CN105067168B - 一种磨削晶圆亚表面残余应力测试方法 - Google Patents

一种磨削晶圆亚表面残余应力测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105067168B
CN105067168B CN201510420054.8A CN201510420054A CN105067168B CN 105067168 B CN105067168 B CN 105067168B CN 201510420054 A CN201510420054 A CN 201510420054A CN 105067168 B CN105067168 B CN 105067168B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wafer
residual stress
test point
grinding
test
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201510420054.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105067168A (zh
Inventor
秦飞
孙敬龙
安彤
陈沛
宇慧平
王仲康
唐亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201510420054.8A priority Critical patent/CN105067168B/zh
Publication of CN105067168A publication Critical patent/CN105067168A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105067168B publication Critical patent/CN105067168B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

一种磨削晶圆亚表面残余应力测试方法，属于残余应力测试领域。其步骤包括：提供磨削晶圆；高压水清洗晶圆；固定晶圆；确定腐蚀位置，进行腐蚀，清洗；分别利用白光干涉仪和激光拉曼光谱对腐蚀深度、残余应力进行测试；重复以上实验步骤即可获得磨削晶圆亚表面残余应力值。本发明操作简单、可较准确获得磨削晶圆亚表面残余应力，通过对测试结果分析，可提出磨削工艺优化方案。

