基于HF溶液選擇性刻蝕的單晶硅亞表面非晶損傷層探測方法研究.pdf

1、半導體產(chǎn)品高集成度和高性能化的快速發(fā)展，對半導體材料硅的加工表面質(zhì)量提出了苛刻要求，任何超出許可范圍的損傷都會降低半導體器件的性能。前期研究表明，亞表面的非晶化是單晶硅材料在超精密加工過程中的前期損傷的主要表現(xiàn)形式，因此非晶層特性的量化檢測，對于評價單晶硅表面/亞表面損傷程度顯得至關(guān)重要。目前已有的檢測方法雖然可以較好地分析非晶層的力學、化學、結(jié)構(gòu)等特性，但是存在諸如樣品制作過程復雜、檢測時間漫長、檢測費用昂貴等問題，因此亟待尋求一種精

2、確、快速、經(jīng)濟的檢測方法。
　　研究表明，單晶硅材料的劃痕損傷層能被HF溶液選擇性刻蝕。根據(jù)這一特性，本文提出了一種快速檢測單晶硅亞表面損傷層厚度的方法，并結(jié)合TEM檢測對此方法的有效性進行了驗證。進而采用此方法，對不同載荷和刻劃速度下單晶硅表面的劃痕損傷層厚度進行了檢測，揭示了載荷和速度對單晶硅亞表面劃痕損傷的影響規(guī)律。本文的主要研究結(jié)果及創(chuàng)新點如下:
　　(1)利用HF溶液對單晶Si(100)表面的非晶硅損傷層具有選擇性

3、刻蝕這一特性，提出了一種準確、快速地檢測單晶硅亞表面非晶損傷層厚度的方法。透射電鏡結(jié)果顯示，HF溶液能選擇性地刻蝕單晶硅劃痕區(qū)域的亞表面損傷層，證實了該方法檢測結(jié)果的有效性。該方法有望應用于單晶硅晶圓平坦化過程的損傷檢測與控制。
　　(2)提出了一種亞表面非晶損傷層的密度測量方法。亞表面損傷層的質(zhì)量可以通過對比腐蝕前后的質(zhì)量差進行測定，而其體積可由軟件積分的方法進行計算，從而亞表面非晶層的密度可直接由公式計算可得。
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