8.5局部光散射体见注4 8.6沾污区域无 8.7崩边无 8.8边缘、裂纹无 8.9裂纹、鸦爪无 8.10火山口无 8.11凹坑无 8.12沟槽无 8.13小丘无 8.14桔皮无 8.15刀痕无 9.0背表面要求 9.1崩边无 9.6粗糙度不规定 9.7亮度（光泽）不规定 TBD目视缺陷25点每片 TBD划伤(宏观)总长度无 TBD划伤(微观)总长度150mm 10.0其他特性 TBD边缘条件抛光 注1：位错蚀坑密度不作规定。

晶片允许有空穴富集或自间隙原子富集，“环”结构也是 容许的（FQA内的VI边界） 注2：5背面的T7参见SEMI M1.1; 背面的M12OCR标志参见SEMI M1.15，可以任选添加，但 只作临时使用，在T7标志获得成功后再废除 注3：局部平整度规定为SFQR，其局部尺寸为25mm25mm，X偏移Y偏移0.112个格点 不推荐对局部平整度进行全检，但应对100的有用面积（0.4m）或99的有用面积 （0.18m）的工艺控制能力进行验证 注4：对于晶片的局部光散射体（LLS）数量，由供需双方协商确定；在PSL等效中LLS的尺 寸规定为0.16m，最好降到0.12m 我国的产品标准是分为硅单晶、硅单晶切割研磨片、硅单 晶抛光片目前的直径最大只到200mm不包含12英寸的单 晶及硅片我们的标准也给出了最基本的参数要求和测试方法、 抽样标准、包装及的内容同样是更多的参数要求是由供需双 方协商的但是受我们国家标准中测试方法的限制，给出的测 试方法不及SEMI标准详尽，也没有按照硅片用途区分要求 从上面的表中可以看到，SEMI M8和SEMI M24中都针对 各个参数详尽的给出了SEMI DIN、JEIDA和JIS 这些国际先 进标准的测试方法。

在使用过程中，我们感到：对产品标准而言，因为涉及 到不同的品种和用户，标准中只能给出最重要的的参数及 最基本的要求，有些时候，虽然是最重要的参数也无法在 标准中规定要求因此对硅抛光片，无论SEMI还是我们的 国标，给出的最多的要求是尺寸上的要求，而且是最宽泛 的要求而对于那些“最重要”的要求往往是由供需双方 协商的但是，其实最有用的是对各个参数的测试方法和 抽样方法的规定 对于测试方法标准，我们除了关注方法的适用范围、 方法概要、样品制备、测量步骤之外，干扰因素也对 我们非常重要SEMI近些年来对新方法采用的测试方法指 南的形式是非常值得提倡的 比较与这些标准相对应的国家标准，经过这两年的努 力，我们在硅材料方面的国家标准已经建立和修订了不少 常用的方法基本具备，并且很多是与SEMI等先进标准接轨 的但是我们在金属沾污等特殊的检测方法上还很不完善 另外我们的国家标准审批和更新速度也还远远跟不上发 展，与SEMI标准相比差距不小 三、我们的打算 随着半导体产业高潮的到来，硅材料将以高质量、低成本为 主要目标，向标准化设备、厂房，新的加工处理工艺和大直径 化方向发展半导体硅的结构、特性的研究会随不断深入；其 缺陷控制、杂质行为、杂质与缺陷互作用及表面质量仍将是工 艺技术研究的主攻方向。

我们将沿用我们国标的体系，在2009年之前在生产、研发的 基础上完善300mm硅单晶、300mm硅单晶切割和磨削片、 300mm硅单晶抛光试验片的企业标准，并将完成300mm系列的 行标或国标的制定 四、希望 我们一直都非常关注国外先进标准的颁布和更新过去 一般每隔几年去买一本ASTM的相关卷册自从2004年硅的 测试方法标准转为SEMI标准后，我们感到虽然标准的更新 速度更快，使我们更及时的了解了国际硅行业的动态，但是 我们也无法买到所有标准的英文版的相关卷册而每一标准 的价格对企业来说，特别是要经常更新是难以承受的对此 我们深感遗憾 谢谢！谢谢！ 。