Description

一种磨削晶圆亚表面残余应力测试方法
技术领域
本发明涉及一种磨削晶圆亚表面残余应力测试方法，特别涉及一种分布腐蚀和拉曼光谱测试磨削晶圆亚表面残余应力的方法。
背景技术
随着IC制造技术的飞速发展,为了增大IC芯片产量,降低单元制造成本,晶圆趋向大直径化，晶圆尺寸从最初的2英寸发展到目前广泛使用的8英寸,甚至向着更大尺寸方向发展。随着晶圆直径增大,为了保证晶圆具有足够的强度,晶圆的厚度也相应增加。目前8英寸晶圆的平均厚度725微米,而12英寸晶圆平均厚度已增加到775微米,与此相反,为满足IC芯片封装的需要,提高IC尤其是功率IC的可靠性，降低热阻，提高芯片的散热能力和成品率,要求芯片厚度薄型化,芯片的平均厚度每两年减少一半。目前芯片厚度己减小到100-200微米、智能卡、MEMS以及生物医学传感器等IC芯片厚度已减到100微米以下，高密度电子结构的三维集成和立体封装芯片更是需要厚度小于50微米的超薄的晶圆。
晶圆减薄能力是决定晶圆厚度的关键，目前主流的减薄技术为晶圆自旋转磨削技术，然而机械加工过程不可避免造成晶圆表面的损伤，损伤将引起残余应力。残余应力是一种内应力，残余应力的存在将会引起晶圆的翘曲以及促使内部裂纹的延伸，导致晶圆的破裂，给晶圆的传输带来极大的挑战。通常情况下晶圆的损伤层深度为十几微米，残余应力也在一定的深度范围内存在。目前，对磨削晶圆表面残余应力的检测主要采用拉曼光谱进行无损检测，而对晶圆亚表面残余应力的检测则需要对晶圆进行机械切片制作剖面试样。然而，切片过程会引入新的切割残余应力同时会释放掉部分磨削残余应力，影响残余应力测试的准确性。
“杨氏”溶液分步腐蚀可以不断去除腐蚀区材料达到亚表面，不会引入新的残余应力，对残余应力测试结果影响较小。
发明内容
本发明提供了一种磨削晶圆亚表面残余应力测试方法，包括实验方法和数据处理方法。实验方法主要解决了腐蚀深度的测试和磨削晶圆亚表面残余应力的测试问题，数据处理方法主要解决了腐蚀深度的计算和残余应力计算问题。实验原理简单，操作方便，结果可靠。
一种磨削晶圆亚表面残余应力测试方法，其特征在于，包括下列步骤：
提供磨削后的单晶硅晶圆，清水冲洗晶圆表面，固定晶圆并用有机溶剂清洗；确定测试点，测试点位于<110>晶向，沿半径分布，至少3个测试点，第一测试点距晶圆圆心10-15mm，第二测试点距第一测试点40-60mm，第三测试点距第二测试点40-60mm；利用“杨氏”溶液对每个测试点进行腐蚀，每个测点共腐蚀8次，每次腐蚀时间分别为2s、3s、4s、5s、10s、15s、25s、40s，每次腐蚀结束均用清水清洗腐蚀区以终止腐蚀；待腐蚀区干燥，首先利用白光干涉仪测量腐蚀深度，然后利用拉曼光谱测量残余应力。
进一步，所述“杨氏”溶液的配比为H2O:HF(质量百分比浓度为49％):Cr2O3＝500ml:500ml:75g。
进一步，其特征在于，对拉曼测试曲线进行高斯拟合。
更具体的：采用分步腐蚀法、白光干涉仪对腐蚀深度进行检测，然后利用拉曼光谱仪对磨削晶圆亚表面残余应力进行检测。实验过程中，首先对晶圆进行磨削，用水冲洗晶圆表面以去除残留的磨屑，将晶圆固定，用有机溶剂(如丙酮，酒精)二次清洗晶圆。确定<110>晶向，沿半径分布的3个测试点。利用“杨氏”溶液对每个测试点进行腐蚀，每个测点共腐蚀8次，每次腐蚀时间分别为2s、3s、4s、5s、10s、15s、25s、40s，每次腐蚀后用清水清洗腐蚀位置以终止腐蚀过程。将晶圆固定在白光干涉仪的载台上，测试腐蚀深度；然后利用拉曼光谱测试腐蚀区残余应力，对拉曼测试结果进行高斯拟合，最后计算残余应力。
本发明可取的以下有益的效果：
1.本发明提出的实验方法可解决磨削晶圆亚表面残余应力测试不准确和腐蚀深度测试困难的问题。
2.本发明提出的数据处理方法可准确获得残余应力值以及腐蚀深度。
3.本发明提出的测试方法原理简单、可靠，保证了测试结果的准确性。
附图说明：
图1为晶圆磨削示意图。
图2为晶圆定位腐蚀示意图。
图3为腐蚀深度测试示意图。
图4为残余应力分布示意图。
图5为文献中残余应力分布示意图。
图6本发明流程图
图中：
1—砂轮，2—磨削前晶圆，3—吸盘，4—卡槽，5—磨削后晶圆，6—定位销。
具体实施方式
本发明提出的测试方法包括以下步骤：
1：磨削晶圆：调整磨削机磨削参数，选取待磨削晶圆，将晶圆传输到磨削工位，吸盘吸附晶圆，磨削晶圆。
2：清洗晶圆：通过机械手将晶圆传输到清洗台上，冲洗晶圆表面以去除残留的磨屑。
3：将晶圆固定在夹具上，用有机溶剂二次清洗晶圆，确定测试位置，利用“杨氏”溶液对每个测试点进行腐蚀，每个测点共腐蚀8次，每次腐蚀时间分别为2s、3s、4s、5s、10s、15s、25s、40s，然后清洗腐蚀位置以终止腐蚀过程。
4：将晶圆固定在白光干涉仪的载台上，测试腐蚀深度；利用拉曼光谱测试腐蚀区残余应力，对拉曼测试结果进行高斯拟合，最后计算残余应力。
下面结合附图对发明进行详细说明：
图1为晶圆磨削示意图，调整好磨削参数(砂轮进给速率0.8μm/s，砂轮转速5000r/min，晶圆转速200r/min)，传输机械手将晶圆2传输到磨削工位，由吸盘3吸附；砂轮1缓慢向下移动进入到磨削位置，砂轮绕轴线顺时针旋转，晶圆绕轴线逆时针旋转，磨削减薄晶圆。磨削到设定的厚度，停止磨削，机械手将晶圆传输到清洗工位，进行清洗晶圆表面。
图2为晶圆定位腐蚀示意图，将晶圆由卡槽4和定位销6定位，用丙酮清洗晶圆，确定测试位置；利用“杨氏”溶液(H2O:HF49％:Cr2O3＝500ml:500ml:75g)对每个测试点进行腐蚀，每个测点共腐蚀8次，每次腐蚀时间分别为2s、3s、4s、5s、10s、15s、25s、40s，然后清洗腐蚀位置终止腐蚀过程，待晶圆自然干燥。
图3为腐蚀深度测试示意图，将晶圆放在白光干涉仪的载台上，白光干涉仪的物镜对准腐蚀区域，调整仪器直到出现干涉条纹，可获得每次腐蚀后腐蚀区的3D图，然后将3D图导入Vision软件可计算出取样长度L(250μm-500μm)范围内腐蚀区的平均高度Hc；然后，在腐蚀区边缘处获取未腐蚀区域的3D图并导入Vision软件计算取样长度L(250μm-500μm)范围内未腐蚀区的平均高度H，取H-Hc差值为腐蚀深度。
图4为残余应力分布示意图，利用拉曼光谱的物镜对准腐蚀区中心区域进行拉曼点扫描，得到拉曼曲线，对拉曼曲线进行高斯拟合得出拉曼主峰的偏移量，偏移量乘以应力系数即为应力值。
通过重复步骤2,3,4即可获得不同深度下的应力分布。
图5为文献中残余应力分布示意图，文献中切片法测得的亚表面残余压应力值较小，这是因为切片过程释放掉部分磨削残余应力。

