專利名稱：一種雙拋片的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料的拋光工藝，尤其涉及一種雙拋片的加工方法。
背景技術(shù)：
小直徑的硅雙拋片(6英寸及以下)在半導(dǎo)體行業(yè)的MEMS器件制造上被廣泛使 用；大直徑硅片，如12寸的硅片幾乎都是雙面拋光硅片；8英寸拋光片也有部分是雙面拋 光硅片。目前雙面拋光硅片的加工方法主要有以下兩種方法1、用雙拋機(jī)進(jìn)行一次成型加 工，然后用單面拋光機(jī)對其中一面進(jìn)行單面拋光，并把這一面作為正面；方法2、用單拋機(jī) 對正反兩面分別進(jìn)行拋光，并將最后拋光的這一面作為正面。這兩種方法加工的厚度一般 都會超過200um ;而且隨著硅片尺寸增加，所要求的最低厚度也會增加，因為尺寸越大，厚 度越薄會造成碎片率越高，當(dāng)厚度太薄時，甚至?xí)斐?00%的碎片率。另外，上述方法還容 易導(dǎo)致雙拋硅片的背面出現(xiàn)表面劃傷等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種雙拋片的加工方法，采用該方法能降低雙拋
硅片加工的碎片率，尤其是薄硅片的碎片率，同時還能提高雙拋硅片的背面質(zhì)量。 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種雙拋片的加工方法，依次包括如下步
驟 1)、選用正面為拋光面的拋光硅片B，在該拋光硅片B的正面設(shè)置氧化層；
2)、取作為待拋光成雙拋片的硅片A，硅片A的平面大小同拋光硅片B的平面大?。?將硅片A放到單面拋光機(jī)上進(jìn)行常規(guī)的拋光，然后進(jìn)行常規(guī)的拋光后清洗，拋光后的面為 硅片A背面，另一面為硅片A正面； 3)、使步驟1)所得的拋光硅片B的正面和步驟2)所得的硅片A背面兩兩正對(即 位于拋光硅片B正面的氧化層與硅片A背面相貼合)后進(jìn)行室溫鍵合，得鍵合硅片組；將上 述鍵合硅片組放到高溫爐中進(jìn)行高溫處理，得處理后硅片組； 4)、對上述處理后硅片組中的硅片A正面(即硅片A的外露面)進(jìn)行常規(guī)的單面 拋光，或者對上述處理后硅片組中的硅片A正面先進(jìn)行研磨、然后再進(jìn)行常規(guī)的單面拋光， 得拋光后硅片組；接著對上述拋光后硅片組進(jìn)行常規(guī)的拋光后清洗； 5)、將步驟4)所得的硅片組放到HF溶液中浸泡，直到硅片A和拋光硅片B相分 離； 6)、將步驟5)所得的硅片A進(jìn)行常規(guī)的拋光后清洗，即得雙拋片。 作為本發(fā)明的雙拋片的加工方法的改進(jìn)步驟l)中位于拋光硅片B正面的氧化層
的厚度為0. lum 3um、表面粗糙度《0. 8nm。 作為本發(fā)明的雙拋片的加工方法的進(jìn)一步改進(jìn)步驟1)設(shè)置氧化層的方法為濕 法熱氧化或化學(xué)氣相沉積法。 作為本發(fā)明的雙拋片的加工方法的進(jìn)一步改進(jìn)步驟3)高溫加固溫度為300 120(TC，時間為10分鐘 100小時。 作為本發(fā)明的雙拋片的加工方法的進(jìn)一步改進(jìn)步驟5)中HF溶液的質(zhì)量濃度為 5% 50%，即HF占整個HF溶液重量的5% 50%。 在本發(fā)明中，當(dāng)選用濕法熱氧化對拋光硅片B的正面設(shè)置氧化層時，會不可避免 的使該拋光硅片B的反面同樣產(chǎn)生氧化層。此位于拋光硅片B的反面的氧化層不影響后續(xù) 工藝的進(jìn)行。 當(dāng)采用化學(xué)氣相沉積法對拋光硅片B的正面設(shè)置氧化層時，可能會使所得氧化層 的表面粗糙度升高。當(dāng)氧化層的表面粗糙度> 0. 8nm時，需要對該氧化層進(jìn)行輕微拋光，從 而使氧化層的表面粗糙度達(dá)到《0. 8nm ;但切不可拋光掉整個位于拋光硅片B正面的氧化層。 在本發(fā)明的步驟3)中，室溫鍵合的工藝條件為溫度控制在1(TC到3(TC。
