專利名稱：一種降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工方法，尤其涉及一種排除使用化學(xué)腐蝕方法的純機(jī)械加工方法。
背景技術(shù)：
硅片是集成電路中使用最廣泛的襯底材料，隨著集成電路工藝向更高集成度發(fā)展，對(duì)硅片質(zhì)量的要求也更加苛刻。半導(dǎo)體硅片一般需要經(jīng)過拉晶、切片、倒角、磨片、腐蝕、 拋光、清洗等工藝過程制造而成。降低硅片表面粗糙度和表面損傷，實(shí)現(xiàn)硅片表面粗糙度和表面損傷參數(shù)滿足工藝要求主要通過磨片和腐蝕工藝過程完成。磨片工藝能使硅片獲得較高精度的表面幾何參數(shù)，同時(shí)在一定程度上能夠減弱切片帶來(lái)的損傷。但硅片經(jīng)研磨后產(chǎn)生的損傷仍然不能達(dá)到要求，為了進(jìn)一步消除硅片表面損傷，需要在磨片后對(duì)硅片表面進(jìn)行腐蝕。腐蝕工藝一般有堿腐蝕和酸腐蝕兩種。堿腐蝕工藝腐蝕速率慢，雖然可以保證硅片表面平坦度，但由于堿腐蝕特性是各向異性腐蝕，硅片在研磨后經(jīng)過堿腐蝕，使得硅片表面粗糙度被放大。酸腐蝕的腐蝕速率較快，腐蝕后硅片表面光亮，不易吸附雜質(zhì)，但酸腐蝕過程中硅片的幾何參數(shù)對(duì)溫度非常敏感，控制不好表面易呈枕形，即表面為兩邊薄中間厚，從而影響硅片表面參數(shù)。同時(shí)腐蝕所用化學(xué)試劑純度要求比較高，成本較貴，還帶入一定的人身安全和環(huán)境污染問顆。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工方法，本方法可以不使用化學(xué)腐蝕方法，應(yīng)用純機(jī)械加工的硅片加工方法。為達(dá)到上述目的本發(fā)明采用以下技術(shù)方案首先，通過載片裝置將硅片置于垂直狀態(tài)，使用砂粒粒徑大于或等于5微米，小于或等于10微米的砂輪，控制砂輪對(duì)硅片的兩面同時(shí)進(jìn)行加工。在垂直狀態(tài)下，硅片可以有效地避免因自身重力而引起的彎曲形變，同時(shí)控制砂輪對(duì)硅片的兩面同時(shí)進(jìn)行加工，這樣容易控制硅片兩面處于基本相同的加工工藝條件，使得硅片兩面獲得基本相同的表面形貌，初步減弱切片帶來(lái)的損傷；其次，將硅片置于水平狀態(tài)，固定硅片一面，使用砂粒粒徑小于或等于1微米的砂輪，對(duì)硅片另一表面進(jìn)行修整磨削加工，加工完成后翻轉(zhuǎn)硅片，繼續(xù)對(duì)硅片未被加工的一面進(jìn)行磨削加工，修整硅片表面形貌，從而達(dá)到同時(shí)降低表面粗糙度和表面損傷的目的?？赏ㄟ^向硅片兩面噴射靜壓水，維持硅片的垂直狀態(tài)。本發(fā)明提供一種硅片在磨片制程中降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工方法， 其優(yōu)點(diǎn)是排除了使用化學(xué)腐蝕方法，一方面降低硅片加工的成本，另一方面克服化學(xué)腐蝕方法帶入的安全和環(huán)境問題。


圖1使用本發(fā)明降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工流程2使用傳統(tǒng)研磨腐蝕工藝降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工流程3使用本發(fā)明方法加工后硅片的表面粗糙度圖4使用本發(fā)明方法加工后透射電子顯微鏡下硅片的表面損傷圖5使用研磨腐蝕工藝加工后硅片的表面粗糙度圖6使用研磨腐蝕工藝加工后透射電子顯微鏡下硅片的表面損傷
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1使用直拉法生產(chǎn)的P型(100) 12英寸硅片。依據(jù)圖1使用本發(fā)明降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工方法，將硅片置于垂直狀態(tài)，使用砂粒粒徑為5微米的砂輪，控制砂輪對(duì)硅片的兩面同時(shí)進(jìn)行加工，去除量為50微米。硅片按圖1使用本發(fā)明降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工方法硅片在垂直狀態(tài)下加工完成后，然后將硅片置于水平狀態(tài)，固定硅片一面，使用砂粒粒徑為1微米的砂輪，對(duì)硅片另一表面進(jìn)行加工，去除量為5微米，修整硅片表面形貌。加工完成后翻轉(zhuǎn)硅片，繼續(xù)對(duì)硅片未被加工的一面進(jìn)行加工，去除量為5 微米，修整硅片表面形貌。依據(jù)圖1使用本發(fā)明降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工方法加工完成后，用表面粗糙度檢測(cè)儀和透射電子顯微鏡對(duì)通過本方法獲得的硅片進(jìn)行檢測(cè)。表面粗糙度測(cè)試儀型號(hào)為TOKYO SEIMITSU2250，測(cè)量基本參數(shù)垂直坐標(biāo)為0. 