[發明專利]一種晶圓平坦化方法

有效

• 申請號: 201610540682.4
• 申請日: 2016-07-11
• 公開（公告）號: CN106115612B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 李婷;顧海洋
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十五研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所(普通合伙)11004
• 代理人: 侯文龍,王靈靈

技術領域

本發明屬于半導體產品加工技術領域，特別是涉及一種晶圓平坦化方法。

背景技術

通常用于微電子機械系統（MEMS Micro-Electro -Mechanical System）器件類的晶圓平坦化處理，其圖形線寬都在幾百微米，與IC器件幾十納米的線寬相比，對現有設備工藝提出了挑戰。在CMP（Chemical Mechanica Polishing）制程中，對于幾百微米的超大線寬上的塌陷（dishing）控制是極具挑戰的一個題目。

塌陷產生的原因如下：在處理多種材料共存的表面時，由于拋光液對不同材料的去除速率不同而造成的表面塌陷，對于這種類型的塌陷，調整拋光液對不同材料的選擇比是根本，同時合理調整配比，平衡多種材料的去除時間和速率也會對控制塌陷有所作用。此外，對于大尺寸線寬的產品，化學氣相沉積（CVD），PVD的工藝特性會造成填充后表面的塌陷，這種塌陷會被CMP工藝不斷強化。

發明內容

本發明的目的是提供一種晶圓平坦化方法，以解決利用現有設備工藝對大尺寸圖形芯片（如微電子機械系統器件（MEMS））進行平坦化時，在晶圓表面存在塌陷的技術問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種晶圓平坦化方法，所述晶圓為大尺寸圖形芯片，包括微電子機械系統器件（MEMS）的晶圓，晶圓表面經化學氣相沉積填充氧化物后其厚度在4um～10um范圍；所述方法包括以下步驟：

步驟1，晶圓表面粗拋；通過粗拋去除晶圓表面75%～85%的氧化物；

步驟2，晶圓表面精拋；利用固結磨料的拋光墊以及拋光液對經過步驟1粗拋后的晶圓表面進行精拋，通過精拋去除晶圓表面剩余的氧化物；

步驟3，晶圓后處理；在低壓力條件下利用去離子水對晶圓表面進行拋光，清除晶圓表面殘留的拋光液，調整晶圓表面至疏水性。

本發明如上所述晶圓平坦化方法，優選地，微電子機械系統器件的晶圓的圖形線寬在100um～900um。

本發明如上所述晶圓平坦化方法，優選地，在步驟1中，通過粗拋去除晶圓表面80%的氧化物。

本發明如上所述晶圓平坦化方法，優選地，在步驟2中，固結磨料的拋光墊包括拋光墊層和磨粒層，所述磨粒層為固結磨料的薄膜。

本發明如上所述晶圓平坦化方法，優選地，固結磨料的拋光墊參數如下：

磨料粒徑0.2～0.5微米;

粉末含量≧ 40％;

表面寬度/溝槽寬度比為2.0～3.0;

溝槽寬度0.8～1.2毫米;

拋光墊硬度85～90肖氏D（注：硬度單位）;

壓縮率0.35％～0.4％。

本發明如上所述晶圓平坦化方法，優選地，在步驟2中，拋光液有兩種選擇：第一種拋光液內仍含有少量小尺寸形狀較規則的磨料，對晶圓表面氧化物進行化學腐蝕的同時，對經腐蝕形成的表面鈍化層進行低缺陷的拋光；第二種拋光液中完全不含磨料，僅對晶圓表面氧化物產生化學腐蝕作用，經腐蝕形成的表面鈍化層由固結在拋光墊上的磨料去除。

本發明如上所述晶圓平坦化方法，優選地，步驟1，晶圓表面粗拋的工藝條件如下：

研磨壓力，3psi；

拋光液流速，250ml/min；

拋光臺/拋光頭轉速分別為，121/115 rpm；

拋光墊修整器壓力，7lbf。

本發明如上所述晶圓平坦化方法，優選地，步驟2，晶圓表面精拋的工藝條件如下：

研磨壓力，2.5 psi～3psi；

拋光墊修整器壓力，7lbf；

拋光臺/拋光頭轉速分別為，70～90rpm/64～84rpm。

本發明的有益效果是：

將固結磨料的拋光墊和拋光液應用于超大線寬圖案晶圓的平坦化處理工藝中，從而獲得良好的塌陷優化結果。三步拋光中第一步為預處理，主要作用是將氧化物厚度減小到一定值，以便在第二步保持低速拋光，控制塌陷。第二步的創新有助于減少磨料對于較低區域的去除作用，同時增加對較高區域的去除作用，從而控制塌陷。第三步為后續處理，主要目的是去硅片表面拋光液殘留和其他黏附著的大顆粒。

附圖說明

通過結合以下附圖所作的詳細描述，本發明的上述和/或其他方面和優點將變得更清楚和更容易理解，這些附圖只是示意性的，并不限制本發明，其中：

圖1為本發明一種實施例的晶圓平坦化方法流程示意圖。

具體實施方式

在下文中，將參照附圖描述本發明的晶圓平坦化方法的實施例。