本發(fā)明的雙拋片的加工方法，硅片A可選用研磨片或腐蝕片；應(yīng)使步驟2)所得的 硅片A背面的表面質(zhì)量不低于實際所需雙拋片的背面的表面質(zhì)量；同理，應(yīng)使步驟4)所得 的硅片A正面的表面質(zhì)量符合實際所需雙拋片的正面的表面質(zhì)量。這樣，采用本發(fā)明方法 所得的雙拋片的正反兩面的表面質(zhì)量均能符合實際所需。實際使用時，作如下設(shè)定
按照雙拋片成品對正面的表面粗糙度的數(shù)值要求，在步驟4)中對硅片A正面進(jìn)行 拋光；原因是步驟5)和步驟6)的操作，基本上不會對硅片A正面的表面粗糙度產(chǎn)生影響。
按照雙拋片成品對背面的表面粗糙度的數(shù)值要求減去O. 3nm 0. 4nm后所得的數(shù) 值，在步驟2)中對硅片A背面進(jìn)行拋光；原因是后續(xù)步驟會對硅片A背面的表面粗糙度產(chǎn) 生一定的惡化影響，預(yù)先提高對硅片A背面的表面粗糙度的要求；從而使最終所得的硅片A 背面的表面粗糙度也符合成品的要求。 在本發(fā)明中，步驟2)中所選用的硅片A的厚度(即原始厚度)=步驟2)中由于 拋光被去除的厚度+步驟4)中由于拋光(或者為研磨+拋光)被去除的厚度+最終所得 的硅片A(即最終所得的雙拋片)的厚度。 在步驟4)設(shè)置先研磨、再單面拋光的目的是為了確保最終所得雙拋片的厚度滿 足成品對厚度的要求。 在本發(fā)明中，氧化層的厚度能通過常規(guī)的方法測試而得，表面質(zhì)量也可以通過 常規(guī)方法獲得，比如表面顆粒度可以通過表面顆粒測試儀(如KLA-TENCOR的Surf scan 6420)獲得，表面劃傷、污漬、亮點等缺陷可以通過目檢獲得，表面粗糙度可以用原子力顯微 鏡進(jìn)行取樣測量。 本發(fā)明的雙拋片的加工方法，具有如下優(yōu)點 1、采用本發(fā)明方法制備而得的雙拋片不會發(fā)生拋光過程中背面被損傷的現(xiàn)象，即 不會出現(xiàn)劃傷、污漬等現(xiàn)象； 2、可以加工很薄的雙拋硅片，最低可薄到50um;為了證明本發(fā)明的優(yōu)點所在，發(fā) 明人用6英寸硅片作了如下的對比實驗 分別采用本發(fā)明的方法、常規(guī)的雙拋加單拋法(以下簡稱現(xiàn)有技術(shù)1)、常規(guī)的在 單拋機(jī)上正反兩面各進(jìn)行1次拋光的方法(以下簡稱現(xiàn)有技術(shù)2)制備不同厚度的雙拋片， 在所得雙拋片的表面質(zhì)量相當(dāng)?shù)那疤嵯?，最后拋光的?即為硅片A正面)小于0. 3nm、另 一面(即為硅片A背面)小于O. 7nm的前提下，測試產(chǎn)品的破損率，破損率越低表明產(chǎn)品的合格率越高。具體結(jié)果如表l所示。
表1、破損率
厚度本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)1現(xiàn)有技術(shù)2
50um1%100%100%
80um0%100%100%
100um0%100%100%
150麗0%100%40%
200腿0%50%30%
300um0%30%3%
400um0%0%0% 綜上所述，采用本發(fā)明的方法加工雙拋片，能確保硅片雙拋面的表面沒有劃傷；還
能降低薄雙拋硅片的拋光碎片率。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1是本發(fā)明的雙拋片的加工方法的工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例1、一種雙拋片的加工方法，該雙拋片的兩面粗糙度要求分別為正面小于 0. 3nm，背面小于0. 6nm ;依次進(jìn)行如下步驟 1)、選用4英寸、400um厚、正面為拋光面的硅圓片作為硅片B，該硅片B正面的表 面粗糙度小于0. 5nm。 采用濕法熱氧化，在IIO(TC熱氧化300分鐘，氧氣流量6. 61/min，氫氣流量為91/ min，從而使硅片B的表面(即正反2面)均設(shè)置了氧化層，該氧化層的厚度為1. Oum。拋光 面上的氧化層(即二氧化硅層)的表面粗糙度小于0. 7nm。 2)、選用4英寸、厚度為350um的硅圓片作為硅片A，該硅片A作為待拋光成雙拋片 的硅片。 將該硅片A用單拋機(jī)進(jìn)行常規(guī)的單面拋光，拋光處理后的面的表面粗糙度小于 0. 3nm，該拋光處理后的面設(shè)為硅片A背面；拋光處理后的硅片A的厚度為330um。
