硅片表面粗糙度的測試及分析

1、硅片表面粗糙度的測試及分析硅片表面粗糙度的測試及分析 目錄目錄硅片表面粗糙度測試及分析硅片表面粗糙度測試及分析表面粗糙度定義及評定參數(shù)表面粗糙度定義及評定參數(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)背景及意義背景及意義結(jié)論結(jié)論設(shè)計(jì)背景及意義設(shè)計(jì)背景及意義u 背景：背景： 隨著集成電路技術(shù)的進(jìn)步，集成電路芯片不斷向高集隨著集成電路技術(shù)的進(jìn)步，集成電路芯片不斷向高集成化、高密度化及高性能方向發(fā)展。成化、高密度化及高性能方向發(fā)展。 集成電路（集成電路（ICIC）是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。）是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。ICIC所用的材料所用的材料主要是硅、鍺和砷化鎵等，全球主要是硅、鍺和砷化鎵等，全球90%90%以上的以上的ICIC都

2、采用硅片，都采用硅片，不僅要求具有極高的平面度和績效的表面粗糙度，而且要求不僅要求具有極高的平面度和績效的表面粗糙度，而且要求表面無變質(zhì)層、無劃傷。表面無變質(zhì)層、無劃傷。 設(shè)計(jì)背景及意義設(shè)計(jì)背景及意義 表面粗糙度對零件的使用情況有非常大的影響。一般表面粗糙度對零件的使用情況有非常大的影響。一般來說，數(shù)值較小的表面粗糙度，能夠提高配合質(zhì)量，減來說，數(shù)值較小的表面粗糙度，能夠提高配合質(zhì)量，減少磨損，延長零件的使用壽命，但零件的加工費(fèi)會(huì)增加。少磨損，延長零件的使用壽命，但零件的加工費(fèi)會(huì)增加。因此，要正確且合理地選擇和使用表面粗糙度的數(shù)值。因此，要正確且合理地選擇和使用表面粗糙度的數(shù)值。當(dāng)設(shè)計(jì)零件時(shí)，

3、表面粗糙度數(shù)值的選用，應(yīng)該根據(jù)零件當(dāng)設(shè)計(jì)零件時(shí)，表面粗糙度數(shù)值的選用，應(yīng)該根據(jù)零件在機(jī)器中的作用決定。在機(jī)器中的作用決定。u 意義：意義：表面粗糙度的定義及評定參數(shù)表面粗糙度的定義及評定參數(shù)1. .表面粗糙度的定義表面粗糙度的定義 表面粗糙度是指加工表面具有的較小間距和微小峰谷不平表面粗糙度是指加工表面具有的較小間距和微小峰谷不平度。其兩波峰或兩波谷之間的距離（波距）很小（在度。其兩波峰或兩波谷之間的距離（波距）很?。ㄔ?mm以下以下），用肉眼是難以區(qū)別的，因此它屬于微觀幾何形狀誤差。表面），用肉眼是難以區(qū)別的，因此它屬于微觀幾何形狀誤差。表面粗糙度越小，則表面越光滑粗糙度越小，則表面越光滑；

4、反之，則表面越粗糙。；反之，則表面越粗糙。2.2.表面粗糙度的評定參數(shù)表面粗糙度的評定參數(shù) 粗糙度輪廓的算術(shù)平均偏差粗糙度輪廓的算術(shù)平均偏差 在一個(gè)取樣長度內(nèi)在一個(gè)取樣長度內(nèi)縱縱坐坐標(biāo)標(biāo)Z(x)值絕對值的算術(shù)平均值，見值絕對值的算術(shù)平均值，見圖圖2-1所示。其計(jì)算公式所示。其計(jì)算公式為為aR dxxZLRrLra01表面粗糙度的定義及評定參數(shù)表面粗糙度的定義及評定參數(shù)式中：式中：Z(x)是取樣長度內(nèi)的硅片基體表面結(jié)構(gòu)的輪廓曲線函數(shù)。是取樣長度內(nèi)的硅片基體表面結(jié)構(gòu)的輪廓曲線函數(shù)。 圖圖1 輪輪廓的算廓的算數(shù)數(shù)平均偏差平均偏差 其中其中取樣取樣長度長度 用于判定被評定粗糙度輪廓的不用于判定被評定粗

5、糙度輪廓的不規(guī)則特性的規(guī)則特性的X軸向上的長度。軸向上的長度。粗糙度取粗糙度取樣長樣長度度用于判定被用于判定被評評定粗糙度定粗糙度輪輪廓的不廓的不規(guī)則規(guī)則特性的特性的X軸軸向上的向上的長長度。度。 rLrL用于判定被用于判定被評評定粗糙度定粗糙度輪輪廓的不廓的不規(guī)則規(guī)則特性的特性的X軸軸向上的向上的長長度。度。硅片表面粗糙度測試及分析硅片表面粗糙度測試及分析1.表面粗糙度測量表面粗糙度測量（1）測量儀器：）測量儀器：美國維易科美國維易科didi原子力顯微鏡原子力顯微鏡（2）測量樣品：）測量樣品： u 表面光滑的硅片表面光滑的硅片（圖（圖3-1中中1、2、3號）號），u 表面經(jīng)砂紙打磨的硅片表面

6、經(jīng)砂紙打磨的硅片（圖（圖3-1中中4 4、5、6號）號）u 表面用食鹽水腐蝕表面用食鹽水腐蝕（煮沸（煮沸20分鐘）分鐘）的硅片的硅片（圖（圖3-3中中7、8、9、10號）號）圖圖2 制備好的硅片樣品圖制備好的硅片樣品圖硅片表面粗糙度測試及分析硅片表面粗糙度測試及分析（3）用原子粒顯微鏡對硅片樣品表面表面進(jìn)行掃描，分別測出每個(gè)樣用原子粒顯微鏡對硅片樣品表面表面進(jìn)行掃描，分別測出每個(gè)樣品表面形貌，其中每個(gè)樣品測出兩張，分別為品表面形貌，其中每個(gè)樣品測出兩張，分別為 和和 mm55mm22圖圖3 光滑硅片光滑硅片1號樣品表面形貌號樣品表面形貌 硅片表面粗糙度測試及分析硅片表面粗糙度測試及分析圖圖4

7、4 經(jīng)砂紙打磨的硅片經(jīng)砂紙打磨的硅片6號樣品表面形貌號樣品表面形貌 硅片表面粗糙度測試及分析硅片表面粗糙度測試及分析圖圖5 食食鹽鹽腐腐蝕蝕硅片硅片9號樣號樣品表面形貌品表面形貌圖圖硅片表面粗糙度測試及分析硅片表面粗糙度測試及分析2.用用AFM專業(yè)分析軟件（綠色版）專業(yè)分析軟件（綠色版）Image Analysis 2.2.0對各個(gè)對各個(gè)樣樣品表面進(jìn)行分析得出值。品表面進(jìn)行分析得出值。圖圖6 6號樣號樣品（品（ ）分析）分析結(jié)結(jié)果果mm55硅片表面粗糙度測試及分析硅片表面粗糙度測試及分析表表1 硅片表面參數(shù)分析結(jié)果硅片表面參數(shù)分析結(jié)果結(jié)論結(jié)論通過實(shí)驗(yàn)及其分析表通過實(shí)驗(yàn)及其分析表3-1得出如下結(jié)論：得出如下結(jié)論：A.A. 光滑表面粗糙度最小；光滑表面粗糙度最?。籅.B. 食鹽腐蝕表面腐蝕坑比較均勻，表面粗糙度相對食鹽腐蝕表面腐蝕坑比較均勻，表面粗糙度相對較小；