《炬丰科技-半导体工艺》单晶硅晶片的激光研磨工艺

书籍：《炬丰科技-半导体工艺》

文章：单晶硅晶片的激光研磨工艺

编号：JFKJ-21-124

作者：炬丰科技

摘要：

  在本文中，我们首先报告了金刚石锯切加工的单晶硅晶片的激光研磨方法。利用 3D 激光扫描共聚焦显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜、X 射线光电子能谱、激光显微拉曼光谱来表征激光研磨硅的表面质量，结果表明，SiO2 激光研磨后，机械加工过程中产生的层已被有效去除。表面粗糙度已从原来的 400 nm 降低到 75 nm。在激光研磨表面未观察到明显的文章全部详情：壹叁叁伍捌零陆肆叁叁叁损伤，如微裂纹或微孔。此外，激光研磨对单晶硅片的电阻率影响不大。本研究中获得的见解为激光研磨硅晶片提供了一种简便的方法，以实现按需高效研磨。

关键词： 激光研磨；纳秒激光；单晶硅片；表面处理；电阻率

介绍

  单晶硅片已广泛应用于半导体应用，包括计算机系统、电信设备、汽车、消费电子、自动化和控制系统、分析和防御系统。无损坏的高质量硅晶片对于这些应用至关重要。在半导体工业中，硅片通常通过切片、边缘成型、研磨、研磨、蚀刻、研磨和清洗等工艺生产。在机械加工过程中，硅片表面会产生非晶层、位错和微裂纹等损伤。这些损坏会降低晶片的性能和寿命。尽管化学机械抛光等后处理和蚀刻晶片精细研磨可以减少损坏层，它显着增加了总成本。

  激光表面微加工是一项新兴技术，与传统方法相比，具有非接触、环保、高灵活性等诸多优点。迄今为止，激光恢复、激光微纹理、激光退火、激光钻孔等激光微加工已成功应用于半导体材料。非晶层转变为单晶硅，使用纳秒脉冲激光完全消除了位错和微裂纹。此外，激光恢复后表面的粗糙度从 RMS = 12 nm 降低到 8 nm。已使用纳秒脉冲激光退火成功演示单晶硅片的相演化具有不同的脉冲宽度和激光通量 。在纳秒激光退火后，非晶硅晶片的粗糙度从 RMS 9 nm 降低到 0.5 nm。使用飞秒脉冲激光在非晶硅薄膜表面成功获得纳米结构，发现激光照射后硅薄膜的吸收率增加。通过使用连续波光纤激光器在单晶硅晶片上产生规则的亚微米凸点阵列。使用飞秒激光在单晶硅晶片上产生孔，随着衬底温度的升高，飞溅面积减少，钻孔效率增加。

  本研究的目的是研究纳秒脉冲激光研磨对单晶硅片表面改善的影响。研究了激光研磨对单晶硅片表面改性、微观结构和电阻率的影响。评估了激光研磨前后单晶硅晶片的粗糙度降低情况。此外，还讨论了激光研磨过程中单晶硅晶片表面的化学成分、结晶度和电阻率的演变。

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结果

  修正后和激光研磨的单晶硅晶片样品的表面形貌如图所示。Ra 为表面粗糙度轮廓的算术平均值；Rz 是表面粗糙度轮廓在 10 个点处的不规则高度。图的左半部分2a 显示了原样的表面形貌，表面粗糙度值 Ra 和 Rz 分别为 0.4 µm 和 2.47 µm。原始表面呈现出粗糙的外观。表面可以看到许多小浮雕和一些凹槽。这表明机械锯切后无法获得光滑的表面......