[發明專利]一種降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工方法

無效

• 申請號: 201010581907.3
• 申請日: 2010-12-06
• 公開（公告）號: CN102485420A
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發明（設計）人: 葛鐘;閆志瑞;庫黎明;索思卓;盛方毓
• 申請（專利權）人: 有研半導體材料股份有限公司
• 主分類號: B24B7/22
• 分類號: B24B7/22;H01L21/02
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 郭佩蘭

技術領域

本發明涉及一種降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工方法，尤其涉及一種排除使用化學腐蝕方法的純機械加工方法。

背景技術

硅片是集成電路中使用最廣泛的襯底材料，隨著集成電路工藝向更高集成度發展，對硅片質量的要求也更加苛刻。半導體硅片一般需要經過拉晶、切片、倒角、磨片、腐蝕、拋光、清洗等工藝過程制造而成。降低硅片表面粗糙度和表面損傷，實現硅片表面粗糙度和表面損傷參數滿足工藝要求主要通過磨片和腐蝕工藝過程完成。

磨片工藝能使硅片獲得較高精度的表面幾何參數，同時在一定程度上能夠減弱切片帶來的損傷。但硅片經研磨后產生的損傷仍然不能達到要求，為了進一步消除硅片表面損傷，需要在磨片后對硅片表面進行腐蝕。腐蝕工藝一般有堿腐蝕和酸腐蝕兩種。堿腐蝕工藝腐蝕速率慢，雖然可以保證硅片表面平坦度，但由于堿腐蝕特性是各向異性腐蝕，硅片在研磨后經過堿腐蝕，使得硅片表面粗糙度被放大。酸腐蝕的腐蝕速率較快，腐蝕后硅片表面光亮，不易吸附雜質，但酸腐蝕過程中硅片的幾何參數對溫度非常敏感，控制不好表面易呈枕形，即表面為兩邊薄中間厚，從而影響硅片表面參數。同時腐蝕所用化學試劑純度要求比較高，成本較貴，還帶入一定的人身安全和環境污染問顆。

發明內容

本發明的目的是提供一種降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工方法，本方法可以不使用化學腐蝕方法，應用純機械加工的硅片加工方法。

為達到上述目的本發明采用以下技術方案：

首先，通過載片裝置將硅片置于垂直狀態，使用砂粒粒徑大于或等于5微米，小于或等于10微米的砂輪，控制砂輪對硅片的兩面同時進行加工。在垂直狀態下，硅片可以有效地避免因自身重力而引起的彎曲形變，同時控制砂輪對硅片的兩面同時進行加工，這樣容易控制硅片兩面處于基本相同的加工工藝條件，使得硅片兩面獲得基本相同的表面形貌，初步減弱切片帶來的損傷；

其次，將硅片置于水平狀態，固定硅片一面，使用砂粒粒徑小于或等于1微米的砂輪，對硅片另一表面進行修整磨削加工，加工完成后翻轉硅片，繼續對硅片未被加工的一面進行磨削加工，修整硅片表面形貌，從而達到同時降低表面粗糙度和表面損傷的目的。

可通過向硅片兩面噴射靜壓水，維持硅片的垂直狀態。

本發明提供一種硅片在磨片制程中降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工方法，其優點是排除了使用化學腐蝕方法，一方面降低硅片加工的成本，另一方面克服化學腐蝕方法帶入的安全和環境問題。

附圖說明

圖1使用本發明降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工流程圖

圖2使用傳統研磨腐蝕工藝降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工流程圖

圖3使用本發明方法加工后硅片的表面粗糙度

圖4使用本發明方法加工后透射電子顯微鏡下硅片的表面損傷

圖5使用研磨腐蝕工藝加工后硅片的表面粗糙度

圖6使用研磨腐蝕工藝加工后透射電子顯微鏡下硅片的表面損傷

具體實施方式

實施例1

使用直拉法生產的P型(100)12英寸硅片。依據圖1使用本發明降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工方法，將硅片置于垂直狀態，使用砂粒粒徑為5微米的砂輪，控制砂輪對硅片的兩面同時進行加工，去除量為50微米。硅片按圖1使用本發明降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工方法硅片在垂直狀態下加工完成后，然后將硅片置于水平狀態，固定硅片一面，使用砂粒粒徑為1微米的砂輪，對硅片另一表面進行加工，去除量為5微米，修整硅片表面形貌。加工完成后翻轉硅片，繼續對硅片未被加工的一面進行加工，去除量為5微米，修整硅片表面形貌。

依據圖1使用本發明降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工方法加工完成后，用表面粗糙度檢測儀和透射電子顯微鏡對通過本方法獲得的硅片進行檢測。表面粗糙度測試儀型號為TOKYO?SEIMITSU2250，測量基本參數：垂直坐標為0.1μm/10mm，水平坐標為500μm/10mm，測量長度為6000μm，測量速率為300μm/s。得到圖3采用本發明方法加工后硅片的表面粗糙度，硅片的粗糙度Ra為0.011μm。透射電子顯微鏡型號為JEOL?JEM-2100，測量得到圖4采用本發明方法加工后透射電子顯微鏡下硅片的表面損傷，標尺為50nm的透射點子顯微鏡照片中硅片表面損傷約為150nm。