CN107953225A - 半导体晶圆的抛光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体晶圆的抛光方法，依次包括如下步骤：S1同时对半导体晶圆的正反两面进行初步抛光；S2在所述半导体晶圆的正反两面上分别形成环形氧化层，所述环形氧化层覆盖所述半导体晶圆正反两面靠近边缘的外圆周区域；S3对所述半导体晶圆的边缘进行镜面抛光，同时去除所述环形氧化层；S4对所述半导体晶圆的正面或正反两面进行镜面抛光。本发明可避免半导体晶圆表面靠近边缘的区域在边缘抛光步骤中的过度抛光，并且在半导体晶圆边缘抛光之后，环形氧化层会被完全去除，不会对后续的抛光步骤造成影响，方法简单、经济实用。

Description

半导体晶圆的抛光方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种半导体晶圆的抛光方法。
背景技术
半导体制造工艺中，晶圆的抛光通常需要经过如下几个步骤：
1、双面抛光，即同时对晶圆的正反两面进行抛光。
2、边缘抛光，即对晶圆的边缘部分进行局部的镜面抛光。
3、最终抛光，即对晶圆的正面或正反两面进行镜面抛光，直径在300mm以上的晶圆通常只对正面进行最终的镜面抛光。
步骤2通常是在步骤1之后进行，用于去除步骤1可能造成的晶圆边缘损伤。在步骤2中，抛光垫不仅与晶圆的边缘接触，常常还会与晶圆表面靠近边缘的区域接触，从而造成对晶圆表面靠近边缘的部分“过度抛光”。这种过度抛光会影响在晶圆上进行IC制造的产品良率，在被过度抛光的晶圆边缘附近会出现更多的失效裸芯。
公开号为JP2006237055A的专利文献提供了一种解决方法：在双面抛光后，利用一种树脂保护膜覆盖晶圆正反两面，从而可避免在边缘抛光时对晶圆表面靠近边缘的部分过度抛光。然而，这种方法成本较高，技术上的实现也比较困难。
因此，实有必要提供一种经济实用、易于实现的半导体晶圆抛光方法，以解决上述晶圆边缘区域“过度抛光”的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术，本发明的目的在于提供一种半导体晶圆的抛光方法，用于解决现有技术中晶圆抛光时边缘区域容易被过度抛光的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体晶圆的抛光方法，依次包括如下步骤：
S1同时对半导体晶圆的正反两面进行初步抛光；
S2在所述半导体晶圆的正反两面上分别形成环形氧化层，所述环形氧化层覆盖所述半导体晶圆正反两面靠近边缘的外圆周区域；
S3对所述半导体晶圆的边缘进行镜面抛光，同时去除所述环形氧化层；
S4对所述半导体晶圆的正面或正反两面进行镜面抛光。
优选地，步骤S1采用化学机械反应的方法进行初步抛光。
优选地，在步骤S1之后，对所述半导体晶圆的正反两面进行清洗。
优选地，步骤S2形成环形氧化层的方法为：在所述半导体晶圆正反两面靠近边缘的外圆周区域旋涂臭氧水。
进一步优选地，所述外圆周区域为圆环形；所述圆环形的外径与所述半导体晶圆相同，中心位于所述半导体晶圆的中心。
进一步优选地，旋涂臭氧水的厚度为0.1～20mm。
进一步优选地，旋涂的臭氧水浓度为5ppm～100ppm。
进一步优选地，步骤S2形成所述环形氧化层后，用去离子水对所述半导体晶圆正反两面进行冲洗。
进一步优选地，步骤S2后，对所述半导体晶圆进行干燥。
优选地，步骤S2中形成的环形氧化层的厚度为0.3～3nm。
