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硅片翘曲度
硅片的翘曲度是一个关键参数，它反映了硅片表面的平整度和与基准面的偏离程度。
翘曲度对于硅片的质量和后续加工过程都有重要影响。
以下是一些影响硅片翘曲度的因素：
1.基底材料和制备过程：基底材料的性质和制备过程对硅片的翘曲度起着重要作用。
不同的基底材料（如石英、玻璃、硅）具有不同的热膨胀系数和机械性质，从而影响硅片的热应力和翘曲度。
2.温度变化：温度变化会引起硅片的热膨胀和收缩，进而导致翘曲。
特别是在热循环过程中，硅片可能经历温度的多次变化，引起翘曲现象。
3.结构和几何：硅片的结构和几何形状也会影响其翘曲度。
例如，硅片的厚度、尺寸和形状不均匀性等因素都可能导致翘曲。
4.外部应力：外部应力如机械力、压力或附加材料的应力等也可能导致硅片的翘曲。
这些应力可能来自于制造过程中的机械处理或封装过程中的应力释放。
5.制造工艺：硅片的制造过程中的工艺步骤和参数也会对翘曲度产生影响。
例如，晶圆的切割、薄化、腐蚀、退火等步骤都可能对硅片的翘曲度造成影响。
翘曲度的测量通常是将硅片放在支撑柱上，通过扫描图形路线进行曲线扫描和直线段扫描，分别成对记录被测点上、下表面的位移量。
最大位移量与最小位移量之差的一半即为硅片的翘曲度。
硅片翘曲度测试方法硅片翘曲度测试是对硅片的物理特性和性能进行评价的重要方法之一。
本文将介绍一种常用的硅片翘曲度测试方法。
硅片翘曲度是指硅片在受力作用下产生的弯曲变形程度。
硅片是半导体器件中常用的基片材料，其翘曲度直接影响到器件的性能和可靠性。
硅片翘曲度测试的目的是为了确定硅片在不同应力条件下的翘曲情况，以评估硅片的机械稳定性。
常用的测试方法有机械测量法、光学测量法和电子束测量法等。
其中，机械测量法是最常用的方法之一。
这种方法基于硅片在外力作用下发生弯曲变形，通过测量硅片的形变来确定翘曲度。
具体的测试步骤如下：1. 准备测试样品。
将硅片切割成合适尺寸的样品，确保样品表面平整无瑕疵。
2. 安装测试装置。
将硅片样品固定在测量装置上，确保样品的边缘受力均匀。
3. 施加外力。
通过机械手段施加外力，使硅片发生弯曲变形。
可以通过缩放系数计算施加的外力大小。
4. 测量形变。
使用外力作用下的光学测量仪器，测量硅片的形变情况。
可以测量硅片的弯曲角度或者硅片表面的位移。
5. 计算翘曲度。
根据测量的形变数据，通过相关的公式计算硅片的翘曲度值。
常用的翘曲度指标有硅片最大位移、最大曲率半径、面积翘曲度等。
6. 分析结果。
根据翘曲度测试的结果，评估硅片的机械稳定性。
如果翘曲度过大，可能会导致硅片破裂或器件性能下降。
需要注意的是，在进行硅片翘曲度测试时，需要选择适当的测试方法和参数。
不同测试方法适用于不同类型的硅片，而不同的测试参数会对测试结果产生影响。
此外，硅片翘曲度测试还需要在恒定的温度和湿度条件下进行。
温度和湿度的变化会导致硅片材料的膨胀率发生变化，从而影响测试结果的准确性。
总之，硅片翘曲度测试是评估硅片机械稳定性的重要方法。
通过选择适当的测试方法和参数，可以准确评估硅片的翘曲度，并为硅片的设计和制造提供指导。
硅片生产过程半导体技术知识2009-02-17 17:12:10 阅读1013 评论2 字号：大中小订阅简介硅片的准备过程从硅单晶棒开始，到清洁的抛光片结束，以能够在绝好的环境中使用。
期间，从一单晶硅棒到加工成数片能满足特殊要求的硅片要经过很多流程和清洗步骤。
除了有许多工艺步骤之外，整个过程几乎都要在无尘的环境中进行。
硅片的加工从一相对较脏的环境开始，最终在10级净空房内完成。
工艺过程综述硅片加工过程包括许多步骤。
所有的步骤概括为三个主要种类：能修正物理性能如尺寸、形状、平整度、或一些体材料的性能；能减少不期望的表面损伤的数量；或能消除表面沾污和颗粒。
硅片加工的主要的步骤如表1.1的典型流程所示。
工艺步骤的顺序是很重要的，因为这些步骤的决定能使硅片受到尽可能少的损伤并且可以减少硅片的沾污。
在以下的章节中，每一步骤都会得到详细介绍。
表1.1 硅片加工过程步骤1. 切片2. 激光标识3. 倒角4. 磨片5. 腐蚀6. 背损伤7. 边缘镜面抛光8. 预热清洗9. 抵抗稳定——退火10. 背封11. 粘片12. 抛光13. 检查前清洗14. 外观检查15. 金属清洗16. 擦片17. 激光检查18. 包装/货运切片（class 500k）硅片加工的介绍中，从单晶硅棒开始的第一个步骤就是切片。
