一种MEMS用硅单晶的缺陷检验方法技术

本发明专利技术涉及一种MEMS用硅单晶的缺陷检验方法。第一步：从预用单晶棒的头尾切取硅片,加工成抛光片；第二步：模拟键合工艺的热过程，将硅片在400℃～600℃条件下进炉热处理3～5小时后取出；第三步：深度化学腐蚀，腐蚀时间为40～45min，腐蚀去除量为120～140μm时取出硅片；第四步：在硅片上画格，再用金相显微镜观察每一个方格，若存在直径大于100μm的腐蚀坑，则判定为不合格；效果是：通过模拟MEMS工艺热过程和深度化学腐蚀，能够提前判定硅单晶是否合格。若硅片经历热过程和深度化学腐蚀后出现直径大于100μm的较大腐蚀坑，此棵单晶棒则不投入生产，可避免硅片在制作器件工艺过程后发现失效，减小了损失。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及应用于半导体领域的一种MEMS用硅单晶的缺陷检验方法。
技术介绍
自20世纪80年代后期MEMS的创新以来，经过20多年的发展，MEMS已成为半导体工业中快速发展的重要部分，MEMS技术在汽车、工业控制、航天航空、医疗健康、智能移动电话、平板电脑以及可穿戴设备等领域得到广泛应用。MEMS是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的。其特点并非单纯的微小化，而是指可以批量制作的、集微型构件、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路等于一体的微系统。而在集成电路技术(1C)基础上发展起来的硅MEMS加工技术因为具有批量生产、成本低、易与电路集成制作等优点，目前已成为MEMS加工技术的主流。硅基MEMS加工技术主要依照体硅加工技术和表面牺牲层技术两条主线发展:体硅工艺主要表现为键合与深刻蚀技术的组合，追求大质量块和低应力以及三维加工，硅的体缺陷对其影响较大。表面牺牲层技术向多层、集成化方向发展，硅材料的表面缺陷对其有一定的影响，但硅体缺陷对其影响不大。目前，对于硅表面缺陷的检验方法已经成熟，但硅体缺陷的检验尚无方法可寻。如果前期未能排除掉有体缺陷的硅材料，会导致MEMS器件在制作工艺后发生失效。为了避免在MEMS器件制作工艺后发现失效，需要建立一种提前判定硅片是否可用的检测方法。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是:提供一种MEMS用硅单晶的缺陷检验方法，通过模拟MEMS工艺热过程和深度化学腐蚀的方法，提前判定硅单晶是否适用于MEMS，避免硅片在制作器件工艺过程后器件失效，所造成的不应有的损失。本专利技术采用的技术方案是:一种MEMS用硅单晶的缺陷检验方法，其特征在于，步骤如下: 第一步:从预用单晶棒的头尾切取硅片，加工成抛光片； 第二步:模拟键合工艺的热过程，将硅片在400°C?600°C条件下进炉热处理3?5小时后取出，整个过程在氮气气氛下进行； 第三步:深度化学腐蚀，将浓度50%氢氧化钾溶液倒入石英杯中加热，当加热到90°C?100°C时放入硅片进行腐蚀，腐蚀时间为40?45min，腐蚀去除量为120?140 μ m时取出硅片，用去离子水冲洗、用干，用干速度800?1200r/min，用干时间2?5min ； 第四步:用金相显微镜观察腐蚀后的硅片表面状况，检验直径100mm硅片，首先在硅片上画格，总计数位置为32个方格，方格边长为13mm，再用金相显微镜观察每一个方格，若存在直径大于100 μ??的腐蚀坑，则判定为不合格，此棵单晶不适用于MEMS ；检验直径125_硅片，首先在硅片上画格，总计数位置为52个方格，方格边长为13_，再用金相显微镜观察每一个方格，若存在直径大于100 μ m的腐蚀坑，则判定为不合格，此棵单晶不适用于MEMS ； 检验直径150mm硅片，首先在硅片上画格，总计数位置为80个方格，方格边长为13mm，再用金相显微镜观察每一个方格，若存在直径大于100 μ m的腐蚀坑，则判定为不合格，此棵单晶不适用于MEMS ； 上述检验，若表面良好或存在直径小于100 μ m的腐蚀坑为合格，单晶棒则可投入生产。本专利技术的有益效果是:通过模拟MEMS工艺热过程和深度化学腐蚀，能够提前判定硅单晶是否合格、是否适用MEMS。在硅片上画格，可有效保证对硅片表面进行整面检验，若硅片经历热过程和深度化学腐蚀后出现直径大于100 μπι的较大腐蚀坑，此棵单晶棒则不投入生产，若表面良好或存在直径小于100 μπι的腐蚀坑为合格，单晶棒则可投入生产，可避免硅片在制作器件工艺过程后发现失效，减小了损失。【附图说明】图1是本专利技术检验直径100mm硅片的测试图； 图2是本专利技术检验直径125_硅片的测试图； 图3是本专利技术检验直径150mm硅片的测试图； 图4是本专利技术中的MEMS硅单晶缺陷图； 图5是本专利技术中的MEMS硅单晶表面良好图。【具体实施方式】一种MEMS用硅单晶的缺陷检验方法，步骤如下: 第一步:从预用单晶棒的头尾切取硅片，加工成抛光片。