Claims (3)

1.一种磨削晶圆亚表面残余应力测试方法，其特征在于，包括下列步骤：
提供磨削后的单晶硅晶圆，清水冲洗晶圆表面，固定晶圆并用有机溶剂清洗；确定测试点，测试点位于<110>晶向，沿半径分布，至少3个测试点，第一测试点距晶圆圆心10-15mm，第二测试点距第一测试点40-60mm，第三测试点距第二测试点40-60mm；利用“杨氏”溶液对每个测试点进行腐蚀，每个测点共腐蚀8次，每次腐蚀时间分别为2s、3s、4s、5s、10s、15s、25s、40s，每次腐蚀结束均用清水清洗腐蚀区以终止腐蚀；待腐蚀区干燥，首先利用白光干涉仪测量腐蚀深度，然后利用拉曼光谱测量残余应力。
2.如权利要求1所述的一种磨削晶圆亚表面残余应力测试方法，其特征在于，所述“杨氏”溶液的配比为H2O:HF49％:Cr2O3＝500ml:500ml:75g。
3.如权利要求1所述的一种磨削晶圆亚表面残余应力测试方法，其特征在于，对拉曼测试曲线进行高斯拟合。
CN201510420054.8A 2015-07-16 2015-07-16 一种磨削晶圆亚表面残余应力测试方法 Expired - Fee Related CN105067168B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510420054.8A CN105067168B (zh) 2015-07-16 2015-07-16 一种磨削晶圆亚表面残余应力测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510420054.8A CN105067168B (zh) 2015-07-16 2015-07-16 一种磨削晶圆亚表面残余应力测试方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105067168A CN105067168A (zh) 2015-11-18
CN105067168B true CN105067168B (zh) 2017-10-10

