[發明專利]一種減少單晶硅晶圓拋光片化學灼傷的有蠟拋光方法

有效

• 申請號: 201310667347.7
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103659468A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 呂瑩;魏艷軍;劉園;張晉會;李翔
• 申請（專利權）人: 天津中環領先材料技術有限公司
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;B08B3/12;B08B1/00
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 孫春玲

技術領域

本發明創造涉及半導體拋光工藝領域，具體是一種減少單晶硅晶圓拋光片化學灼傷的有蠟拋光方法。

背景技術

表面狀況是硅拋光片關鍵的指標，直接關系到最終器件產品的良率，在加工過程中每一道工序都要按技術條件要求進行，在合理的化學機械作用匹配下進行拋光。合格的硅拋光片表面平整度要求高，表面顆粒度要求嚴格，表面狀況應達到完美，不容許有灼傷、橘皮等表面缺陷的存在。所以在拋光過程中，要對化學機械作用進行良好的匹配并要求易于控制，并且拋光墊、液的質量匹配才能生產出完美的硅拋光片。因此采用不同的工藝方法對于硅拋光片的表面狀況有著很大影響，所以完美硅拋光片的有蠟拋光工藝有著不斷改進和完善的空間。

化學機械拋光（CMP)是目前最普遍的獲得半導體材料表面平整技術。它是機械摩擦和化學腐蝕相結合的工藝，兼顧了兩者的優點，可以獲得比較完美的晶體表面。表面狀況是硅拋光片關鍵的指標，直接關系到最終器件產品的良率，在加工過程中每一道工序都要按技術條件要求進行，在合理的化學機械作用匹配下進行拋光。合格的硅拋光片表面平整度要求高，表面顆粒度要求嚴格，表面狀況應達到完美，不容許有灼傷、橘皮等表面缺陷的存在。所以在拋光過程中，要對化學機械作用進行良好的匹配并要求易于控制，并且拋光墊、液的質量匹配才能生產出完美的硅拋光片。因此采用不同的工藝方法對于硅拋光片的表面狀況有著很大影響，所以完美硅拋光片的有蠟拋光工藝有著不斷改進和完善的空間。

近年來隨著半導體行業的飛速發展，對半導體硅晶圓片的要求越來越高，減少硅片拋光面化學灼傷率能直接提高硅晶圓片性能，減少產品生產成本。影響硅晶圓片性能的因素很多，硅拋光片表面產生化學灼傷的情況是一個重要因素，產生化學灼傷主要有兩種可能性：一種是純粹化學作用產生即堿腐蝕拋光片后，由于拋光液堿性過強（拋光液濃度）造成的化學灼傷；另一種是由于機械作用過剩而產生的化學灼傷。其中，化學灼傷是影響硅晶圓片性能的一個主要因素。

發明內容

本發明創造的目的是針對現有拋光工藝技術存在的問題通過對拋光液桶的清潔循環系統和拋光工藝的具體參數值兩方面的改進得出一種減少單晶硅晶圓拋光片化學灼傷的有蠟拋光方法。

為解決上述技術問題，本發明創造采用的技術方案是：

一種減少單晶硅晶圓拋光片化學灼傷的有蠟拋光方法，所述拋光方法包括清洗拋光用具、上載拋光機拋光和清洗拋光后的硅片三個工序，其中所述清洗拋光用具工序包括清洗拋光系統中的拋光盤和拋光液桶，具體操作步驟是：

（1）先用質量分數為10-20%的KOH溶液循環并刷洗拋光大盤，循環時間為2-8h，大盤刷洗頻率為每小時刷洗300-600秒，然后使用醋酸溶液進行循環并刷洗拋光大盤，酸液的質量分數為2-6%，大盤刷洗頻率為大盤刷洗頻率為每半小時刷洗80-120秒，循環時間由循環液的pH控制，直至pH≤7為止；

（2）先用水循環清洗拋光液桶25-40min，然后用質量分數為10%的KOH溶液循環清洗2-3h，之后用質量分數為2%-6%的醋酸溶液循環清洗并測試pH值，當pH≤7時停止循環并用水循環清洗兩次，每次5-8min。

所述上載拋光機拋光工序的操作是先將需進行拋光的硅片進行兩次粗拋光，拋光壓力均為2.0-4.0bar，拋光時間均為8-12min，中心盤轉速均為35-46rpm，拋光溫度均為30-38℃，摻雜硅晶圓片去除量均為0.8-1.2μm，然后將粗拋后的摻雜硅晶圓片進行中拋光，中拋壓力為1.5-2.5bar，拋光時間為4-6min，去除量為1.5-3μm，中拋光之后進行精拋光，精拋壓力為0.5-1.5bar，拋光時間為4-6min，去除量為1μm；所述清洗拋光后的硅片工序是采用兆聲清洗機清洗清洗拋光后的硅晶圓片，使硅片清潔度達到>0.2μm的顆粒數≤20個且>0.3μm的顆粒數≤5個。

所述清洗拋光用具工序的操作步驟：

（1）先用質量分數為15%的KOH溶液循環并刷洗拋光大盤，循環時間為4h，大盤刷洗頻率為每小時刷洗400秒，然后使用醋酸溶液進行循環并刷洗拋光大盤，酸液的質量分數為5%，大盤刷洗頻率為每半小時刷洗100秒，循環時間由循環液的pH控制，直至pH≤7為止；

（2）先用水循環清洗拋光液桶30min，然后用質量分數為10%的KOH溶液循環清洗2.5h，之后用質量分數為5%的醋酸溶液循環清洗并測試pH值，當pH≤7時停止循環并用水循環清洗兩次，每次5min。