用双晶衍射摆动曲线半峰宽.pdfVIP

第 5期 第 25老 浙 江 大 学 学 报 (自然科学版) No5．Vo1．g5 】99】年 9月 JournalofZhejiangUniverslty (Natt~alS,eiene．~) seD 1991 用双晶衍射摆动 曲线半峰宽 研究硅片机械强度 赵炳辉 陈立登 (材料系) (半导体材瓣研 究所 ) 提 要 实验研究丁X射线双 晶衍射摆动曲线半峰宽与硅片表面损伤层剥层深度及抗弯强度三者之 间 的关系．讨论丁不同损伤类型的分布及对硅片机械强度的影响．从双晶衍射半峰宽值可 以评估硅片 的抗弯强度。 关键词：硅 ，抗弯强度 ，双晶衍射 0 引 言 在单晶片上制作的所有器件 ，尤其是半导体器件对晶片表面的加工质量都有严格的要求。 晶片经过切割、研磨和抛光后，加工损伤的程度和深度是晶片质量的关键问题之一。 双晶摆动 曲线半峰宽对损伤有较高的灵敏度 。从半峰宽与损伤层剥层深度的关系曲线可 以测定表面损伤层的深度 。” 硅片表面加工损伤层 以及体 内位错等缺陷对强度有很大的影响。本文采用 圆简支中心集 中载荷方式测定硅片 中心抗弯应力 Ez3 本文实验研究了双晶摆动 曲线半峰宽与硅 片表面损伤层剥层厚度及其抗弯强度三者之间 的关系，对所获得的信息作了讨论。提出了用非破坏方法，测定不同加工工艺下硅 片的双晶衍 射摆动曲线半峰宽值 ，半定量地测出硅片的抗弯强度 。 ． 1 实 验 1．1 试验样 品 所用样品均为本校生产的氨气保护 CZ1l1无位错硅单晶，电阻率 2～ 4f2·cm，共 lO 组样品，每组 d～6个硅片，直径为 50mm。 1．2 腐蚀剥层 将上述样品分组放在温度为 8O℃的 10 NaOH溶液的恒温槽 中腐蚀，每次腐蚀时间为 10秒至 7分钟 ，每次腐蚀前后的样品均用灵敏度为 0]mg的天平称重 ，用下列关系式计算剥 层厚度△ 。 第5期 赵炳辉等：用双 晶衍射摆动 曲墁半峰宽研 究硅片机械强度 539 △ 一 式中，W 为腐蚀前重量 ；W 为腐蚀后重量 ；p为硅密度 ；D为硅片直径 。 1．3 双 晶衍射 实验 本实验采用具有对称 (+、一)设置的双 晶排列法 ，发散角和波长发散都很窄 (数弧秒量 级)，是检测硅片应变和损伤的比较灵敏的方法之一 。双晶衍射实验设置示于图 1。 实验 条件 ：CuK。辐 射，35kV，20mA；平 行准直光管长 1．5m，第一狭缝 O．4X20ram， 焦点 1Xl0mm，第二狭缝 1．5Xl5ram，第 一 晶体 采用 CZ无位错硅单晶 自然生长的表面 {111)小晶面 ，它具有准确的111晶向，表 面光洁无外来损伤的完整晶体 ，其摆动 曲线 半蜂宽为 1O弧秒；衍射晶面为 (111)。第二 图 1 X射线双晶衍射几何 晶体安装在 Lang相机上，表面晶面及衍射 晶 1一f射 线漾j2一准直光管I 面均为 (111)。用闪烁计数管计数 ，通过记录 3一第一获齄 }4一第一晶傩I 仪作 图。 5一第二获齄 }6一第二晶傩I 7一计数管 F 8一记录仪 I 1．4 抗弯强度实验 依据文献 [2]，抗弯强度实验示意图如 图2，圆简支中心载荷下硅片中心的总应力公式 一 {o．8662+2．3572((}．85ln詈+o．52))a2r~h、 +{o．4067(~)+0