这一步骤的关键是如何在将单晶硅棒加工成硅片时尽可能地降低损耗，也就是要求将单晶棒尽可能多地加工成有用的硅片。
为了尽量得到最好的硅片，硅片要求有最小量的翘曲和最少量的刀缝损耗。
切片过程定义了平整度可以基本上适合器件的制备。
切片过程中有两种主要方式——内圆切割和线切割。
这两种形式的切割方式被应用的原因是它们能将材料损失减少到最小，对硅片的损伤也最小，并且允许硅片的翘曲也是最小。
切片是一个相对较脏的过程，可以描述为一个研磨的过程，这一过程会产生大量的颗粒和大量的很浅表面损伤。
硅片切割完成后，所粘的碳板和用来粘碳板的粘结剂必须从硅片上清除。
㊀２０１７年㊀第１１期仪表技术与传感器Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ㊀Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ㊀ａｎｄ㊀Ｓｅｎｓｏｒ２０１７㊀Ｎｏ．１１㊀基金项目：浙江省质量技术监督系统科研项目（２０１３０２９４）收稿日期：２０１６－１２－２７硅片总厚度偏差及翘曲度检测装置研制与测试郑晓峰１，郑博文２，蒋立正１，应正平３（１．浙江机电职业技术学院，浙江杭州㊀３１００５３；２．台州市计量技术研究院，浙江台州㊀３１００１８；３．湖州出入境检验检疫局，浙江湖州㊀３１３２００）㊀㊀摘要：通过机械结构㊁控制系统及显示系统设计，研制了硅片总厚度偏差及翘曲度检测装置，该装置具备自动送料㊁自动检测㊁自动回料㊁自动显示与数据存储等功能；设计相关实验条件，对装置进行了测试，并根据测试结果分析了其测量不确定度；将装置与Ｍａｈｒ测长仪进行了比较测量，试验表明，该装置精度满足设计要求，且性能稳定㊂关键词：总厚度偏差；翘曲度；测量不确定度；比较测量中图分类号：ＴＰ２３㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编码：１００２－１８４１（２０１７）１１－０１１２－０４ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＴｅｓｔｉｎｇｏｆＳｉｌｉｃｏｎＣｈｉｐＴｏｔａｌＴｈｉｃｋｎｅｓｓＤｅｖｉａｔｉｏｎａｎｄＷａｒｐａｇｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎＤｅｖｉｃｅＺＨＥＮＧＸｉａｏ⁃ｆｅｎｇ１，ＺＨＥＮＧＢｏ⁃ｗｅｎ２，ＪＩＡＮＧＬｉ⁃ｚｈｅｎｇ１，ＹＩＮＧＺｈｅｎｇ⁃ｐｉｎｇ３（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００５３，Ｃｈｉｎａ；２．ＴａｉｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｔｒｏｌｏｇｙ＆Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，Ｔａｉｚｈｏｕ３１００１８，Ｃｈｉｎａ；３．ＨｕｚｈｏｕＥｎｔｒｙ⁃ＥｘｉｔＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎａｎｄＱｕａｒａｎｔｉｎｅＢｕｒｅａｕ，Ｈｕｚｈｏｕ３１３２００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｄｉｓｐｌａｙｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｔｏｔａｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｄｅｖｉａｔｉｏｎａｎｄｗａｒｐａｇｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅｄｅｖｉｃｅｈａｓｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｆｅｅｄｉｎｇ，ａｕｔｏｍａｔｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ａｕｔｏｍａｔｉｃｆｅｅｄｉｎｇ，ａｕｔｏｍａｔｉｃｄｉｓｐｌａｙａｎｄｄａｔａｓｔｏｒａｇｅ．Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｒｅｌｅｖａｎｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｄｅｖｉｃｅｗａｓｔｅｓｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅ⁃ｍｅｎｔｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｗａｓａｎａｌｙｚｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ．ＴｈｅｄｅｖｉｃｅｗａｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅＭａｈｒｌｅｎｇｔｈｍｅａｓｕｒｉｎｇｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｄｅｖｉｃｅｍｅｅｔｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓｓｔａｂｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｏｔａｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｄｅｖｉａｔｉｏｎ；ｗａｒｐａｇｅ；ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ；ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ０㊀引言硅片是硅棒通过高速往复运动的张力钢线或铜线（线上喷涂比例为１：０．８聚乙二醇与ＳｉＣ混合液或陶瓷磨料）切割而成［１］㊂由于切力挤压作用，硅片会变形，产生总厚度偏差和翘曲度偏差，两者是衡量硅片质量的重要指标㊂总厚度偏差（简称ＴＴＶ）大小直接影响硅片光刻时的对位精度，同时也会减少少子的复合速度及寿命㊂翘曲度（简称Ｗａｒｐ）大小会影响丝印时条宽均匀性，甚至使其断栅，影响硅片的使用［２］㊂因此，硅片切割完成后需要对硅片的总厚度偏差和翘曲度进行检测㊂目前，对于这两项指标的检测方法分为在线检测和离线检测㊂在线检测多以流水线自动检测为主，而离线检测多用于检测室手动检测㊂前者检测效率高，但往往是集成的，很难单独使用；后者需要人工手动检测，检测效率不高，且易存在人为误差［３－４］㊂为了解决上述问题，研制出一台适用于检测实验室的高精度㊁自动化硅片总厚度偏差及翘曲度检测装置㊂１㊀机械结构设计装置需具备自动送料㊁自动检测㊁自动回料等功能，为此，项目设计了送料花篮㊁回料花篮㊁升降导轨㊁可调节硅片载物台㊁水平横向导轨㊁纵向导轨㊁激光传感器固定夹具等机构，其整体结构如图１所示㊂将硅片放置于送料花篮中，装置启动后，送料花篮下降一定距离，硅片载物台上的支撑杆平板将硅片支起并离开送料花篮，通过移动横向导轨和纵向导轨将硅片送至激光传感器下进行检测，检测完成后，由横向导轨将硅片移至收料花篮下，收料花篮上升一定距离，将硅片带离支撑杆平板并收起，依次循环，实现了自动送料㊁自动检测，自动回料的功能㊂１．１㊀硅片载物台机构硅片载物台机构如图２所示，硅片载物台固定于㊀㊀㊀㊀㊀第１１期郑晓峰等：硅片总厚度偏差及翘曲度检测装置研制与测试１１３㊀㊀图１㊀装置整体结构图纵向导轨滑块上，可随导轨一起移动，载物台上固定有４根支撑杆，支撑杆上面分别连接２块精磨平板，取料时硅片被置于平板上㊂图２㊀硅片载物台１．２㊀花篮机构花篮机构分为送料花篮机构和回料花篮机构，两者形状相同㊂如图３所示，整个花篮机构由导轨㊁滑块㊁丝杠㊁三脚架及花篮构成㊂花篮内部固定有硅片隔离条，用于置放硅片㊂三脚架固定于滑块上，花篮通过花篮耳朵置放于三脚架上，在丝杠的带动下，可实现上下移动㊂由于花篮是可移动的，通过改变花篮的大小，可适用于不同大小硅片的检测，从而增强了装置应用的灵活性㊂图３㊀花篮机构１．