CN101934490A - 超高电阻率硅抛光片的抛光工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及超高电阻率区熔硅抛光片的抛光工艺。本工艺采用无蜡单面抛光，抛光包括粗抛光和精抛光，粗抛光和精抛光分别按照四个步骤中设定的压力、时间参数进行，粗抛光和精抛光的抛光液温度均控制在30-40℃范围内，抛光机大盘温度控制在40-60℃范围内。本工艺摸索出了适宜生产超高电阻率硅片的抛光压力和时间，通过采用无蜡抛光，提高了硅片抛光表面平整度等质量指标，特别是废除了粘片剂，最大限度降低了有机物质等沾污，抛光片易清洗，从而简化了除蜡清洗程序和设备，降低了抛光硅片的成本和提高了劳动生产率。
Description
技术领域
本发明涉及用于制造新型电力电子器件、半导体功率器件所用硅片的制造工艺，尤其涉及一种超高电阻率硅抛光片的抛光工艺。
背景技术
CMP(机械-化学抛光)是目前能提供超大规模集成电路制造过程中全面平坦化的一种新技术，该技术是在含有胶状硅悬浮颗粒的碱性溶液的帮助下完成抛光，是一个机械作用和化学作用相平衡的过程。其化学作用为：
用这种方法可以真正使晶片表面平坦化。
化学反应中，表层的硅原子与抛光液中水分子及OH-发生反应，通过氢氧键与底层硅外联的氢键相连接，随之在较大的压力下通过和抛光垫的摩擦，该表层被去掉，这个化学和机械共同作用的过程就是硅片抛光的过程。
硅片的化学机械抛光是一个复杂的多项反应过程，影响抛光速率及抛光片表面质量的因素诸多，如抛光液配比、PH值、温度、流量、磨料浓度与粒度，硅片晶向、电阻率(杂质浓度)，转盘的旋转速度，抛光压力、抛光垫种类等等。
在硅片抛光工艺中，一般采用涂蜡粘片抛光，此工艺因机械粒子和硅片锥度容易造成抛光表面凹坑和不平整等质量问题，同时由于此工艺采用粘片剂，使有机物质容易沾污硅片。
在研发超高电阻率区熔硅抛光片的抛光工艺中曾遇到电化学速率慢的难题，如何有效地平衡机械作用与化学反应间的关系，既要摸索出适宜超高电阻率硅片的抛光时间和压力，又要保证硅片的抛光质量。这给超高电阻率硅抛光片的研发带来了较大的难度。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的问题，本发明的目的是研发超高电阻率硅抛光片的抛光工艺。通过数次试验，终于摸索出适宜超高电阻率硅抛光片的抛光时间和压力，同时为了保证硅片的抛光质量，本工艺采用无蜡单面抛光，无蜡单面抛光是将硅片紧紧地与载体板结合在一起进行抛光加工。由于超高电阻率硅片广泛应用于功率器件、IC制造，该产品具有技术含量高、附加值高的特点，因此，其中抛光压力、时间、温度等工艺参数的设定是满足工艺要求的关键。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案是：一种超高电阻率硅抛光片的抛光工艺，其特征在于：该工艺采用无蜡单面抛光，抛光包括粗抛光和精抛光，粗抛光和精抛光分别按照四个步骤进行，每个步骤设定的参数如下：
粗抛光：
①、设定抛光时间：2-4min；压力：2-3bar；使用粗抛光液进行抛光；
②、设定抛光时间：15-25min；压力：3-4bar；使用粗抛光液进行抛光；
③、设定抛光时间：10-20s；压力：1-2bar；使用去离子水进行抛光；
④、设定抛光时间：10-20s；压力：1-2bar；使用去离子水进行抛光；
精抛光：
①、设定抛光时间：1-2min；压力：1-2bar；使用精抛光液进行抛光；
②、设定抛光时间：5-10min；压力：2-3bar；使用精抛光液进行抛光；
③、设定抛光时间：10-20s；压力：1-2bar；使用去离子水进行抛光；
④、设定抛光时间：10-20s；压力：1-2bar；使用去离子水进行抛光；
抛光液的温度控制在30-40℃范围内，整个抛光过程中的大盘温度控制在40-60℃范围内。
本发明所产生的有益效果是：本工艺摸索出了适宜生产超高电阻率硅片的抛光压力和时间，通过采用无蜡抛光，提高了硅片抛光表面平整度等质量指标，特别是废除了粘片剂，最大限度降低了有机物质等沾污，抛光片易清洗，简化除蜡清洗程序和设备，降低抛光硅片的成本和提高了劳动生产率。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
通过大量的试验研究分析得出，抛光压力以及抛光时间的控制是影响硅片表面合格率的关键，尤其在精抛阶段的第二个步骤中，精抛压力设定为2-3bar，精抛时间设定为5-10min时有助于提高表面合格率，抛光片表面质量和几何参数控制得最好。
6英寸硅片进行粗抛光-粗抛光-精抛光加工。粗抛光由粗抛光机程序控制，精抛光由精抛光机程序控制。
在进行硅片单面无蜡抛光前，首先检查硅片批次，抛光压力和时间的设定，还要根据抛光前硅片硅片放入无蜡衬板的槽中后，露在外面的厚度不小于100um的原则选择无蜡衬板和无蜡衬垫等。本工艺的无蜡单面抛光采用与无蜡衬垫为一体式的无蜡衬板，将一体式无蜡衬板粘接固定在陶瓷盘上，将硅片装载到陶瓷盘上，依靠湿润的无蜡衬垫表面水的表面张力作用，使硅片紧紧地被吸附在软性的无蜡抛光垫上。
