抛光片标准规格及术语课件.ppt(99页)
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1、硅片标准简介工艺部目录 标准化组织 SEMI 标准内容 SEMI M1-1109标准化组织SEMI Semiconductor Equipment and Materials International 国际半导体设备材料产业协会 SEMI是一个全全球高科技领域的专业协会,创立于1970年,拥有会员公司2300多家,会员乃从事半导体和平面显示灯方面的研发、生产和技术供应的公司。 SEMI (国际半导体设备材料产业协会) 是全球性的产业协会,致力于促进微电子、平面显示器及太阳能广电等产业供应链的整体发展。会员涵括上述产业供应链中的制造、设备、材料与服务公司,是改善人类生活品质的核心驱动力。自从1
2、970年至今,SEMI不断致力于协助会员公司快速取得市场咨询提高获利率、创造新市场、克服技术挑战。ASTM American Society for Testing and Materials 美国材料与试验学会 ASTM成立于1898年,是世界上最早、最大的非盈利性标准制定组织之一,任务是制订材料、产品、系统和服务的特性和性能标准及促进有关知识的发展。 随着业务范围的不断扩大和发展,学会的工作不仅仅是研究和制定材料规范和试验方法标准,还包括各种材料、产品、系统、服务项目的特点和性能标准,以及试验方法、程序等标准。100多年以来, ASTM已经满足了100多个领域的标准制定需求,现有32000
3、多名会员,分别来自于100多个国家的生产者、用户、最终消费者、政府和学术代表。JEITA 日本电子信息技术工业协会 Japan Electronics and Information Technology Industries Association是一家行业团体,其宗旨在于促进电子设备、电子元件的正常生产、贸易和消费,推动电子信息技术产业的综合发展,为日本的经济发展和文化繁荣作出贡献。目前,正积极致力于解决电子材料、电子元器件、最终产品等众多领域的各种课题。JEIDA及EIAJ合并后产生。SEMI 标准内容Table of contents-TopicalSilicon & Silicon
4、On InsulatorSEMI M/TSilicon Material & Process ContralSEMI MFPackage Specification & Test MethodSEMI GGases ProcessSEMI CProcess Chemicals AcidsSEMI CChemical and Gas TestingSEMI C/FAutomated Material Handling Ststems SEMI D/E/G/SEquipment Facilities InterfaceSEMI E/FMinienvironments SEMI E/FTubing,
5、 Fittings, and ValvesSEMI FHigh Purity Piping SystemsSEMI E/FStatistical ControlSEMI E/MSafety GuidilinesSEMI STerminologySEMI D/E/M/PTable of contents SEMI M Topical SiliconSEMI M1 Specifications for polished monocrystalline silicon wafersSEMI M2 Specification for silicon epitaxial wafers for discr
6、ete device applicationsSEMI M6 Specification for silicon wafers for use as photocoltaic solar cellsSEMI M8 Specification for polished monocrystalline silicon test wafersSEMI M11 Specifications for silicon epitaxial wafers for integrated circuit applicationSEMI M12 Specification for serail alphanumer
7、ic marking of the front surface of wafers SEMI M16 Specification for polycrystalline siliconSEMI M17 Guide for a universal wafer gridSEMI M18 Format for silicon wafer specification form for order entrySEMI M20 Practice for establishing a wafer coordinate systemSpecifications for Polished Single Crys
8、tal Silicon WafersRevision HistorySEMI M1-1109 (technical revision) SEMI M1-0701 (technical revision)SEMI M1-0309E (editorial revision) SEMI M1-0600 (technical revision)SEMI M1-0309 (technical revision) SEMI M1-0200 (technical revision)SEMI M1-0707 (technical revision) SEMI M1-0699 (technical revisi
