[發(fā)明專利]一種減少埋層空洞型SOI晶片化學(xué)機(jī)械研磨破裂的工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110136688.2
• 申請日: 2011-05-25
• 公開（公告）號: CN102332423A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顏秀文;賈京英;朱宗樹;劉咸成;蔣超
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南紅太陽光電科技有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L21/304
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強(qiáng)

1.一種減少埋層空洞型SOI晶片化學(xué)機(jī)械研磨破裂的工藝，包括如下步驟：

a)、氧化；對硅襯底(4)進(jìn)行氧化，在硅襯底(4)表面形成二氧化硅介質(zhì)層(2)；

b)、刻蝕；刻蝕二氧化硅介質(zhì)層(2)，在SiO₂介質(zhì)層(2)表面開出窗洞，窗洞的底部至SiO₂介質(zhì)層(2)和硅襯底(4)的臨界面，形成鍵合腔(3)；

c)、鍵合；將刻蝕的硅襯底(4)與一頂部硅層(1)鍵合，形成“Si/SiO₂/Si”三層結(jié)構(gòu)；

d)、研磨；對鍵合好的“Si/SiO₂/Si”三層結(jié)構(gòu)的頂層硅膜(7)進(jìn)行研磨；

e)、拋光；繼續(xù)對頂層硅膜(7)進(jìn)行拋光，直至將頂層硅膜(7)厚度減薄至設(shè)定目標(biāo)厚度；

其特征是，在步驟b)之后，步驟c)之前，還包括設(shè)定鍵合腔(3)內(nèi)壓力的步驟。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少埋層空洞型SOI晶片化學(xué)機(jī)械研磨破裂的工藝，其特征是，所述設(shè)定鍵合腔(3)內(nèi)壓力的步驟為，將硅材料的彈性模量、鍵合腔(3)尺寸、頂層硅膜(7)厚度等參數(shù)代入下式(1)計算，根據(jù)埋層空洞型SOI晶片頂層硅膜(7)厚度目標(biāo)值，計算壓差對頂層硅膜(7)變形量的影響；

P×∫0Hl×wdht=kT...(1)]]>

式中：P為鍵合腔(3)內(nèi)壓力；l為鍵合腔(3)長度；W為鍵合腔(3)寬度；h為鍵合腔(3)高度；t為頂層硅膜(7)厚度；T為溫度差；k為修正系數(shù)，取值范圍為1.6～4.8；

由式(1)計算出鍵合腔(3)內(nèi)壓力P，平衡化學(xué)機(jī)械研磨過程的熱致頂層硅膜(7)變形，根據(jù)計算出的鍵合腔(3)內(nèi)壓力值，設(shè)定晶片鍵合工藝過程的壓力參數(shù)值與計算出的鍵合腔(3)內(nèi)壓力值一致，再晶片鍵合，形成“Si/SiO₂/Si”三層結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少埋層空洞型SOI晶片化學(xué)機(jī)械研磨破裂的工藝，其特征是，所述研磨保留頂層硅膜(7)厚度至30μm-80μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少埋層空洞型SOI晶片化學(xué)機(jī)械研磨破裂的工藝，其特征是，所述拋光包括粗磨和精拋兩個過程，采取兩級SiO₂?CMP藝，粗磨保留頂層硅膜(7)厚度至10μm-30μm，精拋通過調(diào)整拋光工藝參數(shù)達(dá)到最終目標(biāo)范圍。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的減少埋層空洞型SOI晶片化學(xué)機(jī)械研磨破裂的工藝，其特征是，所述粗磨和精拋兩個過程選用不同的研磨參數(shù)、研磨料和研磨墊，兩級SiO₂?CMP工藝過程不得交叉污染。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少埋層空洞型SOI晶片化學(xué)機(jī)械研磨破裂的工藝，其特征是，

對厚度為300μm的硅襯底(4)進(jìn)行氧化，形成厚1μm的二氧化硅介質(zhì)層(2)；

然后刻蝕二氧化硅介質(zhì)層(2)，在SiO₂介質(zhì)層(2)表面開出3μm×3μm的窗洞，形成3μm×3μm×1μm鍵合腔(3)；

設(shè)定鍵合腔(3)內(nèi)壓力為0.45×10⁵Pa，研磨步驟將頂層硅膜(7)厚度從300μm減薄至45μm，拋光步驟將頂層硅膜(7)厚度減薄至5μm。