第6章

硅片檢測與包裝目錄1.檢測基本知識2.包裝與運輸檢測基本知識Part11.檢測基本知識

硅片檢驗是硅片生產(chǎn)加工中不可缺少的部分，檢驗的形式有自檢、互檢和專檢，可以現(xiàn)場抽樣檢驗，也可以集中檢驗?？傊杵瑱z驗貫穿于整個工藝過程。

硅片質(zhì)量特性參數(shù)主要包括電學(xué)參數(shù)、結(jié)晶學(xué)參數(shù)、幾何參數(shù)和表面潔凈度參數(shù)。本章將以這些質(zhì)量特性為參數(shù)中心，系統(tǒng)地介紹一些相關(guān)的檢驗標準，其中以國標為主，將以硅片質(zhì)量特性為主線，以產(chǎn)品標準與檢驗方法標準為依據(jù)，結(jié)合生產(chǎn)實際，對硅片質(zhì)量待性參數(shù)的檢驗方法原理、檢驗步驟、檢驗數(shù)據(jù)處理、檢驗判定、檢驗儀器設(shè)備以及硅片的包裝運輸?shù)冗M行比較全面的討論。1.檢測基本知識1.1硅片檢驗的內(nèi)容與方式（1）硅片質(zhì)量特性

硅片質(zhì)量特性用一系列質(zhì)量參數(shù)來體現(xiàn)，大致可分為電學(xué)參數(shù)、結(jié)晶學(xué)參數(shù)、機械幾何參數(shù)和表面參數(shù)四大類，硅片檢驗就是對硅片各種參數(shù)的檢驗。

①

硅片的電學(xué)參數(shù)包括導(dǎo)電類型、電阻率、電阻率變化及電阻率條紋等；

②

結(jié)晶學(xué)參數(shù)包括硅片表面取向、參考面取向、漩渦及氧化誘生缺陷等；

1.檢測基本知識1.1硅片檢驗的內(nèi)容與方式（1）硅片質(zhì)量特性

硅片質(zhì)量特性用一系列質(zhì)量參數(shù)來體現(xiàn)，大致可分為電學(xué)參數(shù)、結(jié)晶學(xué)參數(shù)、機械幾何參數(shù)和表面參數(shù)四大類，硅片檢驗就是對硅片各種參數(shù)的檢驗。

③

幾何參數(shù)包括硅片直徑、厚度、厚度變化、彎曲度、翹曲度、平整度、參考面或切口尺寸、邊緣輪廓及其外形等；

④

表面參數(shù)包括硅片表面潔凈度和表面完整度，即硅片表面各種類型的沾污及損傷限度。1.檢測基本知識1.1硅片檢驗的內(nèi)容與方式（2）硅片檢驗方式

硅片檢驗分接觸式與非接觸式兩種方式。

①

接觸式檢測指檢驗儀器的信號選取部分通過與被測硅片表面直接接觸而進行測量。例用千分表的端頭與硅片兩面接觸測量硅片厚度，用四探針接觸硅片表面測量硅片電阻率，用冷、熱探針接觸硅片表面測量硅片型號。

接觸式檢測簡單、可靠、準確和直觀，但是容易對硅片表面造成一定程度的損傷和沾污。1.檢測基本知識1.1硅片檢驗的內(nèi)容與方式（2）硅片檢驗方式

②

非接觸式檢測即指檢驗儀器的信號選取部分不與被測硅片表面直接接觸而進行測量。非接觸式檢測普遍利用了電學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)和力學(xué)原理，結(jié)合計算機技術(shù)實現(xiàn)自動化檢驗。例如，利用高頻電場在介質(zhì)中產(chǎn)生渦電流原理測量硅片電阻率；利用靜電電容法和聲波反射法測量硅片厚度、平行度和彎曲度；利用光學(xué)干涉原理測量硅片平整度；利用高照度平行光源檢驗硅拋光片表面質(zhì)量。1.檢測基本知識1.1硅片檢驗的內(nèi)容與方式（2）硅片檢驗方式

②

非接觸式測量在測量過程中，所用檢驗儀器信號接取部分不與硅片表面直接接觸，因而避免了因測量探頭接觸而引入的表面沾污及損傷，顯示了很大的優(yōu)越性，尤其在拋光片的檢驗中更為重要。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，硅片的檢驗項目增多，檢驗精度提高，無接觸檢驗得到越來越廣泛的應(yīng)用。