1 μ m/10mm，水平坐標(biāo)為 500 μ m/10mm，測(cè)量長(zhǎng)度為6000 μ m，測(cè)量速率為300 μ m/s。得到圖3采用本發(fā)明方法加工后硅片的表面粗糙度，硅片的粗糙度Ra為0. 011 μ m。透射電子顯微鏡型號(hào)為JEOL JEM-2100， 測(cè)量得到圖4采用本發(fā)明方法加工后透射電子顯微鏡下硅片的表面損傷，標(biāo)尺為50nm的透射點(diǎn)子顯微鏡照片中硅片表面損傷約為150nm。本實(shí)施例結(jié)果說(shuō)明本發(fā)明提供的排除使用化學(xué)腐蝕方法，在磨片制程中首先，將硅片置于垂直狀態(tài)，使用砂粒粒徑等于5微米，控制砂輪對(duì)硅片的兩面同時(shí)進(jìn)行加工。在垂直狀態(tài)下，硅片可以有效地避免因自身重力而引起的彎曲形變，同時(shí)控制砂輪對(duì)硅片的兩面同時(shí)進(jìn)行加工，這樣容易控制硅片兩面處于基本相同的加工工藝條件，使得硅片兩面獲得基本相同的表面形貌，初步減弱切片帶來(lái)的損傷；其次，將硅片置于水平狀態(tài)，固定硅片一面，使用砂粒粒徑等于1微米的砂輪，對(duì)硅片另一表面進(jìn)行修整加工，加工完成后翻轉(zhuǎn)硅片，繼續(xù)對(duì)硅片未被加工的一面進(jìn)行修整加工，修整硅片表面形貌，能有效降低硅片表面粗糙度和表面損傷。實(shí)施例2使用直拉法生產(chǎn)的P型(100) 12英寸硅片。根據(jù)圖2，使用研磨方式對(duì)硅片研磨加工，去除量為50微米，然后通過堿腐蝕方法腐蝕硅片表面，去除量為10微米。加工完成后， 用表面粗糙度檢測(cè)儀和透射電子顯微鏡對(duì)通過本方法獲得的硅片進(jìn)行檢測(cè)。表面粗糙度測(cè)試儀型號(hào)為TOKYO SEIMITSU 2250，測(cè)量基本參數(shù)垂直坐標(biāo)為0. 1 μ m/10mm，水平坐標(biāo)為 500 μ m/10mm，測(cè)量長(zhǎng)度為6000 μ m，測(cè)量速率為300 μ m/s。得到圖5采用本發(fā)明方法加工后硅片的表面粗糙度，硅片的粗糙度Ra為0. 086 μ m。透射電子顯微鏡型號(hào)為JE0LJEM-2100， 測(cè)量得到圖6采用本發(fā)明方法加工后透射電子顯微鏡下硅片的表面損傷，標(biāo)尺為IOOnm的
4透射點(diǎn)子顯微鏡照片中硅片表面損傷約為600nm。 比較實(shí)施例1和2，結(jié)果可以說(shuō)明本發(fā)明提供一種硅片在磨片制程中降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工方法，一方面排除了使用化學(xué)腐蝕方法，從而克服化學(xué)腐蝕方法帶入的安全和環(huán)境問題。另一方面同時(shí)實(shí)現(xiàn)了有效降低硅片表面粗糙度和表面損傷的目的。
權(quán)利要求
1.一種降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工方法，其特征在于它包括以下幾個(gè)步驟(1)、將經(jīng)切片、倒角后的硅片置于垂直狀態(tài)，使用砂粒粒徑大于或等于5微米，小于或等于10微米的砂輪，對(duì)硅片的兩面同時(shí)進(jìn)行加工；(2)、將硅片置于水平狀態(tài)，固定硅片一面，使用砂粒粒徑小于或等于1微米的砂輪，對(duì)硅片另一表面進(jìn)行修整磨削加工，加工完成后翻轉(zhuǎn)硅片，繼續(xù)對(duì)硅片未被加工的一面進(jìn)行磨削加工，修整硅片表面形貌。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工方法，其特征在于所述的硅片置于垂直狀態(tài)，是通過向硅片兩面噴射靜壓水，以維持硅片的垂直狀態(tài)。
全文摘要
一種降低硅片表面粗糙度和表面損傷的加工方法，它包括以下幾個(gè)步驟(1)、將經(jīng)切片、倒角后的硅片置于垂直狀態(tài)，使用砂粒粒徑大于或等于5微米，小于或等于10微米的砂輪，對(duì)硅片的兩面同時(shí)進(jìn)行加工；(2)、將硅片置于水平狀態(tài)，固定硅片一面，使用砂粒粒徑小于或等于1微米的砂輪，對(duì)硅片另一表面進(jìn)行修整磨削加工，加工完成后翻轉(zhuǎn)硅片，繼續(xù)對(duì)硅片未被加工的一面進(jìn)行磨削加工，修整硅片表面形貌。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是排除了使用化學(xué)腐蝕方法，一方面降低硅片加工的成本，另一方面克服化學(xué)腐蝕方法帶入的安全和環(huán)境問題。
文檔編號(hào)H01L21/02GK102485420SQ20101058190
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者庫(kù)黎明, 盛方毓, 索思卓, 葛鐘, 閆志瑞 申請(qǐng)人:有研半導(dǎo)體材料股份有限公司