[發(fā)明專利]一種降低硅拋光片表面粗糙度的加工方法

有效

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• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN108242396B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 史訓達
• 申請（專利權）人: 有研半導體材料有限公司
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉秀青;熊國裕

本發(fā)明公開了一種降低硅拋光片表面粗糙度的加工方法。該方法包括利用拋光布、拋光液對硅片進行化學機械拋光處理的過程，該過程包括粗拋過程、中拋過程和精拋過程；粗拋過程、中拋過程和精拋過程分別按四個階段進行，其中，中拋過程的第一至第二階段采用研磨劑為粒徑在20?200納米的SiO₂顆粒的堿性拋光液B，該拋光液中所含SiO₂膠體與去離子水的體積比為1∶(15?40)；中拋過程第三階段采用研磨劑為粒徑在3?50納米的SiO₂顆粒的堿性拋光液C，該拋光液中所含SiO₂膠體與去離子水的體積比為1∶(30?100)；中拋過程的各階段溫度控制在20℃?40℃。采用本發(fā)明，可以有效降低硅拋光片表面的粗糙度，提高后序加工過程中的圖形良率。

技術領域

本發(fā)明涉及一種降低硅拋光片表面粗糙度的加工方法，屬于半導體材料技術領域。

背景技術

半導體硅片是現(xiàn)代超大規(guī)模集成電路的主要襯底材料，一般通過單晶生長、滾磨、切片、倒角、研磨、腐蝕、背面處理(噴砂、多晶或二氧化硅的一種或多種)、拋光、清洗、檢測與包裝等工藝過程制造而成的集成電路級半導體硅片。拋光是最后的機械加工過程，因此拋光工藝是制備高質量表面粗糙度拋光片的關鍵。

利用化學機械拋光(Chemical mechanical polishing，簡稱CMP)技術對硅片表面進行平坦化處理是目前最普遍的獲得半導體材料表面的平整技術，已成為集成電路制造技術進入深亞微米以后技術時代必不可少的工藝步驟之一。硅片的化學機械拋光是一個復雜的多項反應過程，存在兩個動力學過程：首先使吸附在拋光布上的拋光液中的氧化劑、催化劑等與硅片表面的硅原子進行氧化還原的動力學過程，其次是拋光表面反應物脫離硅片表面的解析過程，即使未反應的硅單晶重新裸露出來的動力學過程。化學機械拋光是機械摩擦和化學腐蝕相結合的工藝，兼顧了兩者的優(yōu)點，可以獲得比較完美的晶體表面。

一般硅拋光片，往往都是對表面顆粒、表面金屬、劃傷等表面缺陷等提出要求，但是很少對其表面粗糙度提出更高的要求。隨著IC的集成度不斷提高，特征尺寸不斷減小，硅片直徑的增大，對硅片表面的完美性要求越來越高。例如對于EPI等級要求較高的產(chǎn)品，拋光片的表面粗糙度會嚴重影響后續(xù)加工過程的圖形良率，尤其是8英寸等直徑較大的拋光片產(chǎn)品。所以為了滿足客戶的要求，改善拋光片的表面粗糙度非常重要。

通常硅片的拋光可分為粗拋、中拋、精拋三個步驟。影響拋光片表面粗糙度的因素諸多，如拋光液的配比、pH值、溫度、流量、拋光液磨料的濃度與粒徑、拋光壓力、拋光機的大盤轉速與拋光頭轉速、拋光墊種類等等。因此采用不同的工藝方法對于硅拋光片的表面粗糙度有著很大的影響，拋光工藝有著不斷改進和完善的空間。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種降低硅拋光片表面粗糙度的加工方法，該方法簡單、有效、且不影響生產(chǎn)效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種降低硅拋光片表面粗糙度的加工方法，該方法包括利用拋光布、拋光液對硅片進行化學機械拋光處理的過程，該過程包括粗拋過程、中拋過程和精拋過程；粗拋過程、中拋過程和精拋過程分別按四個階段進行，其中，中拋過程的第一至第二階段采用研磨劑為粒徑在20-200納米的SiO₂顆粒的堿性拋光液B，該拋光液中所含SiO₂膠體與去離子水的體積比為1∶(15-40)；中拋過程第三階段采用研磨劑為粒徑在3-50納米的SiO₂顆粒的堿性拋光液C，該拋光液中所含SiO₂膠體與去離子水的體積比為1∶(30-100)；中拋過程的各階段溫度控制在20℃-40℃。

其中，所述中拋過程各階段的拋光參數(shù)設置如下：