Family

ID=54496592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510420054.8A Expired - Fee Related CN105067168B (zh) 2015-07-16 2015-07-16 一种磨削晶圆亚表面残余应力测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105067168B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112268507A (zh) * 2020-10-14 2021-01-26 江苏鑫汉电子材料有限公司 一种应用于碳化硅晶圆的红外检测装置
CN112577647B (zh) * 2020-11-26 2022-04-12 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 一种半导体激光器芯片的应力测试***及测试方法
CN112556905B (zh) * 2021-02-23 2021-05-28 紫创(南京)科技有限公司 基于光学干涉的应力检测装置及检测方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102435361A (zh) * 2011-10-27 2012-05-02 扬州晶新微电子有限公司 硅单晶片的残余应力的测试方法
JP2013032991A (ja) * 2011-08-02 2013-02-14 Nippon Steel & Sumitomo Metal 金属材料の残留応力測定方法
CN104034568A (zh) * 2014-06-13 2014-09-10 北京工业大学 用于检测超薄硅晶圆亚表面损伤深度的试样制备方法
CN104034662A (zh) * 2014-06-13 2014-09-10 北京工业大学 一种用于拉曼光谱法测量晶圆残余应力的精确定位工具-定位仪
CN104061853A (zh) * 2014-07-04 2014-09-24 西安工业大学 一种光学材料亚表面损伤层深度及形貌测量方法
CN104075830A (zh) * 2014-06-13 2014-10-01 北京工业大学 一种大尺寸磨削晶圆残余应力测试方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013032991A (ja) * 2011-08-02 2013-02-14 Nippon Steel & Sumitomo Metal 金属材料の残留応力測定方法
CN102435361A (zh) * 2011-10-27 2012-05-02 扬州晶新微电子有限公司 硅单晶片的残余应力的测试方法
CN104034568A (zh) * 2014-06-13 2014-09-10 北京工业大学 用于检测超薄硅晶圆亚表面损伤深度的试样制备方法
CN104034662A (zh) * 2014-06-13 2014-09-10 北京工业大学 一种用于拉曼光谱法测量晶圆残余应力的精确定位工具-定位仪
CN104075830A (zh) * 2014-06-13 2014-10-01 北京工业大学 一种大尺寸磨削晶圆残余应力测试方法
CN104061853A (zh) * 2014-07-04 2014-09-24 西安工业大学 一种光学材料亚表面损伤层深度及形貌测量方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
晶圆减薄及背面金属蒸镀制程的研究;刘东生;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20130515(第5期);第21-27页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105067168A (zh) 2015-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101769876B (zh) 在半导体器件中进行失效分析的方法
CN105067168B (zh) 一种磨削晶圆亚表面残余应力测试方法
US6921719B2 (en) Method of preparing whole semiconductor wafer for analysis
CN106206350B (zh) 一种晶圆产品上任意位置的键合程度测试方法及***
CN106367813B (zh) 一种半导体单晶硅晶棒及硅片参考面的加工方法
CN104428882B (zh) 半导体晶片的评价方法及制造方法
CN104008956A (zh) 用于倒装芯片器件的开封方法
CN104406532B (zh) 一种碲锌镉晶片损伤层厚度的检测方法
Yin et al. Two-dimensional detection of subsurface damage in silicon wafers with polarized laser scattering
KR20070112118A (ko) 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함의 평가방법
CN102646566B (zh) 用于在线sem观察的sem样品夹具及sem样品观察方法
CN103377960B (zh) 晶圆缺陷检测方法
CN104075830B (zh) 一种大尺寸磨削晶圆残余应力测试方法
CN112289700A (zh) 一种硅片检测方法
CN104089963A (zh) 一种光学玻璃亚表面缺陷检测方法
CN110333251A (zh) 一种边缘损伤纵深的计算方法及装置
CN103472265A (zh) 观测tsv铜晶粒的方法
CN114354502B (zh) 基于激光声表面波的硅片加工表面损伤和残余应力表征方法
CN103489806A (zh) 一种在线监测离子损伤的方法
JP6373233B2 (ja) 半導体ウェハの加工ダメージ評価方法
Kang et al. Surface layer damage of silicon wafers sliced by wire saw process
CN108089109B (zh) 一种半导体硅材料中少数载流子寿命的测试方法
JP6459940B2 (ja) 特定欠陥の検出方法、特定欠陥の検出システムおよびプログラム
JPH0862122A (ja) シリコンウェーハの酸素析出欠陥密度評価方法
JP2004022746A (ja) ウエハ接合体の製造方法および該ウエハ接合体の厚さ測定方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171010

Termination date: 20210716

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee