300mm硅单晶及抛光片标准

300mm硅单晶及抛光片标准有研半导体材料股份有限公司孙燕300mm硅抛光片的产品、工艺技术在国外已经很成熟。而在我国起步较晚，还处于试验阶段。因此对于集成电路所需的300mm硅片的基本参数指标、金属污染和缺陷控制、表面形态与质量、成本等都面临着新的挑战。硅材料的生产工艺、技术、检测方法已成为今后研究的主要内容，同时也是推动产业发展的关键所在。随着300mm硅单晶及抛光片的诞生，我们也面临一个制定相应的国家标准的问题。一、300mm硅单晶及抛光片现状有研硅股1997年成功拉制了第一根300mm硅单晶。近几年来一直生产直径230-450mm的硅单晶。2007年生产的300mm硅抛光片作为陪片已经通过用户的评估测试。并完成了12寸硅外延主体设备、配套管路及检测设备的调试和外延片的研制，样品已通过用户的测试。下面我们给出了WACKER的产品标准；我们2006年在质量技术监督局备案的企业标准中对300mm单晶及抛光试验片的主要技术指标要求；以及我们生产的300mm抛光片送到用户，用户的测试数据。2006年备案的企业标准指标项目指标晶向100±0.5º掺杂元素硼电阻率范围Ω.cm0.5-20径向电阻率变化≤10％氧含量atoms/cm3≤1.1e18碳含量atoms/cm3≤2.0e16位错密度个/cm3≤10体金属含量（Fe）atoms/cm3≤5.0e10项目指标硅片直径及允许偏差mm300±0.2硅片厚度及允许偏差μm775±20总厚度变化μm≤2翘曲度μm≤50总平整度μm≤1.0局部平整度(SFQR)μm(25*25)≤0.13≥0.12μm100≥0.16μm50≥0.2μm20Cu/Cr/Fe/Ni/Zn≤1.0e10Al/K/Na/Ca≤5.0e10表面金属atoms/cm2局部光散射体LLSs（个/片）用户评估测试指标用户评估：1.对同一根单晶头部、中部和尾部分别切取7片、25片和13片，加工后送交用户进行评估：GBIR平均1.19um，最大的GBIR小于2um；大部分硅片表面〉0.12um的颗粒数少于50个/片。2.送交1350片12英寸硅单晶抛光片于用户进行评估。GBIR平均0.85um，最大的GBIR小于1.61um；硅片表面〉0.12umLPD平均值32.4，最大值为80个/片。表面金属低于1E10atoms/cm2。3.提供的12英寸硅抛光片用于A（Particle）、B（SuperFlat）、C（Control）和E（Mechanical）规格评估。评估项目最关键的三项指标：表面颗粒、COP和表面金属污染。评估结果认为：样品全部能够满足CE类片子的表面缺陷和金属污染的要求，95.7%的片子可以满足AB类硅片的表面金属和金属污染要求。二、国外涉及300mm产品标准的现状SEMI的硅单晶的产品标准主要是抛光片规范SEMIM1。它由一系列直径从2英寸、100mm，直到300mm，及直径350mm和400mm硅单晶抛光片规格组成，其中只涉及了最基本的尺寸指标：直径、厚度、晶向、切口或参考面尺寸极其公差；弯曲度、翘曲度、总厚度变化的最大允许值，以及轮廓的要求。并且参数都是最宽泛的。SEMIM1.15直径300mm硅单晶抛光片规格（切口）见下表所示。特性尺寸公差单位A直径300.00±0.20mm厚度，中心点725±20μm切口（见图7）深度1.00＋0.25,－0.00mm角90＋5，－1°翘曲度最大值B100μm总厚度变化（GBIR）C最大值10μm背面光泽度D≥0.80抛光的边缘轮廓表面加工度E边缘轮廓表3座标:（见图4）CyμmCxμm（T/4）F194100表1尺寸和公差要求特性要求切口中心线取向A110±1°副参考面位置无副参考面表面取向[100]±1°表2取向要求除此之外，SEMI标准中涉及300mm的标准还有，SEMIM8《硅单晶抛光试验片规范》，SEMIM24《优质硅单晶抛光片规范》。标准中包含术语、订货单内容、合格证、抽样标准、详尽的各个参数的测试方法、表面缺陷的判别标准、包装和标志的内容，但其中也有不少项目是没有具体规定或者要求按照用户规格或由供需双方协商。SEMIM8是针对半导体器件制备中用作检验和工艺控制的硅单晶抛光试验片。对2英寸到300mm的试验片的订货项目及要求。以及0.13μm线宽的300mm试验片规范指南。SEMIM24《优质硅单晶抛光片规范》是针对150-300mm直径，用于颗粒检测、金属沾污监控、和光刻工艺图形测量的硅单晶抛光片。针对0.25-0.13μm不同线宽的要求的抛光片规格，给出了三种不同用途硅片的项目要求。