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本文研究了用金剛石線鋸切和標(biāo)準(zhǔn)漿料鋸切制成的180微米厚5英寸半寬直拉單晶硅片與蝕刻時(shí)間的關(guān)系，目的是確定FAS晶片損傷蝕刻期間蝕刻速率降低的根本原因，無(wú)論是與表面結(jié)構(gòu)相關(guān)，缺陷相關(guān)，由于表面存在的氧化層，還是由于有機(jī)殘差。

通過(guò)采用研磨和離子研磨的方法制備了橫截面透射電鏡樣品，反射率測(cè)量是使用基于光纖，光學(xué)排列進(jìn)行的，利用日立S-4800掃描電子顯微鏡(SEM)、200keVJEOL2010F透射電子顯微鏡(TEM)和表面成像系統(tǒng)公司的原子力顯微鏡(AFM)對(duì)其表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。

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圖2

圖2顯示了在75°C下不同濃度氫氧化鉀泥漿切割晶片的厚度減少和表面反射率隨蝕刻時(shí)間的變化，氫氧化鉀濃度在20-30%左右的蝕刻率最大。另外反射率的最初下降是由于微裂紋的開(kāi)口，這增強(qiáng)了表面的紋理。圖3是在75°C下不同濃度氫氧化鉀下FAS切割晶片的厚度減少和表面反射率隨蝕刻時(shí)間的關(guān)系，FAS切割晶片的蝕刻速率顯示出與漿液切割晶片相同的行為，由于表面上不存在微裂紋，因此表面反射率的初始降低并不那么明顯。

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圖3

通過(guò)比較漿料切割晶片和FAS切割晶片的厚度減少情況，F(xiàn)AS切割晶片在初始時(shí)間為5-10分鐘內(nèi)的蝕刻率較低，這在另外圖中得到了闡明，其中繪制了當(dāng)氫氧化鉀濃度分別為30%和47%時(shí)，漿液和FAS切割晶片的厚度減少圖，對(duì)于超過(guò)大約10分鐘的蝕刻時(shí)間，這兩種類型的晶片的蝕刻速率是相同的。

在漿液切面的橫截面上顯示了一層非晶Si(a-Si)，典型厚度為20-40納米，在非晶態(tài)層的下面，可以觀察到一個(gè)300-600納米厚的缺陷區(qū)域；大多數(shù)缺陷位于表面800納米的層中，但也有一些位于2000納米的深度。通過(guò)比較切割漿料和切割FAS晶片的表面結(jié)構(gòu)截面，F(xiàn)AS切割晶片的非晶層和缺陷層平均厚2-3倍，根據(jù)在蝕刻過(guò)程中初始階段測(cè)量的蝕刻速率，TEM觀察到的非晶硅層在前2-5秒內(nèi)被蝕刻掉，因此不是在初始階段蝕刻速率降低的原因。

在進(jìn)行預(yù)清洗過(guò)程時(shí)，蝕刻速率變化不大，說(shuō)明表面沒(méi)有氧化硅掩蔽層或有機(jī)殘留物層，透射電鏡調(diào)查也證實(shí)了這一發(fā)現(xiàn)。

最后通過(guò)FAS和標(biāo)準(zhǔn)漿料晶片的堿性溶液中的蝕刻速率隨時(shí)間、溫度和不同的預(yù)清洗過(guò)程的變化，結(jié)果顯示，氫氧化鉀濃度的最大蝕刻率在20-30wt%左右，在初始5-10分鐘的蝕刻過(guò)程中，F(xiàn)AS晶片的蝕刻率低于漿狀晶片，這取決于氫氧化鉀的濃度和溫度；為了表征晶片表面，我們使用了掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、原子力顯微鏡(AFM)以及反射率測(cè)量，通過(guò)比較切割漿料和切割FAS晶片的表面結(jié)構(gòu)橫截面，觀察到非晶硅層和缺陷層，但得出結(jié)論，不限制初始較高的蝕刻速率。