專利名稱：超高電阻率硅拋光片的拋光工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造新型電力電子器件、半導體功率器件所用硅片的制造工藝， 尤其涉及一種超高電阻率硅拋光片的拋光工藝。
背景技術(shù)：
CMP (機械_化學拋光)是目前能提供超大規(guī)模集成電路制造過程中全面平坦化的 一種新技術(shù)，該技術(shù)是在含有膠狀硅懸浮顆粒的堿性溶液的幫助下完成拋光，是一個機械 作用和化學作用相平衡的過程。其化學作用為Si + H2O + 20H" ^ SiO32"+ 2H2。用這種方
法可以真正使晶片表面平坦化?；瘜W反應(yīng)中，表層的硅原子與拋光液中水分子及OH-發(fā)生反應(yīng)，通過氫氧鍵與底 層硅外聯(lián)的氫鍵相連接，隨之在較大的壓力下通過和拋光墊的摩擦，該表層被去掉，這個化 學和機械共同作用的過程就是硅片拋光的過程。硅片的化學機械拋光是一個復(fù)雜的多項反應(yīng)過程，影響拋光速率及拋光片表面質(zhì) 量的因素諸多，如拋光液配比、PH值、溫度、流量、磨料濃度與粒度，硅片晶向、電阻率(雜質(zhì) 濃度)，轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)速度，拋光壓力、拋光墊種類等等。在硅片拋光工藝中，一般采用涂蠟粘片拋光，此工藝因機械粒子和硅片錐度容易 造成拋光表面凹坑和不平整等質(zhì)量問題，同時由于此工藝采用粘片劑，使有機物質(zhì)容易沾 污硅片。在研發(fā)超高電阻率區(qū)熔硅拋光片的拋光工藝中曾遇到電化學速率慢的難題，如何 有效地平衡機械作用與化學反應(yīng)間的關(guān)系，既要摸索出適宜超高電阻率硅片的拋光時間和 壓力，又要保證硅片的拋光質(zhì)量。這給超高電阻率硅拋光片的研發(fā)帶來了較大的難度。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是研發(fā)超高電阻率硅拋光片的拋光 工藝。通過數(shù)次試驗，終于摸索出適宜超高電阻率硅拋光片的拋光時間和壓力，同時為了保 證硅片的拋光質(zhì)量，本工藝采用無蠟單面拋光，無蠟單面拋光是將硅片緊緊地與載體板結(jié) 合在一起進行拋光加工。由于超高電阻率硅片廣泛應(yīng)用于功率器件、IC制造，該產(chǎn)品具有 技術(shù)含量高、附加值高的特點，因此，其中拋光壓力、時間、溫度等工藝參數(shù)的設(shè)定是滿足工 藝要求的關(guān)鍵。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案是一種超高電阻率硅拋光片的拋光工 藝，其特征在于該工藝采用無蠟單面拋光，拋光包括粗拋光和精拋光，粗拋光和精拋光分 別按照四個步驟進行，每個步驟設(shè)定的參數(shù)如下粗拋光①、設(shè)定拋光時間2-4min ；壓力2_3bar ；使用粗拋光液進行拋光；②、設(shè)定拋光時間15-25min ；壓力3_4bar ；使用粗拋光液進行拋光；③、設(shè)定拋光時間10-20s ；壓力l-2bar ；使用去離子水進行拋光；
④、設(shè)定拋光時間10-20s ；壓力l-2bar ；使用去離子水進行拋光；精拋光①、設(shè)定拋光時間l-2min ；壓力l-2bar ；使用精拋光液進行拋光；②、設(shè)定拋光時間5-10min ；壓力2_3bar ；使用精拋光液進行拋光；③、設(shè)定拋光時間10-20s ；壓力l-2bar ；使用去離子水進行拋光；④、設(shè)定拋光時間10-20s ；壓力l-2bar ；使用去離子水進行拋光；拋光液的溫度控制在30-40°C范圍內(nèi)，整個拋光過程中的大盤溫度控制在 40-60°C范圍內(nèi)。本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果是本工藝摸索出了適宜生產(chǎn)超高電阻率硅片的拋光壓 力和時間，通過采用無蠟拋光，提高了硅片拋光表面平整度等質(zhì)量指標，特別是廢除了粘片 劑，最大限度降低了有機物質(zhì)等沾污，拋光片易清洗，簡化除蠟清洗程序和設(shè)備，降低拋光 硅片的成本和提高了勞動生產(chǎn)率。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。通過大量的試驗研究分析得出，拋光壓力以及拋光時間的控制是影響硅片表面合 格率的關(guān)鍵，尤其在精拋階段的第二個步驟中，精拋壓力設(shè)定為2-3bar，精拋時間設(shè)定為 5-10min時有助于提高表面合格率，拋光片表面質(zhì)量和幾何參數(shù)控制得最好。6英寸硅片進行粗拋光_粗拋光_精拋光加工。