３㊀测量装置机构为了测量硅片总厚度偏差和翘曲度，采用对射法实现对硅片参数的测量，即固定激光传感器的位置，设其距离为Ｌ，激光传感器１测得到硅片上表面的距离为Ｌ１，激光传感器２测得到硅片下表面的距离为Ｌ２，则该点硅片的厚度δ为δ＝Ｌ－Ｌ１－Ｌ２（１）测量多点硅片厚度δ１，δ２， ，δｎ，则总厚度偏差：ＴＴＶ＝ｍａｘ｛δ１，δ２， ，δｎ｝－ｍｉｎ｛δ１，δ２， ，δｎ｝（２）根据标准规定，翘曲度为基准面到硅片中位面距离的变化量，即：Ｗａｒｐ＝ｍａｘ｛Ｌ１＋δ１／２，Ｌ２＋δ２／２， ，Ｌｎ＋δｎ／２｝－ｍｉｎ｛Ｌ１＋δ１／２，Ｌ２＋δ２／２， ，Ｌｎ＋δｎ／２｝（３）测量装置机构如图４所示㊂激光传感器１和激光传感器２分别固定于延伸臂１和延伸臂２，延伸臂通过螺母固定于立板，立板固定于基座底板㊂图４㊀测量装置机构２㊀控制及显示系统２．１㊀控制系统装置需要实现送料㊁移动检测㊁回料等动作，考虑不同精度要求，选用步进电机控制送料和回料丝杠导轨，选用高性能低振动伺服电机控制横向和纵向丝杠导轨（选用高性能低振动电机是为了防止振动，影响测试精度）㊂采用ＰＬＣ作为主控系统，控制步进电机和伺服电机，同时，通过ＲＳ２３２串口实现与触摸屏的通讯，以及控制激光传感器的数据采集㊂２．２㊀显示系统通过触摸屏实现对装置的操作，以及实现对数据的显示与存储，其界面如图５所示㊂控制区可对装置进行启动㊁暂停㊁急停和复位，同时也可以根据实际情况设置自动模式和手动模式㊂厚度采集区和翘曲度采集区不仅分别可以显示当前测量值，也可以查询历史测量值㊂同时，保存的历史数据可通过Ｕ盘导出来，方便进行后续的分析与处理㊂３㊀测量不确定度分析３．１㊀测试条件为了确定装置的测量不确定度，进行了相关实㊀㊀㊀㊀㊀１１４㊀ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒＮｏｖ．２０１７㊀图５㊀控制与显示界面验，实验条件如下［５］：（１）环境条件：温度２０．０ħ，相对湿度５２．２％；（２）测量标准：３等量块；（３）被测对象：硅片总厚度偏差与翘曲度测试装置㊂３．２㊀数据采集在重复性条件下，对１．００５ｍｍ的量块进行１０次等精度测量，得到测量值如表１所示：表１㊀测量数据ｍｍ硅片总厚度偏差与翘曲度测试装置的总不确定度来源于示值变动性引入的不确定度分量ｕ１㊁量块长度偏差引入的不确定度分量ｕ２，激光位移传感器精度引起的不确定度分量ｕ３，以及仪器与量块间温度差引入的不确定度分量ｕ４［６］㊂３．３．１㊀示值变动性测量不确定度ｕ１示值变动性测量不确定度主要来源是仪器示值变动性不确定度ｕＬ１和测量重复性引起的标准不确定度ｕＬ２㊂３．３．１．１㊀仪器示值变动性不确定度ｕＬ１如表１所示，仪器示值变动量Ｒ＝最大值－最小值＝１．００７－１．００４＝０．００３ｍｍ，参照测厚表校准规范ＪＪＦ１２５５－２０１０［７］，示值变动性引入的不确定度分量ＵＬ１为ｕＬ１＝Ｒ／Ｃ＝０．００３ｍｍ／２．３３＝１．２９μｍ（４）３．３．１．２㊀测量重复性引起的标准不确定度ｕＬ２根据表１数据，计算测量测量列平均值Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋ ＋Ｌ１０１０＝１．００６２ｍｍ（５）计算单次标准差如下：ｓ（Ｌｉ）＝ðｎｉ＝１（Ｌｉ－Ｌ）２ｎ－１＝０．００１０３３ｍｍ（６）则测量重复性引起的标准不确定度为ｕＬ２＝ｓ（Ｌｉ）／ｎ＝０．０００３２７ｍｍ（７）３．３．１．３㊀计算示值变动性测量不确定度ｕ１示值变动性测量不确定度ｕ１为仪器示值变动性不确定度ｕＬ１和测量重复性引起的标准不确定度ｕＬ２的合成，其值为ｕ１＝ｕ２Ｌ１＋ｕ２Ｌ２＝０．００１３３ｍｍ（８）３．３．２㊀ｕ２根据ＪＪＧ１４６－２００３‘量块“的规定［８］，三等量块的长度变化量允许值为：ʃ（０．０５μｍ＋０．５ˑ１０－６Ｌ）／ｋ，按两点分布取ｋ值为１，故：Ｌ＝１．００５ｍｍ量块的测量不确定度为ｕ２＝ʃ（０．０５μｍ＋０．５ˑ１０－６ˑ１．００５ｍｍ）／１＝ʃ０．０５μｍ（９）３．３．３㊀传感器精度引起的不确定度分量ｕ３项目使用的是高精度激光传感器，其最大允许误差４μｍ，取覆盖因子ｋ＝３，则传感器精度引起的不确定度分量为ｕ３＝４／３＝２．３０９μｍ（１０）３．３．４㊀仪器与量块间温度差引入的不确定度分量ｕ４仪器与量块间存在的温度差以等概率落在ʃ１ħ范围内：仪器与量块间温度差引入的不确定度分量ｕ４＝１ħ／３ˑ１００５μｍˑ１１．５ˑ１０－６／ħ＝０．００７μｍ（１１）３．３．５㊀合成标准不确定度ｕｃ合成标准不确定度为ｕｃ＝ｕ２１＋ｕ２２＋ｕ２３＋ｕ２４＝２．６６５μｍ（１２）３．３．