第二步:模拟键合工艺的热过程，将硅片在400°C?600°C条件下进炉热处理3?5小时后取出，整个过程在氮气气氛下进行。第三步:深度化学腐蚀，将浓度50%氢氧化钾溶液倒入石英杯中加热，当加热到90°C?100°C时放入硅片进行腐蚀，腐蚀时间为40?45min，腐蚀去除量为120?140 μπι时取出硅片，冷却后用去离子水冲洗、甩干，甩干速度800?1200r/min，甩干时间2?5min。第四步:用金相显微镜观察腐蚀后的硅片表面状况，检验直径100mm硅片，如图1所示，首先在硅片上画格，总计数位置为32个方格，方格边长为13mm，再用金相显微镜观察每一个方格，若存在直径大于100 μπι的腐蚀坑，则判定为不合格，此棵单晶不适用于MEMSo检验直径125_硅片，如图2所示，首先在硅片上画格，总计数位置为52个方格，方格边长为13mm，再用金相显微镜观察每一个方格，若存在直径大于100 μ m的腐蚀坑，贝1J判定为不合格，此棵单晶不适用于MEMS。检验直径150mm硅片，如图3所示，首先在硅片上画格，总计数位置为80个方格，方格边长为13mm，再用金相显微镜观察每一个方格，若存在直径大于100 μ m的腐蚀坑，贝1J判定为不合格，此棵单晶不适用于MEMS。上述检验，若表面良好或存在直径小于100 μπι的腐蚀坑为合格，单晶棒则可投入生产。图4为MEMS硅单晶表面带缺陷图；图5为MEMS硅单晶表面良好图。上述直径100mm、125mm和150mm的娃片为通常使用的娃片，本方法还适用于对其他直径硅片的缺陷检验。【主权项】1.一种MEMS用硅单晶的缺陷检验方法，其特征在于，步骤如下: 第一步:从预用单晶棒的头尾切取硅片，加工成抛光片； 第二步:模拟键合工艺的热过程，将硅片在400°C?600°C条件下进炉热处理3?5小时后取出，整个过程在氮气气氛下进行； 第三步:深度化学腐蚀，将浓度50%氢氧化钾溶液倒入石英杯中加热，当加热到90°C?100°C时放入硅片进行腐蚀，腐蚀时间为40?45min，腐蚀去除量为120?140 μ m时取出硅片，用去离子水冲洗、用干，用干速度800?1200r/min，用干时间2?5min ； 第四步:用金相显微镜观察腐蚀后的硅片表面状况，检验直径100mm硅片，首先在硅片上画格，总计数位置为32个方格，方格边长为13mm，再用金相显微镜观察每一个方格，若存在直径大于100 μ??的腐蚀坑，则判定为不合格，此棵单晶不适用于MEMS ； 检验直径125_硅片，首先在硅片上画格，总计数位置为52个方格，方格边长为13_，再用金相显微镜观察每一个方格，若存在直径大于100 μ m的腐蚀坑，则判定为不合格，此棵单晶不适用于MEMS ； 检验直径150mm硅片，首先在硅片上画格，总计数位置为80个方格，方格边长为13mm，再用金相显微镜观察每一个方格，若存在直径大于100 μ m的腐蚀坑，则判定为不合格，此棵单晶不适用于MEMS ； 上述检验，若表面良好或存在直径小于100 μ m的腐蚀坑为合格，单晶棒则可投入生产。【专利摘要】本专利技术涉及一种MEMS用硅单晶的缺陷检验方法。第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS用硅单晶的缺陷检验方法，其特征在于，步骤如下：第一步：从预用单晶棒的头尾切取硅片,加工成抛光片；第二步：模拟键合工艺的热过程，将硅片在400℃～600℃条件下进炉热处理3～5小时后取出，整个过程在氮气气氛下进行；第三步：深度化学腐蚀，将浓度50%氢氧化钾溶液倒入石英杯中加热，当加热到90℃～100℃时放入硅片进行腐蚀，腐蚀时间为40～45min，腐蚀去除量为120～140μm时取出硅片，用去离子水冲洗、甩干，甩干速度800～1200r/min ，甩干时间2～5min；第四步：用金相显微镜观察腐蚀后的硅片表面状况，检验直径100mm硅片，首先在硅片上画格，总计数位置为32个方格，方格边长为13mm，再用金相显微镜观察每一个方格，若存在直径大于100μm的腐蚀坑，则判定为不合格，此棵单晶不适用于MEMS；检验直径125mm硅片，首先在硅片上画格，总计数位置为52个方格，方格边长为13mm，再用金相显微镜观察每一个方格，若存在直径大于100μm的腐蚀坑，则判定为不合格，此棵单晶不适用于MEMS；检验直径150mm硅片，首先在硅片上画格，总计数位置为80个方格，方格边长为13mm，再用金相显微镜观察每一个方格，若存在直径大于100μm的腐蚀坑，则判定为不合格，此棵单晶不适用于MEMS；上述检验，若表面良好或存在直径小于100μm的腐蚀坑为合格，单晶棒则可投入生产。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高丹，佟丽英，杨洪星，陈晨，高孟，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十六研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12