最後更新:2026年10月8日晶圓製造・基板加工晶圓清洗中國大陸:微观粗糙度

微粗糙度(Microroughness)是什麼

Microroughness

微粗糙度是晶圓等表面上原子至奈米等級的細微凹凸,鏡面晶圓以RMS計約為0.1nm。除了以AFM直接量測外,也以雷射光散射(霧度,haze)量測晶圓全面。表面粗糙會對閘極氧化層可靠度、載子遷移率與晶圓接合造成不良影響,需透過SC1清洗條件等加以管理。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

微粗糙度(Microroughness)是晶圓等表面上,高度從原子等級到奈米程度的細微凹凸(表面粗糙度)。晶圓表面形狀依凹凸的橫向尺寸(空間波長),分為晶圓整體的翹曲與平坦度、數mm範圍起伏的奈米形貌(nanotopography),以及更細微的微粗糙度來管理。鏡面拋光矽晶圓的微粗糙度,以均方根(RMS)計約為0.1nm,相當於1~2個原子大小的微小數值。

微粗糙度除了以原子力顯微鏡(AFM)掃描表面直接量測外,晶圓全面則以雷射光散射量測。表面有細微凹凸時光會些微散射,使整片晶圓看起來像蒙上一層薄霧,因此這種散射強度稱為霧度(Haze),由微粒檢測設備同時量測。表面粗糙度的數值以平均粗糙度Ra或均方根Rq(RMS)表示,由於數值會隨量測範圍與設備而改變,需在相同條件下比較。

微粗糙度會影響元件特性與製程品質。矽表面粗糙時,其上形成的閘極氧化層厚度與絕緣可靠度會產生變異,流經通道的載子也會因介面凹凸而散射,使遷移率下降。在晶圓之間直接貼合的接合中,表面粗糙會使接合強度變弱並產生空洞(void)。在清洗方面,使用氨水與過氧化氫的SC1清洗會些微蝕刻矽,已知氨濃度高時表面會變粗糙,因此會稀釋藥液以抑制粗化。磊晶成長、熱處理與CMP的條件也會影響微粗糙度。

微粗糙度(Microroughness)的常見問題

微粗糙度與奈米形貌有何不同?
兩者都是晶圓表面的凹凸,但橫向尺寸不同。奈米形貌是橫跨數mm範圍的緩和起伏,會影響曝光的失焦與CMP的均勻性。微粗糙度則是遠比它細微的原子至nm等級凹凸,會影響氧化層與介面的品質。
什麼是霧度(haze)?
是指晶圓表面的細微凹凸使雷射光些微散射,表面看起來像蒙上一層薄霧的現象,或指該散射的強度。由微粒檢測設備量測,用作晶圓全面微粗糙度的指標。

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