SEMIM8中设计线宽0.13μm的300mm硅单晶抛光试验片规范指南项目P型试验片1.0一般特性1.1生长方法CZ或MCZ1.2晶向1－0－01.3导电类型P型1.4掺杂剂硼1.5标称边缘去除3mm2.0电学特性2.1电阻率0.5~50.0ohm-cm2.2径向电阻率变化无2.3电阻率条纹无2.4少数载流子寿命无3.0化学特性3.1氧浓度≤32ppma（旧版ASTMF121－79）3.2径向氧变化不规定4.0结构特性4.1位错蚀坑密度见注14.2滑移无4.3系属结构无4.4孪晶无4.5漩涡不规定4.6浅蚀坑不规定4.7氧化层错（OISF）不规定4.8氧化物沉淀不规定4.9硅片制备特性5.0晶片ID标志见注25.0正表面薄膜无5.2洁净区无5.3非本征吸除无5.5背封无6.0机械特性6.1直径300±0.2mm6.2主基准位置见SEMIM16.3主基准尺寸见SEMIM16.6边缘轮廓见SEMIM16.7厚度775±25μm6.8厚度变化（TTV）10μmmax6.9晶片表面取向1-0-0±1°6.11翘曲度50μmmax6.12峰——谷差用户规定6.14平整度／局部见注37.0正表面化学特性7.1表面金属沾污钠/铝/铬/铁/镍/铜/锌/钙≤5×1010／cm28.0正表面要求8.1A划伤(宏观)－累计长度无8.2B划伤(微观)－累计长度＜0.10×直径8.3蚀坑无8.4雾无8.5局部光散射体见注48.6沾污／区域无8.7崩边无8.8边缘、裂纹无8.9裂纹、鸦爪无8.10火山口无8.11凹坑无8.12沟槽无8.13小丘无8.14桔皮无8.15刀痕无9.0背表面要求9.1崩边无9.6粗糙度不规定9.7亮度（光泽）不规定TBD目视缺陷≤25点／每片TBD划伤(宏观)－总长度无TBD划伤(微观)－总长度≤150mm10.0其他特性TBD边缘条件抛光注1：位错蚀坑密度不作规定。晶片允许有空穴富集或自间隙原子富集，“环”结构也是容许的（FQA内的V－I边界）。注2：5背面的T7参见SEMIM1.1;背面的M12OCR标志参见SEMIM1.15，可以任选添加，但只作临时使用，在T7标志获得成功后再废除。注3：局部平整度规定为SFQR，其局部尺寸为25mm×25mm，X偏移＝Y偏移＝0.112个格点。不推荐对局部平整度进行全检，但应对100％的有用面积（@≤0.4μm）或99％的有用面积（@≤0.18μm）的工艺控制能力进行验证。注4：对于晶片的局部光散射体（LLS）数量，由供需双方协商确定；在PSL等效中LLS的尺寸规定为≥0.16μm，最好降到≥0.12μm。我国的产品标准是分为硅单晶、硅单晶切割研磨片、硅单晶抛光片。目前的直径最大只到200mm。不包含12英寸的单晶及硅片。我们的标准也给出了最基本的参数要求和测试方法、抽样标准、包装及的内容。同样是更多的参数要求是由供需双方协商的。但是受我们国家标准中测试方法的限制，给出的测试方法不及SEMI标准详尽，也没有按照硅片用途区分要求。从上面的表中可以看到，SEMIM8和SEMIM24中都针对各个参数详尽的给出了SEMIDIN、JEIDA和JIS这些国际先进标准的测试方法。在使用过程中，我们感到：对产品标准而言，因为涉及到不同的品种和用户，标准中只能给出最重要的的参数及最基本的要求，有些时候，虽然是最重要的参数也无法在标准中规定要求。因此对硅抛光片，无论SEMI还是我们的国标，给出的最多的要求是尺寸上的要求，而且是最宽泛的要求。而对于那些“最重要”的要求往往是由供需双方协商的。但是，其实最有用的是对各个参数的测试方法和抽样方法的规定。对于测试方法标准，我们除了关注方法的适用范围、方法概要、样品制备、测量步骤……之外，干扰因素也对我们非常重要。SEMI近些年来对新方法采用的测试方法指南的形式是非常值得提倡的。比较与这些标准相对应的国家标准，经过这两年的努力，我们在硅材料方面的国家标准已经建立和修订了不少。常用的方法基本具备，并且很多是与SEMI等先进标准接轨的。但是我们在金属沾污等特殊的检测方法上还很不完善。另外我们的国家标准审批和更新速度也还远远跟不上发展，与SEMI标准相比差距不小。三、我们的打算随着半导体产业高潮的到来，硅材料将以高质量、低成本为主要目标，向标准化设备、厂房，新的加工处理工艺和大直径化方向发展。半导体硅的结构、特性的研究会随不断深入；其缺陷控制、杂质行为、杂质与缺陷互作用及表面质量仍将是工艺技术研究的主攻方向。我们将沿用我们国标的体系，在2009年之前在生产、研发的基础上完善300mm硅单晶、300mm硅单晶切割和磨削片、300mm硅单晶抛光试验片的企业标准，并将完成300mm系列的行标或国标的制定。四、希望我们一直都非常关注国外先进标准的颁布和更新。过去一般每隔几年去买一本ASTM的相关卷册。自从2004年硅的测试方法标准转为SEMI标准后，我们感到虽然标准的更新速度更快，使我们更及时的了解了国际硅行业的动态，但是我们也无法买到所有标准的英文版的相关卷册。而每一标准的价格对企业来说，特别是要经常更新是难以承受的。对此我们深感遗憾。谢谢！