６㊀ｕ的评定取ｋｐ＝２（此时，置信概率为９５．４５％）；其扩展不确定度为ｕ＝ｋ㊃ｕｃ＝２ˑ２．６６５μｍʈ５．３μｍ（１３）４㊀比较测量为了进一步确定装置的精度，通过超高精度Ｍａｈｒ测长仪（分辨力：０．０１μｍ；最大允许误差（０．１５＋Ｌ／６００）μｍ）和硅片总厚度偏差及翘曲度检测装置进行比较测量，测量条件如下：（１）环境条件：温度２０．０ħ，相对湿度５２．２％；（２）测量对象：１６５ｍｍˑ１６５ｍｍ硅片；（３）测量人员：相同测量人员；（４）测量仪器：Ｍａｈｒ㊀㊀㊀㊀㊀第１１期郑晓峰等：硅片总厚度偏差及翘曲度检测装置研制与测试１１５㊀㊀测长仪，硅片总厚度偏差及翘曲度检测装置㊂测试结果分别如表２和表３所示㊂表２㊀总厚度偏差及翘曲度检测装置测试结果ｍｍ激光探头读数和硅片厚度值ＴＴＶＬ值ＷＡＲＰＬ值５０．２１３９０．１８６１５０．２１０７０．１８９３５０．２０９２０．１９０８５０．２１２６０．１８７４５０．２１０４０．１８９６０．００６５０．００６３５０．２１４００．１８６０５０．２０７５０．１９２５５０．２１３６０．１８６４５０．２１２７０．１８７３５０．２１０８０．１８９２表３㊀Ｍａｈｒ测长仪测试结果ｍｍ硅片厚度值ＴＴＶｍ值ＷＡＲＰｍ值０．１９９４８０．１９９４００．１９９８４０．１８８３８０．１９７９６０．０１１４６０．０１０９００．１９７４６０．１９７２２０．１９６６８０．１９６３４０．１９３００㊀㊀由表２㊁表３计算可得，上述两种仪器测量的总厚度偏差的差值及翘曲度差值分别为：Ｄｔｔｖ＝｜ＴＴＶＬ－ＴＴＶｍ｜＝｜０．００６５－０．０１１４６｜ｍｍ＝４．９６μｍＤｗａｒｐ＝｜ＷＡＲＰＬ－ＷＡＲＰｍ｜＝｜０．０１０９－０．００６３｜ｍｍ＝４．６μｍ其精度满足设计要求㊂５㊀结论本文介绍了硅片总厚度偏差及翘曲度检测装置机械结构，包括硅片载物台机构㊁花篮机构及测量装置机构等；设计了控制及显示系统；最后通过实验测量，分析了测量不确定度，其值ｕ＝５．３μｍ，其扩展不确定度ｋｐ＝２，置信概率为９５．４５％㊂同时将装置与Ｍａｈｒ测长仪进行了比较测量，试验表明，该装置精度满足设计要求，且性能稳定㊂参考文献：［１］㊀左文佳．单晶硅片研抛减薄不均匀性及挠曲变形的实验研究［Ｄ］．厦门：厦门大学，２０１３．［２］㊀马斌，张鸿海．采用五步相移技术对硅片表面翘曲形变的检测［Ｊ］．机床与液压，２００４（１２）：１８１－１８２．［３］㊀孙振华．薄片晶硅太阳电池弯曲的研究［Ｄ］．杭州：浙江大学，２００８．［４］㊀郑博文，周波．一种非接触式硅片厚度及翘曲度自动检测系统［Ｊ］．计量与测试技术，２０１６（６）：４３－４５．［５］㊀徐廷学，王浩伟，王立军．测量不确定度自动评定的研究［Ｊ］．计量学报，２０１４（２）：１８８－１９２．［６］㊀李阳，荆学东，张智慧．传感器测量不确定度的卷积评定方法［Ｊ］．工具技术，２０１５（３）：７３－７５．［７］㊀测厚表校准规范：ＪＪＦ１２５５ ２０１０［Ｓ］．北京：中国标准出版社，２０１０．［８］㊀量块：ＪＪＧ１４６－２００３［Ｓ］．北京：中国标准出版社，２００３．作者简介：郑晓峰（１９８５ ），研究方向为检测技术与机械自动化㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｈｙｚｘｆ２００１＠１６３．ｃｏｍ（上接第１１１页）［３］㊀ＷＵＮ⁃ＦＯＧＬＥＭ，ＲＥＳＴＯＲＦＦＪＢ，ＣＬＡＲＫＡＥ，ｅｔａｌ．ＳｔｒｅｓｓａｎｎｅａｌｉｎｇｏｆＦｅ⁃Ｇａｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎａｌｌｏｙｓｆｏｒｏｐｅｒａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ，２００５，９７（１０）：３０１－３１０．［４］㊀ＡＴＵＬＡＳＩＭＨＡＪ，ＦＬＡＴＡＵＡＢ．Ａｒｅｖｉｅｗｏｆｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃ⁃ｔｉｖｅｉｒｏｎ⁃ｇａｌｌｉｕｍａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＳｍａｒｔＭａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０１１，２０（４）：４４６２－４４７３．［５］㊀曹华贵．