近年來太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的異軍突起，硅片的產(chǎn)量大幅度上升，其生產(chǎn)規(guī)模越來越大，太陽能硅片的厚度也是非常的薄，這些因素也進一步促進硅片檢驗向無接觸自動化方向發(fā)展。1.檢測基本知識1.2硅片檢驗標準

在實際生產(chǎn)工藝過程中，要實施檢驗，就必須要提供作為比對的標準。

有關(guān)硅片質(zhì)量檢驗的各種標準，是硅片生產(chǎn)加工的技術(shù)要求和硅片檢驗的依據(jù)。標準一般分為國際標準、國家標準、行業(yè)標準和企業(yè)標準等，硅片生產(chǎn)中通常執(zhí)行我國的國家標準，另外也經(jīng)常使用瓦克標準和SEMI標準等。1.檢測基本知識1.2硅片檢驗標準

一般來說，標準可以劃分為基礎(chǔ)標準、產(chǎn)品標準和檢驗方法標準三種類型。（1）基礎(chǔ)標準GB/T13389-1992摻磷硅單晶電阻率與摻雜劑濃度換規(guī)程GB/T14264-1993半導(dǎo)體材料術(shù)語GB/T14844-1993半導(dǎo)體材料牌號表示方法GB/T16595-1996晶片通用網(wǎng)格規(guī)范GB/T16596-1996定晶片坐標系規(guī)范1.檢測基本知識1.2硅片檢驗標準

一般來說，標準可以劃分為基礎(chǔ)標準、產(chǎn)品標準和檢驗方法標準三種類型。（2）產(chǎn)品標準GB/T2881-2008工業(yè)硅GB/T12962-2005單晶GB/T12963-1996硅多晶GB/T12964-2003硅單晶拋光片GB/T12965-2005硅單晶切割片和研磨片1.檢測基本知識1.2硅片檢驗標準

一般來說，標準可以劃分為基礎(chǔ)標準、產(chǎn)品標準和檢驗方法標準三種類型。（3）檢驗方法標準

非本征半導(dǎo)體材料導(dǎo)電類型測試方法GB/T1550-1997GB/T1551-2009硅單晶電阻率測定方法GB/T1553-2009硅和鍺體內(nèi)少數(shù)載流子壽命測定光電導(dǎo)衰減法GB/T1554-2009硅晶體完整性化學(xué)擇優(yōu)腐蝕檢驗方法GB/T1555-2009半導(dǎo)體單晶晶向測定方法1.檢測基本知識1.2硅片檢驗標準

還有諸多標準尚未列出，若有興趣，可自行查閱，或參考康自衛(wèi)主編的《硅片加工技術(shù)》一書。

中國的硅片生產(chǎn)產(chǎn)品國家標準有GB/T12965-2005《硅單晶切割片和研磨片》和GB/T12964-2003《硅單晶拋光片》。這兩個標準參照采用了半導(dǎo)體設(shè)備和材料國際組織SEMIM標準等國際有關(guān)標準的相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合中國硅材料的實際生產(chǎn)和使用情況，并考慮硅材料的生產(chǎn)及微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和現(xiàn)狀進行修訂而成。1.檢測基本知識1.3硅片檢驗環(huán)境條件

（1）環(huán)境溫度標準規(guī)定為23℃±5℃，在實際生產(chǎn)中通常都盡量控制在23℃±2℃。

（2）相對濕度相對濕度≤65%。

（3）電源電源一般為220V±10V和380V±20V，50Hz交流電源

1.檢測基本知識1.3硅片檢驗環(huán)境條件

（4）環(huán)境潔凈度環(huán)境潔凈度與所檢驗的硅片種類有關(guān)，通常在100~10000級，硅拋光片的最終檢驗至少為100級，最高可到1級。100級：通常的概念為1ft3空氣中，≥0.5μm的粒子總數(shù)不得超過100個。

（5）光源①

高強度狹束光源

離光源100mm處光照度≥16klx；②

大面積散射光源

檢測面上光照度為430~6501x。1.檢測基本知識1.3硅片檢驗環(huán)境條件

（6）其他上面所述是很概括的普遍常規(guī)要求，往往根據(jù)具體的檢驗方法有其特定的檢驗環(huán)境要求，如有些檢驗需要電磁屏蔽，有些需要避光等，實際實施時需具體考慮。1.檢測基本知識1.4硅片檢驗數(shù)據(jù)及其統(tǒng)計分析報告前面已經(jīng)講到過硅片質(zhì)量檢驗在硅片生產(chǎn)管理中具有把關(guān)和預(yù)防的職能。通過硅片的質(zhì)量檢驗與分析，可以全面地了解產(chǎn)品的質(zhì)量狀況，為當前工藝的合理性與符合性評價提供證據(jù)。在這個過程中，有必要提供適當?shù)臋z驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析報告，檢驗員應(yīng)當具備檢驗數(shù)據(jù)收集與整理及其簡單的數(shù)理分析能力。1.檢測基本知識1.4硅片檢驗數(shù)據(jù)及其統(tǒng)計分析報告通常以檢驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表的形式提供其硅片檢驗信息。硅片檢驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表應(yīng)包括以下內(nèi)容。①