對上述硅片A進(jìn)行常規(guī)的拋光后清洗，清洗條件為依次用常規(guī)的SC-1藥液和 SC-2藥液浸洗，然后用清水加以清洗，例如 SC1藥液的配方如下NH4OH : H202 : H20 = 1 : 1 : 6(體積比)，浸洗時間10min ;
SC2藥液的配方如下H202 : HCL : H20= 1 : 1 : IO(體積比)，浸洗時間10min。
3)、使上述步驟1)所得的硅片B的正面和步驟2)所得的硅片A背面兩兩正對后 (即位于拋光硅片B正面的氧化層與硅片A背面相貼合)在鍵合機(jī)上鍵合，鍵合方法采用常
5規(guī)的硅片室溫直接鍵合法，得鍵合硅片組。將上述鍵合硅片組放到高溫爐中進(jìn)行高溫處理， 高溫處理的條件為1100度，4小時，得處理后硅片組。 4)、對上述處理后硅片組中的硅片A的外露面(即硅片A正面)進(jìn)行常規(guī)的單面 拋光，拋去量為20um，從而使硅片A正面被拋光成拋光面，使硅片A正面的表面粗糙度小 于0. 3nm，得拋光后硅片組；然后對上述拋光后硅片組進(jìn)行常規(guī)拋光后清洗依次用常規(guī)的 SC-1藥液和SC-2藥液浸洗，然后用清水加以清洗。 5)、將步驟4)所得的硅片組放到質(zhì)量濃度40X的HF溶液中浸泡，直到硅片A和硅 片B相分離。 6)、將步驟5)所得的硅片A進(jìn)行常規(guī)的拋光后清洗，具體清洗條件為依次用常規(guī) 的SC-1藥液和SC-2藥液浸洗，然后用清水加以清洗，從而得到厚度為310um的雙拋片。
注步驟2)、步驟4)和步驟6)中的常規(guī)拋光后清洗以及步驟5)中的浸泡對硅片 A厚度的影響非常小，總計約為0. lum，因此可以忽略不計。 該雙拋片的兩面粗糙度分別為小于0. 3nm(硅片A正面)、小于0. 6nm(硅片A背 面)。各項表面質(zhì)量均符合要求，沒有出現(xiàn)表面劃傷等缺陷。
實施例2、一種雙拋片的加工方法，依次進(jìn)行如下步驟 1)、選用5英寸、400um厚、正面為拋光面的硅片作為硅片B，該硅片B正面的表面 粗糙度0. 3nm。 采用化學(xué)氣相沉積法，具體工藝條件為在CVD爐上，通SIH4、氧氣、氮氣，溫度為 42(TC，進(jìn)行淀積5000埃氧化層；從而使硅片B的正面設(shè)置了氧化層。 由于選用化學(xué)氣相沉積法，所以導(dǎo)致氧化層(即二氧化硅層)的表面粗糙度增大； 因此需要對該氧化層進(jìn)行表面輕微拋光，從而使氧化層的表面粗糙度小于0. 8nm ;拋去量 僅為100nm。(注意切不可拋光表面氧化層。) 2)、選用5英寸、350um厚的硅圓片作為硅片A，該硅片A作為待拋光成雙拋片的硅 片。 將該硅片A放到單拋機(jī)上進(jìn)行常規(guī)的單面拋光，使拋光處理后的面的表面粗糙度 0. 3nm，設(shè)為硅片A背面；另一面為硅片A正面，拋光處理后的硅片A的厚度為330um。
對上述硅片A進(jìn)行常規(guī)的拋光后清洗。 3)、使上述步驟1)所得的硅片B的正面和步驟2)所得的硅片A背面兩兩正對在 鍵合機(jī)上鍵合，鍵合方法采用常規(guī)的硅片室溫直接鍵合法，得鍵合硅片組。將上述鍵合硅片 組放到高溫爐中進(jìn)行高溫處理，高溫處理的條件為將鍵合硅片組放到退火爐中在氮氣保 護(hù)下進(jìn)行高溫加固，氮氣流量為10升/分鐘，溫度為1100度，時間為5小時；得處理后硅片組。 4)、將處理后硅片組放在grinder機(jī)上對硅片A的外露面(即硅片A正面)進(jìn)行 單面研磨(目的是達(dá)到目標(biāo)物一雙拋片的厚度)，去除掉150um;然后再對單面研磨后的硅 片A正面進(jìn)行常規(guī)的單面拋光，拋去量為20um，從而使硅片A的正面被拋光成拋光面；硅片 A正面的表面粗糙度小于0. 3nm。然后進(jìn)行常規(guī)的拋光后清洗。 5)、將步驟4)所得的硅片組放到質(zhì)量濃度40X的HF溶液中浸泡，直到硅片A和硅 片B相分離。 6)、將步驟5)所得的硅片A進(jìn)行常規(guī)的拋光后清洗，從而得到厚度為160um的雙
