[发明专利]用于检测超薄硅晶圆亚表面损伤深度的试样制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅晶圆损伤层的检测技术，尤其涉及硅晶圆亚表面损伤检测试样制备方法。

背景技术

作为最主要的集成电路衬底材料，硅晶圆的质量直接影响封装器件的性能以及可靠性。图形晶圆需要进行背面减薄才能达到封装芯片的厚度要求。

磨削参数(磨粒尺寸、砂轮的进给速度、砂轮和旋转台转速)不同，硅晶圆亚表面损伤程度不一样，任何一个微小的损伤都可能导致器件成为废品，因此，需要对晶圆亚表面损伤深度进行检测，以此评价晶圆加工质量，并对硅晶圆减薄参数提供指导。

破坏性检测方法以其直观，简便等优点常被用于硅晶圆亚表面损伤深度的检测，其中截面显微法和角度抛光法应用最为广泛。检测时都特别制作了夹具来固定硅晶圆样品。

发明内容

本发明提出了一种用于检测超薄硅晶圆亚表面损伤深度的试样制备方法，可以有效制备超薄、易碎、损伤层很薄的硅晶圆试样，且试样制备方法简单，能够得到清晰的亚表面微裂纹，解决了超薄硅晶圆亚表面损伤深度难以获得的问题。

试样制备步骤如下：

(1)将整片晶圆切割为多个样品。

(2)取下任意位置样品，并将其粘贴到金属板上；

(3)对粘贴好的试样进行磨削、抛光、腐蚀处理

其中，所述的硅片厚度≤300μm。

步骤(2)中，金属板为硬度大于硅的任意材质的板。在粘贴时，晶圆样品的切割边缘要超出金属板的边缘，以便于在磨抛过程中去除掉晶圆切割时引入的损伤；将晶圆的磨削面粘贴到金属板上，以避免在下一步磨抛时破坏晶圆损伤层。

步骤(3)中，对固化后的试样进行磨削、抛光、腐蚀处理的具体步骤如下：

(3a)在磨削机上用P800砂纸打磨试样直至露出试样截面；

(3b)用P2000砂纸对步骤(3a)处理过的截面进行精磨5～10min；

(3c)用自来水冲洗步骤(3b)精磨过的截面，在抛光机上对其进行抛光，使用粒度为0.5μm的抛光液抛光20～30min；

(3d)用自来水冲洗步骤(3c)抛光过的截面，用粒度为0.25μm的抛光液抛光20～30min；

(3e)用自来水冲洗步骤(3d)抛光过的截面，用杨氏蚀液对截面进行腐蚀15～20s后取出立即用酒精冲洗截面；

(3f)将步骤(3e)处理过的样品放入盛有新酒精的烧杯中，一同放入超声波清洗仪里清洗10～15min。

(3g)将步骤(3f)清理好的试样取出并吹干，放入试样袋中，避免将试样暴露在空气中。

步骤(3c)、(3d)中，抛光布选用柔软短绒布，抛光液为金刚石喷雾抛光液。

步骤(3e)中，杨氏溶液为氢氟酸和三氧化铬的水溶液，配比为H₂O:HF49％:CrO₃＝500ml：500ml：75g，其中49％为氢氟酸的质量百分比浓度配制方法如下：

首先将75g三氧化铬溶解于500ml水中，再将三氧化铬水溶液与500ml氢氟酸混合。杨氏溶液具有很好的择优腐蚀性，可以使损伤层更明显地显现出来。

本发明可以取得如下有益效果：

将晶圆样品粘贴在硬度大于硅的钢板上保证了薄硅片试样在磨抛处理过程中无破碎；粘贴时，晶圆样品的切割边缘要超出金属板的边缘，以便于在磨抛过程中去除掉晶圆切割时引入的损伤；将晶圆的磨削面粘贴到金属板上，以避免在下一步磨抛时破坏晶圆损伤层；使用杨氏溶液腐蚀截面，使损伤体现的更明显，最终得到了硅片亚表面微裂纹的清晰图象，如图3。

附图说明：

图1为晶圆切割的示意图。

图2是所制备试样的原理图。

图中：1为硅片样品；2为胶；3为金属板；4为损伤层。

图3是亚表面微裂纹扫描电子显微镜图片。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。

本实施例使用的晶圆硅直径200mm，厚度为200μm；所用钢板为钢锯条截断；所用抛光液为金刚石喷雾抛光液购于耐博检测技术(上海)有限公司；抛光机为双盘台式金相磨抛机；超声波清洗器KQ3200DE型数控超声波清洗器。

步骤为：

(1)将整片晶圆切割为多个10*8mm的样品,如图1所示。

(2)取下任意位置样品，并将其粘贴到钢锯条截断上，晶圆样品的边缘超出钢板的边缘，且晶圆的磨削面应在内测靠近钢板的位置；

(3)对粘贴好的试样在磨抛机上用P800砂纸打磨试样直至露出试样待观测截面；用P2000砂纸精磨截面10min；用自来水冲洗精磨过的截面。