[發明專利]在單臺拋光機上實現MEMS用大尺寸硅片三步拋光的工藝

有效

• 申請號: 202010783268.2
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111890132B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 陳晨;楊洪星;索開南;李聰;龐炳遠;楊靜;王雄龍;張偉才;趙權
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十六研究所
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;B24B29/02;B24B57/02;H01L21/306;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 楊舒文

本發明提供一種在單臺拋光機上實現MEMS用大尺寸硅片三步拋光的工藝，這種方法在一臺拋光機上實現粗、中、精拋光三個步驟，各拋光步驟均使用同一種拋光布，不同的拋光步驟使用不同配比及濃度的拋光液，依靠各拋光步驟之間以及各項工藝參數的匹配聯調，實現各拋光步驟應有的效果。通過這種方式拋光的晶片的總厚度變化可保持至≤2μm水平，平整度可保持至≤0.5μm的水平，有效提升了加工效率。

技術領域

本發明涉及半導體硅材料加工技術，特別是涉及一種在單臺拋光機上實現MEMS用大尺寸硅片三步拋光的工藝，是在單臺拋光機上實現大尺寸硅片粗拋光、中拋光、精拋光的工藝方法。

背景技術

硅基MEMS技術對于國防科技現代化的意義重大，已成為各軍事強國優先發展的技術。硅基MEMS技術大體可分為兩種技術路線，即表面微機械加工和體硅加工。

體硅MEMS加工技術的主要特點是對硅襯底材料的深刻蝕，可得到較大縱向尺寸可動微結構。表面MEMS加工技術主要通過在硅片上生長氧化硅、氮化硅、多晶硅等多層薄膜來完成MEMS器件的制作。利用表面工藝得到的可動微結構的縱向尺寸較小，但與IC工藝的兼容性更好，易與電路實現單片集成。上述兩種技術路線均要求硅材料具有高度平整、雙面拋光的基本特點，其中高度平整是實現器件精度的基礎，雙面拋光則是為了適應雙面光刻等工藝的需要。另外，隨著軍事需求的不斷提高，MEMS器件正向著更小質量、更高精度和更低成本的方向發展，襯底硅材料也在向大尺寸方向不斷發展，繼而對大尺寸襯底硅材料“超薄、高平整”的要求更為嚴格。

大尺寸硅襯底材料加工過程中的雙面拋光工藝是制約超薄硅片平整度的關鍵工藝，晶片高平整的特性主要是依靠高精度化學機械拋光來實現，與拋光布形貌、拋光液狀態和拋光壓力、轉速等工藝緊密相關。目前，國內受限于大尺寸硅材料的雙面拋光制造技術，精密拋光的控制手段十分繁瑣，主要措施是先使用傳統的雙面拋光機粗拋光，減薄至一定厚度，再使用單面粗拋光機粗拋光至表面損傷層完全去除，最后在單面精拋光機上精拋光至表面達到高質量狀態。這種拋光方式，自動化程度很低，產品的幾何精度和表面質量不穩定，生產效率和成品率低，難以滿足批量供貨要求，制約了我國MEMS加工技術的發展。

發明內容

本發明為了克服現有雙面拋光技術的不足，提升高精度、高表面質量MEMS用大尺寸硅片的生產效率和成品率，特別研發一種在單臺拋光機上實現MEMS用大尺寸硅片三步拋光的工藝，三步拋光為粗拋光、中拋光、精拋光，該三個步驟在同一臺拋光機上加工，各拋光步驟均使用同一種拋光布，不同的拋光步驟使用不同配比及濃度的拋光液，依靠各拋光步驟之間以及各項工藝參數的匹配連調，實現各拋光步驟應有的效果。

本發明采取的技術方案是：在單臺拋光機上實現MEMS用大尺寸硅片三步拋光的工藝，其特征在于，三步拋光為粗拋光、中拋光、精拋光，該三個步驟在同一臺拋光機上加工，各拋光步驟均使用同一種拋光布；具體步驟如下：

步驟一：選擇拋光布，配制粗拋光液、中拋光液、精拋光液；

粗拋光液：NP6504膠體溶液：雙氧水：去離子水=（1～1.2）：（1±0.2）：（20±2）；

中拋光液：SR330膠體溶液：雙氧水：去離子水=（1～1.2）：（0.8±0.1）：（30±2）；

精拋光液：NP8040膠體溶液：雙氧水：去離子水=（1～1.2）：（0.3～0.4）：（20±2）；

拋光布型號為SUBA800或SUBA600；

步驟二：硅片裝載，將游星輪擺放至拋光機上，將硅片裝載在游星輪的孔內，將拋光布緊貼在拋光機上下盤上；

步驟三：粗拋光，設置粗拋光各項參數；