CN101722461A

CN101722461A - 一种双抛片的加工方法

Info

Publication number: CN101722461A
Application number: CN200910154293A
Authority: CN
Inventors: 肖型奎
Original assignee: Hangzhou Haina Semiconductor Ltd Co
Current assignee: Hangzhou Haina Semiconductor Ltd Co
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2010-06-09

Abstract

本发明公开了一种双抛片的加工方法，包括如下步骤：1)在抛光硅片B正面设置氧化层；2)选用平面大小同抛光硅片B的硅片A，对其进行单面抛光和清洗，抛光后的面为硅片A背面，另一面为硅片A正面；3)将抛光硅片B的正面和硅片A背面两两正对后进行室温键合，然后放到高温炉中进行高温处理；4)对硅片组中的硅片A正面进行单面抛光，或者对硅片组中的硅片A正面先研磨、再单面抛光；接着对所得抛光后硅片组进行清洗；5)将硅片组放到HF溶液中浸泡，直到硅片A和抛光硅片B相分离；6)将硅片A进行清洗，得双抛片。采用该方法能降低双抛硅片加工的碎片率。

Description

一种双抛片的加工方法

技术领域

本发明涉及半导体材料的抛光工艺，尤其涉及一种双抛片的加工方法。

背景技术

小直径的硅双抛片(6英寸及以下)在半导体行业的MEMS器件制造上被广泛使用；大直径硅片，如12寸的硅片几乎都是双面抛光硅片；8英寸抛光片也有部分是双面抛光硅片。目前双面抛光硅片的加工方法主要有以下两种：方法1、用双抛机进行一次成型加工，然后用单面抛光机对其中一面进行单面抛光，并把这一面作为正面；方法2、用单抛机对正反两面分别进行抛光，并将最后抛光的这一面作为正面。这两种方法加工的厚度一般都会超过200um；而且随着硅片尺寸增加，所要求的最低厚度也会增加，因为尺寸越大，厚度越薄会造成碎片率越高，当厚度太薄时，甚至会造成100％的碎片率。另外，上述方法还容易导致双抛硅片的背面出现表面划伤等缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种双抛片的加工方法，采用该方法能降低双抛硅片加工的碎片率，尤其是薄硅片的碎片率，同时还能提高双抛硅片的背面质量。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种双抛片的加工方法，依次包括如下步骤：

1)、选用正面为抛光面的抛光硅片B，在该抛光硅片B的正面设置氧化层；

2)、取作为待抛光成双抛片的硅片A，硅片A的平面大小同抛光硅片B的平面大小；将硅片A放到单面抛光机上进行常规的抛光，然后进行常规的抛光后清洗，抛光后的面为硅片A背面，另一面为硅片A正面；

3)、使步骤1)所得的抛光硅片B的正面和步骤2)所得的硅片A背面两两正对(即位于抛光硅片B正面的氧化层与硅片A背面相贴合)后进行室温键合，得键合硅片组；将上述键合硅片组放到高温炉中进行高温处理，得处理后硅片组；

4)、对上述处理后硅片组中的硅片A正面(即硅片A的外露面)进行常规的单面抛光，或者对上述处理后硅片组中的硅片A正面先进行研磨、然后再进行常规的单面抛光，得抛光后硅片组；接着对上述抛光后硅片组进行常规的抛光后清洗；

5)、将步骤4)所得的硅片组放到HF溶液中浸泡，直到硅片A和抛光硅片B相分离；

6)、将步骤5)所得的硅片A进行常规的抛光后清洗，即得双抛片。

作为本发明的双抛片的加工方法的改进：步骤1)中位于抛光硅片B正面的氧化层的厚度为0.1um～3um、表面粗糙度≤0.8nm。

作为本发明的双抛片的加工方法的进一步改进：步骤1)设置氧化层的方法为湿法热氧化或化学气相沉积法。

作为本发明的双抛片的加工方法的进一步改进：步骤3)高温加固温度为300～1200℃，时间为10分钟～100小时。

作为本发明的双抛片的加工方法的进一步改进：步骤5)中HF溶液的质量浓度为5％～50％，即HF占整个HF溶液重量的5％～50％。

在本发明中，当选用湿法热氧化对抛光硅片B的正面设置氧化层时，会不可避免的使该抛光硅片B的反面同样产生氧化层。此位于抛光硅片B的反面的氧化层不影响后续工艺的进行。

当采用化学气相沉积法对抛光硅片B的正面设置氧化层时，可能会使所得氧化层的表面粗糙度升高。当氧化层的表面粗糙度＞0.8nm时，需要对该氧化层进行轻微抛光，从而使氧化层的表面粗糙度达到≤0.8nm；但切不可抛光掉整个位于抛光硅片B正面的氧化层。

