[发明专利]硅片抛光表面划伤的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅片加工方法，尤其涉及一种对集成电路衬底用单晶硅片进行加工抛光，并能减小其表面划伤程度的硅片抛光表面划伤的控制方法。

背景技术

硅是具有金刚石晶体结构，原子间以共价键结合的硬脆材料，是一种很好的半导体材料，目前构成集成电路半导体芯片的90％以上都是硅晶片(硅片)。为了在硅片上印刷集成电路，以及与其它元件结合紧密，硅片的表面必须平直，特别是随着集成电路的集成程度不断提高，对硅片表面平直度及粗糙度的要求提出更严格的要求。

抛光是硅片切片后，继研磨工序后对其表面进行的第二次机械加工，也是也是硅片加工技术中必要的基本工序。抛光的目的是为了降低硅片表面在研磨过程中出现的损伤层和表面划伤，使表面加工损伤层达到一致并控制表面划伤长度深浅，使其在化学腐蚀过程中，表面腐蚀速率达到均匀一致。硅片的抛光包括轻抛、中抛、重抛及水抛，通常进行抛光时，首先将待抛光硅片粘贴在抛光机抛光盘上，接着将抛光盘固定在抛光机抛光头上，再调整并控制抛光机的适当压力、上下抛光盘的适当转速以及向抛光盘及硅片间注入合理流量的抛光液，然后对硅片进行抛光。

在甚大规模集成电路的制备过程中，硅片表面抛光度是影响电子元器件质量与可靠性的最重要因素之一，而提高硅片抛光产品合格率，控制抛光表面划伤是至关重要的。目前，大多数从业者为了追求抛光过程中去除速率，往往采用选择粒径较大磨料制备的抛光液，导致了抛光损伤层的增加和表面划伤数量的增加。在特开2001-323254号公报中公开了具有特定粒径分布的三氧化二铝抛光液，此抛光液选用近乎单分散的胶体碳化硼作为磨料，抛光后硅片表面存在大量划伤。美国专利第6143662号公报公开了一种使用小颗粒和大颗粒混合浆料的抛光方法，同样使抛光后硅片表面存在大量划伤。

为了提高硅片抛光质量，降低硅片表面的划伤，近年来也出现了种种不同的抛光液和抛光后表面划伤的控制方案。如在专利03155318.4中，通过控制磨料粒径达到了比上两种抛光液更小的抛光划伤，但是由于磨料粒径的改变导致了抛光硅片的去除速率下降。在专利200510055710.5中，提出了采用球形二氧化硅磨料的抛光方法，虽然达到了较少抛光划伤的效果，但是此种方法对磨料性能要求较高，增加了生产成本，在大规模生产中不容易实现。

因此，如何在保持较高的去除速率和较低生产成本的前提下，设计一种降低单晶硅片抛光划伤的方法，是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种硅片抛光表面划伤的控制方法，其改进了硅片抛光的工艺条件，可以有效降低抛光硅片表面的划伤，同时能够保证硅片抛光具有较高的去除速率，而且生产成本较低，适合规模生产需要。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明硅片抛光表面划伤的控制方法，包括在将硅片粘贴在抛光机抛光盘上，然后将抛光盘固定在抛光机抛光头上，控制抛光机的压力和上下抛光盘的转速，以及向抛光盘及硅片间注入抛光液；其特征在于，所述抛光液包括磨料、渗透剂、润滑剂、PH调节剂、表面活性剂、螯合剂和去离子水；所述抛光机的压力控制在50kPa以下，上抛光盘的转速控制在60rpm以下，下抛光盘的转速控制在60rpm以下。

前述的硅片抛光表面划伤的控制方法，其特征在于，所述抛光液中各种成分所占重量百分比是：磨料为5.0％至20.0％，渗透剂为3％至5％，润滑剂为0.5％至1.0％，PH调节剂为10％至20％，表面活性剂为0.1％至1.0％，螯合剂为1％至3％，去离子水为余量；在室温条件下，在去离子水中依次加入磨料、渗透剂、润滑剂、PH调节剂、表面活性剂和螯合剂，搅拌均匀，制成抛光液。

前述的硅片抛光表面划伤的控制方法，其特征在于，所述磨料是粒径为70至90纳米的二氧化硅(SiO₂)、粒径为150至200纳米的三氧化二铝(Al₂O₃)、粒径为100-150纳米的二氧化铈(CeO₂)、粒径为100至150纳米的二氧化钛(TiO₂)或粒径为150至200纳米的碳化硼；所述渗透剂为聚氧乙烯醚(JFC)或磷酸酯；所述PH调节剂为无机碱或有机碱；所述螯合剂为乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺四乙酸二钠、羟胺和胺中的一种或它们的组合；所述润滑剂为甘油；所述表面活性剂是非离子型表面活性剂。