粗拋光由粗拋光機程序控制，精拋 光由精拋光機程序控制。在進行硅片單面無蠟拋光前，首先檢查硅片批次，拋光壓力和時間的設(shè)定，還要根 據(jù)拋光前硅片硅片放入無蠟襯板的槽中后，露在外面的厚度不小于IOOum的原則選擇無蠟 襯板和無蠟襯墊等。本工藝的無蠟單面拋光采用與無蠟襯墊為一體式的無蠟襯板，將一體 式無蠟襯板粘接固定在陶瓷盤上，將硅片裝載到陶瓷盤上，依靠濕潤的無蠟襯墊表面水的 表面張力作用，使硅片緊緊地被吸附在軟性的無蠟拋光墊上。不同硅片可選用粗拋光、中拋光、精拋光中不同的組合拋光方式。粗拋光的去除量 大于15um，粗拋光其目的是去除殘留在硅片表面的機械損傷層；精拋光的去除量小于lum， 精拋光可確保硅片表面有極高的表面納米形貌特性。在拋光過程中，拋光液的溫度應(yīng)控制在30-40°C范圍內(nèi)，整個拋光過程中的大盤溫 度控制在40-60 °C范圍內(nèi)。拋光完畢后，卸載硅片，最后將硅片送去RCA清洗。在本工藝中，為了提高拋光加工精度，正確選擇、使用無蠟襯板和軟性的無蠟襯墊 起關(guān)鍵作用。實施例6英寸500 μ m厚的超高電阻率硅片無蠟拋光工藝過程如下實驗硅片6英寸區(qū)熔硅化腐片；晶向P<100> ；電阻率12000-20000 Ω .cm;厚 度520μπι;數(shù)量200 片。加工設(shè)備無蠟單面拋光系統(tǒng)、倒片機、理片機。輔助材料粗拋光液、精拋光液、去離子水。工藝參數(shù)拋光液的溫度為35°C，拋光機大盤溫度在45°C。粗拋光四個步驟中的壓力、時間分別為①、壓力2. 55bar、拋光時間3min ；②、壓力3. 45bar、拋光時間:20min ；③、壓力1. 25bar、拋光時間:15s ；④、壓力1. 25bar、拋 光時間15s。精拋光四個步驟中的壓力、時間分別為①、壓力1.55bar、拋光時間1.5min; ②、壓力2. 45bar、拋光時間-Jmin ；③、壓力1. 25bar、拋光時間:15s ；④、壓力1. 25bar、 拋光時間15s。拋光過程將一體式無蠟襯板粘在陶瓷盤上，然后將陶瓷盤置于手推車上，在沖洗 區(qū)刷洗陶瓷盤，裝載硅化腐片。硅化腐片上載完畢后，用手將一體式無蠟襯板中多余的水分 擠出，最后將整個無蠟襯板擦拭干凈，確認不會有硅化腐片從襯板槽內(nèi)跑出，按照四個步驟 設(shè)定粗拋光和精拋光的拋光參數(shù)進行單面無蠟自動拋光。拋光完畢，卸片后進行RCA清洗， 再送去檢驗。6英寸超高電阻率硅片需要達到的各種參數(shù)指標如下表
權(quán)利要求
一種超高電阻率硅拋光片的拋光工藝，其特征在于該工藝采用無蠟單面拋光，拋光包括粗拋光和精拋光，粗拋光和精拋光分別按照四個步驟進行，每個步驟設(shè)定的參數(shù)如下粗拋光①、設(shè)定拋光時間2 4min；壓力2 3bar；使用粗拋光液進行拋光；②、設(shè)定拋光時間15 25min；壓力3 4bar；使用粗拋光液進行拋光；③、設(shè)定拋光時間10 20s；壓力1 2bar；使用去離子水進行拋光；④、設(shè)定拋光時間10 20s；壓力1 2bar；使用去離子水進行拋光；精拋光①、設(shè)定拋光時間1 2min；壓力1 2bar；使用精拋光液進行拋光；②、設(shè)定拋光時間5 10min；壓力2 3bar；使用精拋光液進行拋光；③、設(shè)定拋光時間10 20s；壓力1 2bar；使用去離子水進行拋光；④、設(shè)定拋光時間10 20s；壓力1 2bar；使用去離子水進行拋光；拋光液的溫度控制在30 40℃范圍內(nèi)，整個拋光過程中的大盤溫度控制在40 60℃范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及超高電阻率區(qū)熔硅拋光片的拋光工藝。本工藝采用無蠟單面拋光，拋光包括粗拋光和精拋光，粗拋光和精拋光分別按照四個步驟中設(shè)定的壓力、時間參數(shù)進行，粗拋光和精拋光的拋光液溫度均控制在30-40℃范圍內(nèi)，拋光機大盤溫度控制在40-60℃范圍內(nèi)。本工藝摸索出了適宜生產(chǎn)超高電阻率硅片的拋光壓力和時間，通過采用無蠟拋光，提高了硅片拋光表面平整度等質(zhì)量指標，特別是廢除了粘片劑，最大限度降低了有機物質(zhì)等沾污，拋光片易清洗，從而簡化了除蠟清洗程序和設(shè)備，降低了拋光硅片的成本和提高了勞動生產(chǎn)率。
文檔編號B24B29/00GK101934490SQ20101024952
公開日2011年1月5日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者李科技, 李翔, 黃建國 申請人:天津中環(huán)領(lǐng)先材料技術(shù)有限公司