在本发明的步骤3)中，室温键合的工艺条件为：温度控制在10℃到30℃。

本发明的双抛片的加工方法，硅片A可选用研磨片或腐蚀片；应使步骤2)所得的硅片A背面的表面质量不低于实际所需双抛片的背面的表面质量；同理，应使步骤4)所得的硅片A正面的表面质量符合实际所需双抛片的正面的表面质量。这样，采用本发明方法所得的双抛片的正反两面的表面质量均能符合实际所需。实际使用时，作如下设定：

按照双抛片成品对正面的表面粗糙度的数值要求，在步骤4)中对硅片A正面进行抛光；原因是步骤5)和步骤6)的操作，基本上不会对硅片A正面的表面粗糙度产生影响。

按照双抛片成品对背面的表面粗糙度的数值要求减去0.3nm～0.4nm后所得的数值，在步骤2)中对硅片A背面进行抛光；原因是后续步骤会对硅片A背面的表面粗糙度产生一定的恶化影响，预先提高对硅片A背面的表面粗糙度的要求；从而使最终所得的硅片A背面的表面粗糙度也符合成品的要求。

在本发明中，步骤2)中所选用的硅片A的厚度(即原始厚度)＝步骤2)中由于抛光被去除的厚度+步骤4)中由于抛光(或者为研磨+抛光)被去除的厚度+最终所得的硅片A(即最终所得的双抛片)的厚度。

在步骤4)设置先研磨、再单面抛光的目的是为了确保最终所得双抛片的厚度满足成品对厚度的要求。

在本发明中，氧化层的厚度能通过常规的方法测试而得，表面质量也可以通过常规方法获得，比如表面颗粒度可以通过表面颗粒测试仪(如：KLA-TENCOR的Surfscan 6420)获得，表面划伤、污渍、亮点等缺陷可以通过目检获得，表面粗糙度可以用原子力显微镜进行取样测量。

本发明的双抛片的加工方法，具有如下优点：

1、采用本发明方法制备而得的双抛片不会发生抛光过程中背面被损伤的现象，即不会出现划伤、污渍等现象；

2、可以加工很薄的双抛硅片，最低可薄到50um；为了证明本发明的优点所在，发明人用6英寸硅片作了如下的对比实验：

分别采用本发明的方法、常规的双抛加单抛法(以下简称现有技术1)、常规的在单抛机上正反两面各进行1次抛光的方法(以下简称现有技术2)制备不同厚度的双抛片，在所得双抛片的表面质量相当的前提下，最后抛光的面(即为硅片A正面)小于0.3nm、另一面(即为硅片A背面)小于0.7nm的前提下，测试产品的破损率，破损率越低表明产品的合格率越高。具体结果如表1所示。

表1、破损率

综上所述，采用本发明的方法加工双抛片，能确保硅片双抛面的表面没有划伤；还能降低薄双抛硅片的抛光碎片率。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是本发明的双抛片的加工方法的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1、一种双抛片的加工方法，该双抛片的两面粗糙度要求分别为：正面小于0.3nm，背面小于0.6nm；依次进行如下步骤：

1)、选用4英寸、400um厚、正面为抛光面的硅圆片作为硅片B，该硅片B正面的表面粗糙度小于0.5nm。

采用湿法热氧化，在1100℃热氧化300分钟，氧气流量6.6l/min，氢气流量为9l/min，从而使硅片B的表面(即正反2面)均设置了氧化层，该氧化层的厚度为1.0um。抛光面上的氧化层(即二氧化硅层)的表面粗糙度小于0.7nm。

2)、选用4英寸、厚度为350um的硅圆片作为硅片A，该硅片A作为待抛光成双抛片的硅片。

将该硅片A用单抛机进行常规的单面抛光，抛光处理后的面的表面粗糙度小于0.3nm，该抛光处理后的面设为硅片A背面；抛光处理后的硅片A的厚度为330um。

对上述硅片A进行常规的抛光后清洗，清洗条件为：依次用常规的SC-1药液和SC-2药液浸洗，然后用清水加以清洗，例如：

SC1药液的配方如下：NH₄OH∶H₂O₂∶H₂O＝1∶1∶6(体积比)，浸洗时间10min；

SC2药液的配方如下：H₂O₂∶HCL∶H2O＝1∶1∶10(体积比)，浸洗时间10min。

3)、使上述步骤1)所得的硅片B的正面和步骤2)所得的硅片A背面两两正对后(即位于抛光硅片B正面的氧化层与硅片A背面相贴合)在键合机上键合，键合方法采用常规的硅片室温直接键合法，得键合硅片组。将上述键合硅片组放到高温炉中进行高温处理，高温处理的条件为：1100度，4小时，得处理后硅片组。

4)、对上述处理后硅片组中的硅片A的外露面(即硅片A正面)进行常规的单面抛光，抛去量为20um，从而使硅片A正面被抛光成抛光面，使硅片A正面的表面粗糙度小于0.3nm，得抛光后硅片组；然后对上述抛光后硅片组进行常规抛光后清洗：依次用常规的SC-1药液和SC-2药液浸洗，然后用清水加以清洗。