9、on) SEMI M1-0307 (technical revision) SEMI M1-0298 (technical revisionSEMI M1-1106 (technical revision) SEMI M1-0997 (technical revision)SEMI M1-1105E (editorial revision) SEMI M1-1296 (technical revision)SEMI M1-1105 (technical revision) SEMI M1-96 (technical revision)SEMI M1-0305 SEMI M1-95 (techn
10、ical revision)SEMI M1-0704 (designation update) SEMI M1-93 (technical revision)SEMI M1-1103 (designation update) SEMI M1-92 (technical revision)SEMI M1-0302 (technical revision) SEMI M1-89 (technical revision)SEMI M1-0701E (editorial revision) SEMI M1-85 (technical revision) SEMI M1-78 (first publis
11、hed)SEMI M1-1109SEMI M1-0707 2-1 General Characteristics 2-2 Electrical Characteristics 2-3 Chemical Characteristics 2-4 Structural Characteristics 2-5 Wafer Preparation Characteristics 2-6 Dimension Characteristics 2-7 Front Surface Chemistry 2-8 Front Surface Inspection Characteristics 2-9 Back Su
12、rface Visual Characteristics2-1 General CharacteristicsGrowth Method Cz; FZ; MCz;Crystal Orientation (100); (111); (110) SEMI MF26 (X-ray) SEMI MF26 (Optical) JEITA EM-3501; DIN 50433/1/2/3;Conductivity Type p; n SEMI MF42; JIS H 0607; DIN 50432;Dopant B; P; Sb; As; Neutron Transmutation Doped;Nomin
13、al Edge Exclusion 2mm; 3mm; 5mm;Wafer Surface Orientation on-orientation 0.001.00; 0.00 off-orientation 0.61.00; 2.50.50 4.000.50; ; SEMI MF26 (X-ray) SEMI MF26 (Optical) JEITA EM-3501; DIN 50433/1/2/3;Growth Method 生长方法 Cz 直拉法 沿着垂直方向从熔体中拉直单晶体的方案,又称柴克劳斯基法。 FZ 区熔法 沿着水平方向生长单晶体的一种方法。 MCz 磁场直拉法 晶体生长时,外加
14、磁场,抑制熔体的热对流,熔体温度波动小,是一种生产高质量单晶的新方法。按照磁场相对于单晶拉制方向有横向磁场法和纵向磁场法。Cz 生长技术Fz 生长技术两种方法的对比 Cz Fz 电阻率小于30 电阻率范围较大 制造成本低 制造成本高 硅片含氧含量高 生长含氧低,纯度高 低功率IC主要原料 高功率半导体市场 估计占80%市场 大直径较难生长 低阻较难均匀掺杂Conductivity Type 导电类型 半导体材料中多数载流子的性质所决定的导电特性。 p型 多数载流子为空穴的半导体。 n型 多数载流子为电子的半导体。Nominal Edge Exclusion 标称边缘去除对标称边缘尺寸硅片,从合
15、格质量区边界到硅片周边的距离。Wafer Surface Orientation 硅片表面晶向 晶向偏离在晶圆制造过程中会带来很多好处,例如降低缺陷密度、离子注入工艺均匀性等,不同器件本身需要一定晶向偏离。线切割的加工误差在可控范围内,不会影响客户的使用。 例如,As的外延晶圓,一般在切片采用偏4度的方式,這是為了后段外延刻意去做的。 2-2 Electrical CharacteristicsResistivity Measured atNominal Tolerance ohmcm Center Point; SEMI MF84; SEMI MF673; DIN 50431; DIN 50
16、445; Radial Reststivity Variation (RRG)Not greater than % SEMI MF81Figure-A/B/C/D; DIN 50435;Minority Carrier LifetimeGreater than us;SEMI MF28 A/B;SEMI MF391 A/B; SEMI MF1388; SEMI MF1535; JEITA EM-3502; JIS H 0604; DIN 50441/1;Resistivity Measured at 电阻率 单位体积的材料对与两平行面垂直通过的电流的阻力。一般来说,体电阻率为材料中平行于电流的
17、电场强度与电流密度之比。符号为,单位为cm.Radial Reststivity Variation (RRG)径向电阻率变化硅片中心点与偏离硅片中心的某一点或若干对称分布的设定值(硅片半径1/2或靠近边缘处)的电阻率之间的差值。这种差值可表示为中心值的百分数。又称径向电阻率梯度。RV=(2-1)/ 1 RV=(3-1)/ 1 1 :中心处两次读书的平均值;2 :R/2处,90间隔电阻率4次读数的平均值;3 :距边缘6mm处,90间隔电阻率4次读数的平均值;Minority Carrier Lifetime 少子寿命 晶体中非平衡载流子由产生到复合存在的平均时间间隔,它等于非平衡少数载流子浓度
