다결정 실리콘 박막 丨 웨이퍼 휨의 원인에 영향을 미칩니다.

박막이 증착된 웨이퍼의 휨은 연마 후 박막이 증착되지 않은 웨이퍼의 휨보다 훨씬 크고, 박막 증착 온도가 높아질수록 웨이퍼의 휨은 작아집니다.

우선, 폴리 실리콘 필름은 양면 증착이기 때문에 연마 후 단면 필름이 제거되면 필름의 내부 응력의 역할로 인해 급격한 곡률의 정도가 증가 할 수밖에 없습니다.

둘째, 응력 이론 분석에 따르면 폴리 실리콘 필름의 잔류 응력은 증착 조건에 강한 의존성을 갖는 미세 구조와 큰 관계가 있습니다. 저온에서는 실리콘 원자의 매우 작은 운동 에너지의 작용으로 인해 증착 속도가 느려서 더 작은 미세 입자의 경계에서 핵을 형성하고 필름과 기판 사이의 약한 결합으로 인해 작은 인장 응력이 발생하며 공극, 결함 등도 응력의 원인이됩니다. 증착 온도가 증가함에 따라 운동 에너지가 증가하여 섬과 응집체가 형성되어 더 큰 핵을 형성하여 부피가 감소하고 응력이 증가하여 압축 응력이 발생합니다. 온도, 표면 에너지 및 입자 성장, 입자 간 경계 사이의 원자 확산 및 압축 응력 증가가 더욱 증가합니다. 580~610°C에서 증착되면 필름은 필름 내 인장 응력에서 압축 응력으로 변형될 수 있습니다. 온도가 계속 상승하면 입자가 기둥 모양으로 성장하고 원자는 수직 성장 방향을 확장하며 압축 응력은 점차 감소합니다. 샘플의 굽힘 방향이 동일하기 때문에 특정 온도 범위 내에서 필름 내부가 압축 응력으로 나타나고 온도가 증가함에 따라 압축 응력이 감소하는 것을 볼 수 있습니다.

또한 폴리실리콘 증착 시 다른 필름에 의한 추가적인 응력이 가해지지 않기 때문에 필름의 총 응력은 내부 응력과 열 응력의 합으로 단순화할 수 있으며, 이 중 온도가 열 응력에 영향을 미치는 주요 요인이며 증착 온도가 상승하면 필름의 내부 응력이 증가하게 됩니다.

고온에서 증착된 다결정 실리콘 필름은 상대적으로 작은 웨이퍼 휨 값을 얻는 것을 볼 수 있으며, 이는 필름의 총 응력이 주로 온도 변화에 크게 의존하는 내부 응력에 의해 영향을 받는다는 것을 증명합니다. 따라서 표면 품질이 요구 사항을 충족하는 조건에서 증착 온도를 적절히 높임으로써 실리콘 웨이퍼의 휨을 개선할 수 있습니다.