5)、将步骤4)所得的硅片组放到质量浓度40％的HF溶液中浸泡，直到硅片A和硅片B相分离。

6)、将步骤5)所得的硅片A进行常规的抛光后清洗，具体清洗条件为：依次用常规的SC-1药液和SC-2药液浸洗，然后用清水加以清洗，从而得到厚度为310um的双抛片。

注：步骤2)、步骤4)和步骤6)中的常规抛光后清洗以及步骤5)中的浸泡对硅片A厚度的影响非常小，总计约为0.1um，因此可以忽略不计。

该双抛片的两面粗糙度分别为小于0.3nm(硅片A正面)、小于0.6nm(硅片A背面)。各项表面质量均符合要求，没有出现表面划伤等缺陷。

实施例2、一种双抛片的加工方法，依次进行如下步骤：

1)、选用5英寸、400um厚、正面为抛光面的硅片作为硅片B，该硅片B正面的表面粗糙度0.3nm。

采用化学气相沉积法，具体工艺条件为：在CVD炉上，通SIH4、氧气、氮气，温度为420℃，进行淀积5000埃氧化层；从而使硅片B的正面设置了氧化层。

由于选用化学气相沉积法，所以导致氧化层(即二氧化硅层)的表面粗糙度增大；因此需要对该氧化层进行表面轻微抛光，从而使氧化层的表面粗糙度小于0.8nm；抛去量仅为100nm。(注意：切不可抛光表面氧化层。)

2)、选用5英寸、350um厚的硅圆片作为硅片A，该硅片A作为待抛光成双抛片的硅片。

将该硅片A放到单抛机上进行常规的单面抛光，使抛光处理后的面的表面粗糙度0.3nm，设为硅片A背面；另一面为硅片A正面，抛光处理后的硅片A的厚度为330um。

对上述硅片A进行常规的抛光后清洗。

3)、使上述步骤1)所得的硅片B的正面和步骤2)所得的硅片A背面两两正对在键合机上键合，键合方法采用常规的硅片室温直接键合法，得键合硅片组。将上述键合硅片组放到高温炉中进行高温处理，高温处理的条件为：将键合硅片组放到退火炉中在氮气保护下进行高温加固，氮气流量为10升/分钟，温度为1100度，时间为5小时；得处理后硅片组。

4)、将处理后硅片组放在grinder机上对硅片A的外露面(即硅片A正面)进行单面研磨(目的是达到目标物--双抛片的厚度)，去除掉150um；然后再对单面研磨后的硅片A正面进行常规的单面抛光，抛去量为20um，从而使硅片A的正面被抛光成抛光面；硅片A正面的表面粗糙度小于0.3nm。然后进行常规的抛光后清洗。

6)、将步骤5)所得的硅片A进行常规的抛光后清洗，从而得到厚度为160um的双抛片。

该双抛片的两面粗糙度分别为小于0.3nm(硅片A正面)、小于0.7nm(硅片A背面)。各项表面质量均符合要求，没有出现表面划伤等缺陷。

采用实施例2所述的方法制备正反面粗糙度分别为小于0.3nm、小于0.7nm、且厚度为160um的双抛片，破损率为0％。

而选用完全同实施例2的硅圆片(5英寸、350um厚)制备正反面粗糙度分别为小于0.3nm、小于0.7nm、且厚度为160um的双抛片，分别采用常规的双抛加单抛法和常规的在单抛机上正反两面分别进行抛光的方法时，其破损率达到100％、40％。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.一种双抛片的加工方法，其特征是依次包括如下步骤：

2)、取作为待抛光成双抛片的硅片A，硅片A的平面大小同抛光硅片B的平面大小；将硅片A放到单面抛光机上进行抛光，然后进行抛光后清洗，抛光后的面为硅片A背面，另一面为硅片A正面；

3)、使步骤1)所得的抛光硅片B的正面和步骤2)所得的硅片A背面两两正对后进行室温键合，得键合硅片组；将上述键合硅片组放到高温炉中进行高温处理，得处理后硅片组；

4)、对上述处理后硅片组中的硅片A正面进行单面抛光，或者对上述处理后硅片组中的硅片A正面先进行研磨、然后再进行单面抛光，得抛光后硅片组；接着对上述抛光后硅片组进行抛光后清洗；

6)、将步骤5)所得的硅片A进行抛光后清洗，得双抛片。

2.根据权利要求1所述的双抛片的加工方法，其特征是：所述步骤1)中位于抛光硅片B正面的氧化层的厚度为0.1um～3um、表面粗糙度≤0.8nm。

3.根据权利要求1所述的用双抛片的加工方法，其特征是：所述步骤1)设置氧化层的方法为湿法热氧化或化学气相沉积法。

4.根据权利要求3所述的双抛片的加工方法，其特征是：所述步骤3)高温加固温度为300～1200℃，时间为10分钟～100小时。

5.根据权利要求4所述的双抛片的加工方法，其特征是：所述步骤5)中HF溶液的质量浓度为5％～50％。