爱泼斯坦方圈测电工钢片直法流偏磁性能方法研究［Ｊ］．机械设计与制造工程，２００９，３８（１１）：４０－４３．［６］㊀曹鸿泰，黄汝霖，姚缨英．磁滞回线测量方法与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真分析研究［Ｊ］．机电工程，２０１４，３１（３）：３８３－３８７．［７］㊀刘小军，石玉，赵宝林．一种高频动态磁滞回线的ＰＳｐｉｃｅ电路模型研究［Ｊ］．磁性材料及器件，２０１１，４２（５）：６０－６３．［８］㊀辛伟，毛雪飞，陈兴乐．脉冲电流激励下铁磁材料的局部磁滞特性分析［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１４（１２）：２００４－２０１１．［９］㊀崔旭，何忠波，孙华刚，等．超磁致伸缩材料动态磁滞特性理论分析［Ｊ］．微特电机，２０１２，４０（１１）：４－６．［１０］㊀李亮，阙沛文，陈亮．新型霍尔传感器在电流检测中的应用［Ｊ］．仪表技术与传感器，２００５（４）：３－４．［１１］㊀翁玲，赵青，孙英，等．考虑附加涡流损失的Ｇａｌｆｅｎｏｌ合金动态滞后建模与实验［Ｊ］．农业机械学报，２０１６，４７（４）：１０００－１２９８．［１２］㊀张晓兵，陈福朝，尹涵春．磁滞回线测试系统的改进［Ｊ］．电子器件，２０００，２３（４）：２７６－２８０．［１３］㊀ＡＲＭＳＴＲＯＮＧＷＤ．Ａｎｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｔｈｅｏｒｙｏｆｍａｇｎｅｔｏ⁃ｅ⁃ｌａｓｔｉｃｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｉｎｐｓｅｕｄｏ⁃ｃｕｂｉｃｆｅｒｒｏ⁃ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅａｌ⁃ｌｏｙｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｇｎｅｔｉｓｍ＆ＭａｇｎｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ，２００３，２６３（１）：２０８－２１８．［１４］㊀李都红，张小青，李敬怡，等．一种测量铁磁材料磁滞回线的方法及仿真［Ｊ］．变压器，２００８，４５（４）：３８－３９．［１５］㊀颜幸尧，胡美君，阮健，等．基于ＴＩＭＳＰ４３０Ｆ１６９的磁性材料磁滞特性的测量方法［Ｊ］．仪表技术与传感器，２００５（１１）：３－４．作者简介：翁玲（１９７８ ），副教授，硕士生导师，主要从事磁性材料与器件的研究㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｌｗｅｎｇ＠ｈｅｂｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ曹晓宁（１９８９ ），硕士研究生，主要研究方向为新型磁性材料与器件㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：２９６１９５７３５＠ｑｑ．ｃｏｍ。
河北工业大学硕士学位论文电子辐照对单晶硅性能影响的研究摘 要现代微电子器件生产的发展离不开硅材料，集成电路技术的不断更新对单晶硅提出了非常严格的要求。
研究单晶硅的电子辐照效应、开发新的辐照吸杂工艺具有重要的理论意义和实用价值。
本文利用傅立叶变换红外光谱仪（FTIR，Fourier Transform Infrared）、霍尔效应测试仪（Hall）以及化学腐蚀的方法研究了电子辐照引入的缺陷随退火温度变化及其热稳定性，探讨了辐照缺陷对单晶硅电学性能以及快速热处理技术对辐照单晶硅内吸杂性能影响，获得以下结果：电子辐照在单晶硅中引入VO，VO2，C i O i和O i2复合体。
这些复合体会在禁带中引入受主能级，使载流子浓度下降。
辐照剂量越大，引入的辐照缺陷浓度越大，其中引入的VO复合体的浓度与（剂量）m成正比，其中高氧和低氧单晶硅的m值分别为0.75和0.8。
830 cm-1红外吸收峰中存在一个较弱的伴生峰826 cm-1（V2O），其强度与辐照剂量相关。
这些复合体在700 ℃热处理时基本消除，载流子浓度恢复到辐照前的水平。
VO2复合体的稳定性与温度有关，温度升高，稳定性下降。
