华林科纳半导体工艺机械抛光对硅单晶微结构的影响

　　在本研究中，我们利用透射电子显微镜(TEM)研究了硅单晶的表面形状变化，以及与表面形状变化相关的微结构变化，具体地，研究了用不同粗糙度的防水抛光纸抛光的样品和用不同粒度的氧化铝磨料和金刚石磨料抛光的样品的表面形状和微结构的变化，尽管在抛光过程中在硅单晶中产生诸如位错和微裂纹的缺陷，但是在使用磨粒直径为0.1μm的金刚石的抛光过程中没有发现位错的产生。
　　通过使用显微镜或扫描电子显微镜(SEM)观察通过用磨粒直径为80μm和5μm的防水抛光纸（SiC）抛光Si单晶获得的样品、用磨粒直径为1μm和0.05μm的氧化铝抛光获得的样品和用磨粒直径为9μm、1μm和0.1μm的金刚石抛光获得的样品的表面，在此基础上，利用聚焦离子束(FIB)从样品抛光表面制备截面观察片，利用过型电子显微镜(TEM)进行微结构观察：用耐水抛光纸（SiC）抛光加工用SiC磨粒直径为80µm的耐水抛光纸抛光后的Si单晶表面的SEM照片及其2处的TEM照片如图1所示。
　　图1
　　用SiC磨粒直径为5µm的耐水抛光纸抛光后的Si单晶表面的SEM照片和TEM照片如图2所示，为了解决这样的问题，即在用防水抛光纸（SiC）抛光时，随着磨粒直径变大，位错变得更多，并且产生诸如裂纹的缺陷，此外，即使在相同的磨粒直径下，在不规则性差异很大的位置处也会产生诸如微裂纹的缺陷，并且也会产生许多位错。
　　图2
　　用氧化铝抛光（图3）用氧化铝磨粒直径1µm抛光的Si单晶的表面比用氧化铝磨粒直径0.05µm抛光的Si单晶的表面整体上更宽更深地发生位错，在氧化铝抛光中，当磨粒直径变小时，位错的量减少，但是即使当磨粒直径为0.05µm时，也会发生位错。
　　图3
　　金刚石抛光，金刚石磨粒直径为0.1µm的Si单晶表面没有位错，但金刚石磨粒直径为1µm的Si单晶表面有部分小位错，与用1µm金刚石磨粒抛光的Si单晶相比，用9µm金刚石磨粒抛光的Si单晶的表面几乎在整个表面上具有大尺寸的位错。综上所述，用金刚石抛光，随着磨粒直径的减小，位错整体上减小，并且当磨粒直径为0.1µm时，位错不会发生。当比较1µm磨粒直径时，两种磨粒的位错范围都很宽，而氧化铝磨料的位错范围比金刚石磨料的位错范围更深。
　　此外，在磨粒直径为1µm的金刚石抛光中没有出现位错，而在磨粒直径为0.05µm的氧化铝抛光中出现位错，我们认为这可能与氧化铝和金刚石的颗粒形状有关，并用麦克风罗斯科等进行了观察，发现两者的颗粒形状都是圆形的，形状没有大的差异。因此，我们认为，磨粒直径较大的1µm金刚石磨料不会发生位错，而磨粒直径较小的0.05µm氧化铝磨料发生位错的原因可能不是磨料颗粒形状的影响，而是金刚石和氧化铝在湿磨时会产生某种化学作用的差异。