18、衰减到起始值的1/e(e=2.718)所需的时间。 非平衡少数载流子扩散长度的平方除以扩散系数所得商,扩散系数是设定的由载流子迁移率测试确定的。 少子寿命主要用于表征材料的重金属沾污及体缺陷: - 硅锭、硅棒、硅片的进(出)厂检验; - 单(多)晶生长,硅片生产的工艺过程监控; - 生产加工设备的沾污控制; 2-3 Chemicial CharacteristicsOxygen Concentration(Value using SEMI M44 Calibration factor)NominalTolerance ; x E17cm-3; ppma; IOC-88; Old ASTM; N
19、ew ASTM or Old DIN;Original JEITA; IR(Interstitial); SEMI MF1188; SEMI MF 1619; JEIDA EM-3504; DIN 50438-1; OtherSIMS (Total); SEMI MF 1366; GFA (Total);Radial Oxygen GradientNot greater than % SEMI MF951 Plan A1/A2/A3/B/B1/C/D;Carbon ConcentrationNot greater than ppma; XE16cm-3 SEMI MF1391; JEITA E
20、M-3503; DIN 50438/2;Bulk Iron ContentNot greater than x E atmos/cm3 SEMI MF978 (DLTS); SEMI MF 391 (SPV); SEMI MF1535; JEATA EM3502 (); Oxygen Concentration间隙氧含量硅晶体中Oi的值通过吸收率a乘以校准参数(calibration factor)。红外吸收法可测定电阻率大于几个ohmcm硅片的间隙氧含量。ASTM F1-121一直规定校准参数为9.63,直到F1-121-77(1977)版本。1980年ASTM通过新标准,ASTM F1-1
21、21-80,可接受的常数变为4.9。报告中通常被称为“旧ASTM”。1980年以前的报道CZ硅片Oi的范围为2638ppma。而“新ASTM”的CZ硅片的Oi是1319ppma。本文中我们用“新ASTM”值。Oxygen Concentration Oxygen content: Custom controlled level in the range of 24-38 ppma (ASTM F121-76) Typical examples of controlled Oxygen groups: 31.0 36.8 ppma( orientation) 28.0 32.0 ppma( or
22、ientation) 29.0 35.0 ppma( orientation)Radial Oxygen Gradient 径向氧变化 测试方案与径向电阻率梯度类似;Carbon Concentration 碳浓度 指占据晶格替代位置的碳原子的体密度单位是atcm-3。 Carbon content: max. 0.5 ppmBulk Iron Content 体铁含量:5E10 atoms/cm2 硅中总体铁的含量 目前,采用光电压方法和微波寿命法的扩展来提供掺硼硅中总体铁含量的信息;这种拓展是依据铁-硼配对过程。2-4 Structural CharacteristicsDislocati
23、on Etch Pit Density Not greater than /cm2 SEMI MF 1809; JIS H 0609; DIN 50434; DIN 50443/1Slip None Other; (specify) SEMI MF 1809; JIS H 0609; DIN 50434; DIN 50443/1Lineage None Other; (specify) SEMI MF 1809; JIS H 0609; DIN 50434; DIN 50443/1Twin Crystal None Other; (specify) SEMI MF 1809; JIS H 06
24、09; DIN 50434; DIN 50443/1Swirl Not greater than % of wafer area SEMI MF 1809; JIS H 0609; DIN 50434; DIN 50443/1Shallow PitsNot greater than /cm2 SEMI MF1727; SEMI MF1049;Oxygen Induced Stacking Fault (OSF)Not greater than /cm2Test Cycle: SEMI MF1727; JIS H 0609; Other:Observation Method: SEMI MF17
25、26; JIS H 0609; DIN 50443/1;Dislocation Etch Pit Density 位错缺陷坑 在硅片表面的位错应力区域,由择优腐蚀而产生的一种界限清晰、形状规则的腐蚀坑。 单位体积内位错线的总长度(cm/cm3)通常以晶体某晶面单位面积上位错蚀坑的数目来表示。 cm-2。Slip 滑移 晶体的一部分对于另一部分由切向位移产生的但仍保持晶体结晶学性质的塑变形过程。滑移方向常常在一个特殊的晶体学平面上,是一种包括位错通过晶体运动在内的非均匀变形过程。Lineage 系属结构 小角晶界或位错排的局部密集排列。Twin Crystal 孪晶 在晶体内晶格是两部分,彼此成
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