在450 ℃附近，存在亚稳态结构的VO2*缺陷。
887 cm-1峰中存在一个卫星峰884 cm-1，被认为是 [VO2+V] 缺陷。
电子辐照单晶硅经快速热处理（RTP，Rapid Thermal Processing）再进行高温一步热处理后，能够在体内形成清洁区（DZ，Denuded Zone）和体缺陷（BMDs，bulk micro defects）。
可以通过调节RTP预处理温度、降温速率、退火气氛等来控制DZ的宽度和氧沉淀的密度。
RTP温度升高，DZ宽度变窄，BMD密度增大，层错尺寸变小；降温速度增大，DZ宽度变窄，BMD密度增大；在N2气氛下RTP 比Ar气氛更能促进电子辐照硅单晶中氧沉淀的进程，且形成的DZ较窄，BMD 密度较大，BMD尺寸增大且结构较为复杂。
硅片质量特性1.1 厚度(T)•在给定点处垂直于表面方向穿过晶片的距离称为晶片的厚度。
•标称厚度指硅片中心点的厚度。
• 1.2 总厚度变化（TTV）•在厚度扫描或一系列点的厚度测量中，最大厚度与最小厚度之间的绝对差值为该晶片的总厚度变化，即TTV值。
•TTV=Tmax-Tmin• 1.3 弯曲度（BOW）•弯曲度是硅片中线面凹凸形变的量度。
它是硅片的一种体性质，与可能存在的任何厚度变化无关。
•中线面：也称中心面，即硅片正、反面间等距离点组成的面。
• 1.4 翘曲度（Warp）•翘曲度是硅片中线面与一基准平面偏离的量度，即硅片中线面与一基准平面之间的最大距离与最小距离的差值。
它是硅片的一种体性质，与可能存在的任何厚度变化无关。
•翘曲度较弯曲度更能全面反映硅片的形变状态。
• 1.5 直径•横越圆片表面，通过晶片中心点且不包含任何参考面或圆周基准区的直线距离称为直径• 1.6 公差•公差指加工中所允许的最大极限尺寸与最小极限尺寸之差值。
也可以说是上偏差与下偏差之和。
•公称尺寸与最大极限尺寸之差称为上偏差；公称尺寸与最小极限尺寸之差称为下偏差。
• 1.7 沾污•沾污指硅片表面上，只凭目测可见到的众多名目外来异物的统称。
•大多数情况下，沾污可通过吹气，洗涤剂清洗或化学作用去除掉。
•（硅片加工中常见的有粉末、微粒、溶剂残留物、镊子及夹具痕迹、蜡、油污等各种类型的沾污）。
• 1.8 色斑•色斑是一种化学性的沾污，除非进一步的研磨或抛光，一般不能去除。
• 1.9 崩边•崩边指硅片表面或边缘非穿通性的缺损。
• 1.10 缺口•一种完全贯穿硅片厚度区域的边缘缺损称为缺口。
• 1.11 裂纹•延伸到硅片表面的解理或裂痕，它可能贯穿，也可能不贯穿硅片厚度区域。
• 1.12 划道•硅片表面机械损伤造成的痕迹，一般为长而窄的浅构槽。
• 1.13 刀痕(线痕)•硅片表面一系列半径为刀具半径的曲线状凹陷或隆起称为刀痕。
(线切割过程中由于钢线运动形成的凹凸痕迹称为线痕.)• 1.14 小坑（蚀坑），凹坑•小坑，硅片表面上一种具有确定形状的凹陷。
soi硅片检验标准一、尺寸检查1.1 检查内容：硅片的尺寸应符合规定的尺寸要求，包括长度、宽度和厚度。
1.2 检查方法：使用精度为0.01mm的卡尺进行测量。
1.3 判定标准：若实际尺寸与规定尺寸的偏差在±0.05mm范围内，则判定为合格。
二、表面质量2.1 检查内容：硅片的表面应光滑、洁净，无划痕、裂纹、凹坑等缺陷。
2.2 检查方法：通过目视或使用5倍放大镜进行检查。
2.3 判定标准：若硅片表面存在上述缺陷，则判定为不合格。
三、厚度测量3.1 检查内容：硅片的厚度应符合规定的厚度要求。
3.2 检查方法：使用精度为0.01mm的卡尺进行测量。
3.3 判定标准：若实际厚度与规定厚度的偏差在±0.02mm范围内，则判定为合格。
四、翘曲度测量4.1 检查内容：硅片的翘曲度应符合规定的翘曲度要求。
4.2 检查方法：将硅片放置在水平面上，使用精度为0.01mm的直尺进行测量。
4.3 判定标准：若翘曲度超过规定范围，则判定为不合格。
五、电阻率测量5.1 检查内容：硅片的电阻率应符合规定的电阻率要求。
5.2 检查方法：使用电阻率测试仪进行测量。
5.3 判定标准：若电阻率超过规定范围，则判定为不合格。
六、吸光度测量6.1 检查内容：硅片的吸光度应符合规定的吸光度要求。
6.2 检查方法：使用吸光度计进行测量。
6.3 判定标准：若吸光度超过规定范围，则判定为不合格。
七、化学成分分析7.1 检查内容：硅片的化学成分应符合规定的化学成分要求。