不同硅片可选用粗抛光、中抛光、精抛光中不同的组合抛光方式。粗抛光的去除量大于15um，粗抛光其目的是去除残留在硅片表面的机械损伤层；精抛光的去除量小于1um，精抛光可确保硅片表面有极高的表面纳米形貌特性。
在抛光过程中，抛光液的温度应控制在30-40℃范围内，整个抛光过程中的大盘温度控制在40-60℃范围内。抛光完毕后，卸载硅片，最后将硅片送去RCA清洗。
在本工艺中，为了提高抛光加工精度，正确选择、使用无蜡衬板和软性的无蜡衬垫起关键作用。
实施例：6英寸500μm厚的超高电阻率硅片无蜡抛光工艺过程如下：
实验硅片：6英寸区熔硅化腐片；晶向：P<100>；电阻率：12000-20000Ω·cm；厚度：520μm；数量：200片。
加工设备：无蜡单面抛光系统、倒片机、理片机。
辅助材料：粗抛光液、精抛光液、去离子水。
工艺参数：抛光液的温度为35℃，抛光机大盘温度在45℃。
粗抛光四个步骤中的压力、时间分别为：①、压力：2.55bar、抛光时间：3min；②、压力：3.45bar、抛光时间：20min；③、压力：1.25bar、抛光时间：15s；④、压力：1.25bar、抛光时间：15s。
精抛光四个步骤中的压力、时间分别为：①、压力：1.55bar、抛光时间：1.5min；②、压力：2.45bar、抛光时间：7min；③、压力：1.25bar、抛光时间：15s；④、压力：1.25bar、抛光时间：15s。
抛光过程：将一体式无蜡衬板粘在陶瓷盘上，然后将陶瓷盘置于手推车上，在冲洗区刷洗陶瓷盘，装载硅化腐片。硅化腐片上载完毕后，用手将一体式无蜡衬板中多余的水分挤出，最后将整个无蜡衬板擦拭干净，确认不会有硅化腐片从衬板槽内跑出，按照四个步骤设定粗抛光和精抛光的抛光参数进行单面无蜡自动抛光。抛光完毕，卸片后进行RCA清洗，再送去检验。
6英寸超高电阻率硅片需要达到的各种参数指标如下表：
结果：经检测后，6英寸超高电阻率硅片实际参数指标如下表：
Claims (1)
1.一种超高电阻率硅抛光片的抛光工艺，其特征在于：该工艺采用无蜡单面抛光，抛光包括粗抛光和精抛光，粗抛光和精抛光分别按照四个步骤进行，每个步骤设定的参数如下：
粗抛光：
①、设定抛光时间：2-4min；压力：2-3bar；使用粗抛光液进行抛光；
②、设定抛光时间：15-25min；压力：3-4bar；使用粗抛光液进行抛光；
③、设定抛光时间：10-20s；压力：1-2bar；使用去离子水进行抛光；
④、设定抛光时间：10-20s；压力：1-2bar；使用去离子水进行抛光；
精抛光：
①、设定抛光时间：1-2min；压力：1-2bar；使用精抛光液进行抛光；
②、设定抛光时间：5-10min；压力：2-3bar；使用精抛光液进行抛光；
③、设定抛光时间：10-20s；压力：1-2bar；使用去离子水进行抛光；
④、设定抛光时间：10-20s；压力：1-2bar；使用去离子水进行抛光；
抛光液的温度控制在30-40℃范围内，整个抛光过程中的大盘温度控制在40-60℃范围内。
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Address after: 214200 Dongjia Avenue, Yixing Economic and Technological Development Zone, Wuxi City, Jiangsu Province Patentee after: Zhonghuan Leading Semiconductor Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Patentee after: TIANJIN ZHONGHUAN ADVANCED MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 214200 Dongjia Avenue, Yixing Economic and Technological Development Zone, Wuxi City, Jiangsu Province Patentee before: Zhonghuan leading semiconductor materials Co.,Ltd. Country or region before: China Patentee before: TIANJIN ZHONGHUAN ADVANCED MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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