CN102019582B - 8英寸轻掺硅抛光片的抛光工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及8英寸轻掺硅抛光片的抛光工艺。本工艺采用有蜡单面抛光系统，包括两次粗抛光、一次中抛光和一次精抛光；每次抛光分为四个阶段，粗抛光每个阶段的抛光压力设定在1.5～2.2bar范围内；粗抛光四个阶段的总抛光时间设定在8～11min范围内；中抛光每个阶段的抛光压力设定在1.2～2.0bar范围内；中抛光四个阶段的总抛光时间设定在7～10min范围内；精抛光每个阶段的抛光压力设定在0.5～1bar范围内，精抛光四个阶段的总抛光时间设定在7～10min范围内。采取本工艺，提高了轻掺硅抛光片表面几何参数等质量指标，其指标均达到和超过行业标准，从而解决了采用传统工艺不适宜对8英寸轻掺硅抛光片进行抛光的技术难题。
Description
技术领域
本发明涉及用于半导体功率器件的硅片制造工艺，尤其涉及一种8英寸轻掺硅抛光片的抛光工艺。
背景技术
硅片抛光是利用化学和机械作用，最后消除硅片表面的损伤与变形层的操作。化学机械抛光综合了化学抛光无损伤和机械抛光易获平整、光亮表面的特点。在抛光过程中，化学腐蚀和机械摩擦两种作用就这样交替、循环地进行，达到去除硅片表面因前工序残余的机械损伤，从而获得一个平整、光亮、无损伤、几何精度高的镜面。
碱性二氧化硅抛光技术采用化学抛光和机械抛光，两者作用在抛光过程中，硅片表面与碱性抛光液的化学腐蚀反应生成可溶性的硅酸盐，通过细而柔软、带有负电荷的SiO2胶粒的吸附作用、硅片的表面与抛光布间的机械摩擦作用，使其反应物硅酸盐及时被除去。在抛光过程中，连续地对硅片表面进行化学、机械抛光，同时靠SiO2的吸附和碱性化学清洗作用，达到去除硅片表面应力损伤层及杂质沾污的抛光目的。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。
在研发大直径硅抛光片的抛光工艺中，遇到了几何参数难于控制的难题，如何有效地平衡机械作用与化学反应间的关系，既要摸索出适宜大直径轻掺硅片的抛光压力、时间，又要保证硅抛光片的表面质量。这给8英寸轻掺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一种8英寸轻掺硅抛光片的抛光工艺。本工艺采用有蜡单面抛光系统，有蜡单面抛光是将涂有蜡的硅片紧紧地与陶瓷盘结合在一起进行抛光加工。由于大直径轻掺硅片广泛应用于功率器件、IC制造等领域，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、时间等工艺参数的设定是满足工艺要求的关键。通过数次试验，终于摸索出适宜8英寸轻掺硅抛光片的抛光压力和抛光时间工艺参数。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案是：一种8英寸轻掺硅抛光片的抛光工艺，其特征在于：对8英寸轻掺硅抛光片进行两次粗抛光、一次中抛光、一次精抛光，共四次抛光过程；每次抛光过程分为四个阶段，其工艺步骤如下：
（1）、粗抛光加工：采用粗抛机进行两次粗抛光，每次粗抛光四个阶段中每个阶段的抛光压力在1.5～2.2bar范围内进行调整设定，每次粗抛光四个阶段的总抛光时间在8～11min范围内进行调整设定；
（2）、中抛光加工：采用中抛机进行一次中抛光，中抛光四个阶段中每个阶段的抛光压力在1.2～2.0bar范围内进行调整设定，中抛光四个阶段的总抛光时间在7～10min范围内进行调整设定；
（3）、精抛光加工：采用精抛机进行一次精抛光，精抛光四个阶段中每个阶段的抛光压力在0.5～1bar范围内进行调整设定，精抛光四个阶段的总抛光时间在7～10min范围内进行调整设定。