7.2 检查方法：使用光谱分析仪进行测量。
7.3 判定标准：若化学成分不符合规定要求，则判定为不合格。
八、机械强度测试8.1 检查内容：硅片的机械强度应符合规定的机械强度要求。
8.2 检查方法：使用万能材料试验机进行测试。
第八章硅中的杂质半导体硅晶体是高纯材料，对杂质的引入非常敏感，人们有意掺入电活性杂质(如硼、磷等)，来控制它的电学性能，以制造不同功能的器件。
但是，在硅晶体生长和器件制造的工艺过程中，常常会由于各种原因无意地引入电活性或非电活性的杂质，这些杂质或者它们所造成的二次缺陷对硅材料和器件的性能有破坏作用，因而引起人们的高度重视。
一般在硅晶体中无意引入的杂质可分为两大类，一类是轻元素杂质，包括氧、碳、氮和氢杂质；另一类是金属杂质，主要是指铁、铜和镍等3d过渡金属。
这些杂质由不同的途径进入硅晶体，对它的机械和电学性能也有不同的影响。
在7．1．1节中已一般地讨论了作为硅中的非本征点缺陷即硅中的杂质的一般性质和行为，本章分别介绍氧、碳、氮、氢杂质和过渡金属杂质在硅中的基本性质，它们在硅中的沉淀，它们之间的相互作用，以及它们对硅材料和器件性能的影响。
8．1 硅中的氧氧是直拉(CZ)硅单晶中最主要的杂质，已被研究四十多年。
硅中的氧浓度一般在1017～1018cm-3数量级，以间隙态存在于硅晶格中。
氧是在晶体生长过程中被引入的，在随后的器件制造工艺过程中，由于硅晶体经历了各种温度的热处理，过饱和的间隙氧会在硅晶体中偏聚和沉淀，形成了氧施主、氧沉淀及二次缺陷。
这些和氧有关的缺陷，对硅材料和器件具有有利和不利的两个方面。
有利的方面是它们能结合器件工艺，形成内吸杂，可以吸除金属杂质；氧杂质还能钉扎位错，提高硅片机械强度。
不利的方面是当氧沉淀过大时，又会导致硅片的翘曲；氧沉淀还能引入大量的二次缺陷。
对硅材料和器件的电学性能有破坏作用。
在半导体硅材料大规模应用的早期，人们认为氧仅仅是有害杂质，努力使之在硅晶体中的浓度降低，在70年代末，人们认识到它能提高硅片的机械强度以及可能具有内吸杂效应，可以加以应用。
在现代硅材料生产中，氧的浓度通常被控制在所需要的范围。
本节介绍硅中氧的引入、硅中氧的基本性质以及它对硅材料和器件性能的影响，还阐述热施主和新施主的性质，重点介绍硅中氧沉淀的形核、长大、形态以及影响氧沉淀生成的因素，最后介绍了内吸杂的概念。
国家标准《硅片翘曲度和弯曲度的测试自动非接触扫描法》编制说明（讨论稿）一、工作简况1.立项目的与意义作为集成电路或分立器件衬底的硅单晶抛光片，其重要的几何参数之一翘曲度和弯曲度的测量早已是国内外硅片生产厂家的基本测量和控制参数，由于它反映了硅片的体变形和应力情况，影响着光刻的质量，所以也是器件厂家的控制参数之一。
从上世纪70年代开始，就有了对这两项参数的自动测量仪器。
目前本标准方法的使用早已是硅片生产厂家的日常生产常规测量手段，也是供需双方都公认的方法。
特别是抛光片，所有几何参数如厚度、平整度、总厚度变化、翘曲度、弯曲度都是需要片片测量分类，所以这类测试只能用自动测试设备完成。
目前几乎所有硅片生产厂家和大的器件厂家都具有这类设备，可以说测试设备在国际国内都是非常成熟的。
而针对非接触的弯曲度自动测试，因为还没有国标，因此企业只能直接引用SEMI相关标准。
所以本标准的制定给国内硅片生产企业和使用企业都提供了测量依据，也有利于与国际交流。
虽然本标准方法在国内已经被广泛使用，相关全自动大型设备也拥有几十台之多，但是国内生产这种全自动检测设备的能力不够，关键技术指标还不能满足使用要求，而且设备昂贵，维修也还要靠国外。
本标准涉及的设备要求以及测量计算方法给国内设备生产企业提供了依据，将促进国内硅片测试设备生产企业的发展和技术水平的提高。
GB/T 32280—2015《硅片翘曲度测试自动非接触扫描法》只是针对了翘曲度的测试，而没有包含弯曲度的测试，本次修改在适用范围、干扰因素、参考样品、校准方法、测量步骤及精密度方面增加了弯曲度的内容。
同时随着碳化硅、砷化镓、蓝宝石等半导体材料的迅速发展，这一方法也可应用于上述产品。
修订后的标准中具有更普遍的实用性。
2.任务来源根据《国家标准委关于下达20年第批国家标准制修订计划的通知》（国标委综合[20xx]号）的要求，由有研半导体材料有限公司负责国家标准《硅抛光片表面颗粒测试方法》的修订工作，计划编号为20 -T-469。