6拋片。 該雙拋片的兩面粗糙度分別為小于0. 3nm(硅片A正面)、小于0. 7nm(硅片A背
面)。各項表面質(zhì)量均符合要求，沒有出現(xiàn)表面劃傷等缺陷。 采用實施例2所述的方法制備正反面粗糙度分別為小于0. 3nm、小于0. 7nm、且厚 度為160um的雙拋片，破損率為0%。 而選用完全同實施例2的硅圓片(5英寸、350um厚)制備正反面粗糙度分別為小
于O. 3nm、小于0. 7nm、且厚度為160um的雙拋片，分別采用常規(guī)的雙拋加單拋法和常規(guī)的在
單拋機(jī)上正反兩面分別進(jìn)行拋光的方法時，其破損率達(dá)到100% 、40%。 最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個具體實施例。顯然，本發(fā)
明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容
直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種雙拋片的加工方法，其特征是依次包括如下步驟1)、選用正面為拋光面的拋光硅片B，在該拋光硅片B的正面設(shè)置氧化層；2)、取作為待拋光成雙拋片的硅片A，硅片A的平面大小同拋光硅片B的平面大??；將硅片A放到單面拋光機(jī)上進(jìn)行拋光，然后進(jìn)行拋光后清洗，拋光后的面為硅片A背面，另一面為硅片A正面；3)、使步驟1)所得的拋光硅片B的正面和步驟2)所得的硅片A背面兩兩正對后進(jìn)行室溫鍵合，得鍵合硅片組；將上述鍵合硅片組放到高溫爐中進(jìn)行高溫處理，得處理后硅片組；4)、對上述處理后硅片組中的硅片A正面進(jìn)行單面拋光，或者對上述處理后硅片組中的硅片A正面先進(jìn)行研磨、然后再進(jìn)行單面拋光，得拋光后硅片組；接著對上述拋光后硅片組進(jìn)行拋光后清洗；5)、將步驟4)所得的硅片組放到HF溶液中浸泡，直到硅片A和拋光硅片B相分離；6)、將步驟5)所得的硅片A進(jìn)行拋光后清洗，得雙拋片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙拋片的加工方法，其特征是所述步驟l)中位于拋光硅片 B正面的氧化層的厚度為0. lum 3um、表面粗糙度《0. 8nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用雙拋片的加工方法，其特征是所述步驟1)設(shè)置氧化層的 方法為濕法熱氧化或化學(xué)氣相沉積法。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙拋片的加工方法，其特征是所述步驟3)高溫加固溫度為 300 1200。C，時間為10分鐘 100小時。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙拋片的加工方法，其特征是所述步驟5)中HF溶液的質(zhì) 量濃度為5% 50%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙拋片的加工方法，包括如下步驟1)在拋光硅片B正面設(shè)置氧化層；2)選用平面大小同拋光硅片B的硅片A，對其進(jìn)行單面拋光和清洗，拋光后的面為硅片A背面，另一面為硅片A正面；3)將拋光硅片B的正面和硅片A背面兩兩正對后進(jìn)行室溫鍵合，然后放到高溫爐中進(jìn)行高溫處理；4)對硅片組中的硅片A正面進(jìn)行單面拋光，或者對硅片組中的硅片A正面先研磨、再單面拋光；接著對所得拋光后硅片組進(jìn)行清洗；5)將硅片組放到HF溶液中浸泡，直到硅片A和拋光硅片B相分離；6)將硅片A進(jìn)行清洗，得雙拋片。采用該方法能降低雙拋硅片加工的碎片率。
文檔編號B24B29/00GK101722461SQ20091015429
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者肖型奎 申請人:杭州海納半導(dǎo)體有限公司