本发明所产生的有益效果是：采取本工艺，提高了轻掺硅抛光片表面几何参数等质量指标，其指标均达到和超过行业标准，从而解决了采用传统工艺不适宜对8英寸轻掺硅抛光片进行抛光的技术难题。本工艺的研发成功，为确保功率器件的性能和提高功率器件的高品质要求奠定了良好的基础。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明：
8英寸轻掺硅片进行两次粗抛光、一次中抛光、一次精抛光加工。粗抛光加工由粗抛光机程序控制，中抛光加工由中抛机程序控制，精抛光加工由精抛光机程序控制。
粗抛光的去除量大于15μm，粗抛光其目的是去除残留在硅片表面的机械损伤层；中抛光的去除量大于5μm，中抛光可保证硅片表面有极低的局部平整度及表面粗糙度；精抛光的去除量小于1μm，精抛光可确保硅片表面有极高的表面纳米形貌特性。
在本工艺中，为了提高抛光加工精度，关键是要正确选择抛光工艺条件中的抛光压力和抛光时间。
实施例：
8英寸725μm厚的轻掺硅片有蜡抛光工艺过程如下：
实验硅片：8英寸化腐片；电阻率：1-100Ω·cm；厚度为748μm，数量：48片；
加工设备：有蜡单面抛光系统、倒片机、理片机；
辅助材料：粗抛光液、中抛光液、精抛光液、去离子水；
工艺参数设定：
1、粗抛光：使用粗抛机，依次用粗抛光机-1和粗抛光机-2进行两次粗抛光，每次粗抛光分四个阶段设定工艺参数：第一阶段设定的抛光压力为1.5bar，抛光时间为15s；第二阶段设定的抛光压力为2.2bar，抛光时间为9min；第三阶段设定的抛光压力为1.75bar，抛光时间为30s；第四阶段设定的抛光压力为1.75bar，抛光时间为15s。经检验，每次粗抛光加工后的轻掺硅片平均去除量为 8μm。
2、中抛光：中抛光分四个阶段设定工艺参数：第一阶段设定的抛光压力为1.25bar，抛光时间为1.5min；第二阶段设定的抛光压力为1.45bar，抛光时间为5min；第三阶段设定的抛光压力为1.25bar，抛光时间为15s；第四阶段设定的抛光压力为1.25bar，抛光时间为15s。经检验，中抛光加工后的轻掺硅片平均去除量为 6um。
3、精抛光：精抛光分四个阶段设定工艺参数：第一阶段设定的抛光压力为0.5bar，抛光时间为30s；第二阶段设定的抛光压力为0.75bar，抛光时间为6min；第三阶段设定的抛光压力为0.6 bar，抛光时间为15s；第四阶段设定的抛光压力为0.5bar，抛光时间为15s；经检验，精抛光加工后的轻掺硅片去除量为小于1μm。
抛光过程：将8英寸轻掺硅化腐片贴蜡粘在陶瓷盘上，再用机械手将陶瓷盘装载到抛光机上，装载完毕后按照以上设定的抛光参数进行单面有蜡自动抛光。抛光完毕后，卸片进行RCA清洗。8英寸轻掺硅片需要达到的各种参数指标见表1，经检测后，8英寸轻掺硅抛光片实际参数指标见表2。
其中：TTV为总厚度偏差； TIR为平整度；颗粒数表示清洁度。通过表1、表2中的参数指标可以看出：采取本工艺加工的8英寸轻掺硅抛光片各项参数指标均达到和超过客户要求的各种参数指标要求。因此，采取本工艺可获得高质量的大直径轻掺硅抛光片。
以上抛光工艺采用的抛光机均为本行业通用设备。
Claims (1)
1.一种8英寸轻掺硅抛光片的抛光工艺，其特征在于：对8英寸轻掺硅抛光片进行两次粗抛光、一次中抛光、一次精抛光，共四次抛光过程；每次抛光过程分为四个阶段，其工艺步骤如下：
（1）、粗抛光加工：采用粗抛机进行两次粗抛光，每次粗抛光四个阶段中每个阶段的抛光压力在1.5～2.2bar范围内进行调整设定，每次粗抛光四个阶段的总抛光时间在8～11min范围内进行调整设定；
（2）、中抛光加工：采用中抛机进行一次中抛光，中抛光四个阶段中每个阶段的抛光压力在1.2～2.0bar范围内进行调整设定，中抛光四个阶段的总抛光时间在7～10min范围内进行调整设定；
（3）、精抛光加工：采用精抛机进行一次精抛光，精抛光四个阶段中每个阶段的抛光压力在0.5～0.75bar范围内进行调整设定，精抛光四个阶段的总抛光时间设定在7min。
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