被檢測硅片基本信息

硅片基本信息包括硅片批號、類別、數(shù)量以及直徑、型號晶向、厚度和電陰率等主要參數(shù)。硅片批號可以表明硅片的生產(chǎn)日期和時間，便于追溯；硅片類別指被測硅片表面加工狀態(tài)，是切割片、研磨片還是拋光片，或是倒角后、化腐后等；硅片主要參數(shù)勾畫出硅片的大致特征類別。1.檢測基本知識1.4硅片檢驗數(shù)據(jù)及其統(tǒng)計分析報告通常以檢驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表的形式提供其硅片檢驗信息。硅片檢驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表應(yīng)包括以下內(nèi)容。②

檢驗項目及其測試數(shù)據(jù)包括所測試項目參數(shù)名稱、計量單位、加工目標值及其測試數(shù)據(jù)值。如果有必要，還應(yīng)當附上計算公式。③

統(tǒng)計分析

統(tǒng)計分析包括測試數(shù)據(jù)簡單統(tǒng)計匯總及其分析，主要有測試結(jié)果匯總?cè)鐚崪y總數(shù)、合格數(shù)量、不合格數(shù)量及其狀態(tài)等；另外對于計數(shù)值數(shù)據(jù)，通常作出平均值最大值、最小值和標準偏差等統(tǒng)計數(shù)據(jù)。1.檢測基本知識1.4硅片檢驗數(shù)據(jù)及其統(tǒng)計分析報告通常以檢驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表的形式提供其硅片檢驗信息。硅片檢驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表應(yīng)包括以下內(nèi)容。④

測試設(shè)備與方法

測試設(shè)備及其編號、測試方式方法和測試環(huán)境等。⑤

其他

工序操作者、檢驗員和檢驗日期等應(yīng)當注明的信息。包裝與運輸Part22.包裝與運輸

硅片包裝與運輸是硅片生產(chǎn)加工的最后環(huán)節(jié)，因硅片的本身特性而有其特殊性，概括起來主要為防沾污和防破碎。就是這小小兩條，已足以讓人們絞盡腦汁，尤其是硅拋光片的包裝更是要求甚嚴。2.包裝與運輸

（1）硅拋光片的潔凈包裝

目前器件生產(chǎn)廠家?guī)缀醵家筇峁┟庀磼伖馄?，即由硅片生產(chǎn)廠家提供的硅拋光片，在器件生產(chǎn)工藝線上開盒不再清洗便能投入使用。為了達到此要求，硅拋光片一般需實行多層包裝。

首先在1級或10級潔凈環(huán)境下將硅片裝入干凈的片盒內(nèi)，該片盒所使用的材料有特殊的要求，既不能對硅片造成劃傷，又要有一定的強度來保護硅片，并且保證不引入沾污。片盒通常被設(shè)計為至少是雙層結(jié)構(gòu)，即內(nèi)、外盒相套的形式。內(nèi)盒的開槽要適當，硅片裝在里面既不能太搖晃，又不能受力被卡，因此片盒是根據(jù)硅片的外形規(guī)格而對應(yīng)專用的。2.包裝與運輸

（1）硅拋光片的潔凈包裝

硅片裝盒后還要用清潔的塑料袋進行封裝，為了防止硅片受潮氧化，通常要采取真空或充氣封裝，一般要封兩層后才能進行存放。

包裝好的硅片應(yīng)進行清楚明確的標識，便于追溯。

圖7.1為美國某公司300mm硅拋光片包裝盒結(jié)構(gòu)示意圖。2.包裝與運輸

（2）硅切割片和研磨片的包裝

硅切割片和研磨片的包裝相對要簡單一些，但仍然還是要使用尺寸規(guī)格相對應(yīng)的包裝盒進行。

硅切割片和研磨片的包裝盒通常用硬泡沫塑料制作，圓片和方片有不同的內(nèi)形狀。2.包裝與運輸

（2）硅切割片和研磨片的包裝