优选地，步骤S3中，采用化学机械反应的方法进行镜面抛光。
优选地，步骤S4中，采用化学机械反应的方法分多步进行镜面抛光。
如上所述，本发明的半导体晶圆的抛光方法，具有以下有益效果：
本发明在半导体晶圆进行边缘抛光之前形成环形氧化层，覆盖所述半导体晶圆正反两面靠近边缘的外圆周区域，保护了半导体晶圆表面靠近边缘的部分，避免了该部分在半导体晶圆边缘抛光步骤中被过度抛光，有利于提高半导体晶圆外圆周区域的平整度。在半导体晶圆边缘抛光之后，环形氧化层会被完全去除，不会对后续的抛光步骤造成影响。本发明的技术方案相对于现有技术更加经济实用，易于实现。
附图说明
图1显示为本发明提供的半导体晶圆的抛光方法的流程示意图。
图2a和图2b显示为本发明实施例中完成步骤S2之后半导体晶圆正面和反面的示意图。
元件标号说明
S1-S4 步骤
100 半导体晶圆
200 环形氧化层
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图1，本发明提供一种半导体晶圆的抛光方法，依次包括如下步骤：
S1 同时对半导体晶圆的正反两面进行初步抛光；
S2 在所述半导体晶圆的正反两面上分别形成环形氧化层，所述环形氧化层覆盖所述半导体晶圆正反两面靠近边缘的外圆周区域；
S3 对所述半导体晶圆的边缘进行镜面抛光，同时去除所述环形氧化层；
S4 对所述半导体晶圆的正面或正反两面进行镜面抛光。
本发明在半导体晶圆进行边缘抛光之前进行清洗并形成环形氧化层，可以保护晶圆表面靠近边缘的区域，避免了该区域在晶圆边缘抛光步骤中被过度抛光，且该环形氧化层在边缘抛光的同时被去除，不会对后续其他抛光步骤产生影响。
其中，所述半导体晶圆可以是6英寸、8英寸、12英寸、18英寸或更大尺寸的半导体晶圆。
具体地，步骤S1优选采用化学机械反应的方法同时对半导体晶圆的正反两面进行初步抛光。采用化学机械反应的方法进行初步抛光，可以保证半导体晶圆的平整度，改善半导体晶圆背面的粗糙度，去除半导体晶圆表面由于前序工艺产生的缺陷。该步骤可以同时对多片半导体晶圆进行，例如，可同时对2-50片半导体晶圆进行初步抛光。
具体地，步骤S1之后可以采用清洗机对所述半导体晶圆的正反两面进行清洗。
优选地，步骤S2形成环形氧化层的方法为：在所述半导体晶圆正反两面靠近边缘的外圆周区域旋涂臭氧水。
具体地，所述外圆周区域为圆环形；所述圆环形的外径与所述半导体晶圆相同，中心位于所述半导体晶圆的中心。
在本发明的一些优选实施例中，旋涂臭氧水的厚度为0.1～20mm，例如可以为10mm。臭氧水的浓度可以为5ppm～100ppm，例如可以为20ppm。
在本发明的一些优选实施例中，形成环形氧化层后，用去离子水对所述半导体晶圆正反两面进行冲洗。
作为本发明的优选方案，步骤S2中形成的环形氧化层的厚度为0.3～3nm。环形氧化层厚度的设计既要保证对半导体晶圆表面的保护效果，也要便于在边缘抛光之后能被完全去除。完成步骤S2之后，半导体晶圆的正面和反面如图2a和图2b所示，形成的环形氧化层分别覆盖所述半导体晶圆正反两面靠近边缘的外圆周区域。
在本发明的一些优选实施例中，步骤S2后，对所述半导体晶圆进行干燥。
在本发明的一些实施例中，步骤S2形成环形氧化层时，可以采用专用的环形氧化层形成工具。例如，可以是独立的环形氧化层形成工具，也可以是在生产线上作为双面抛光后清洗机的一个模块，或者是在生产线上作为边缘抛光设备的一个模块。
具体地，步骤S3中，采用化学机械反应的方法进行边缘抛光。该步骤用于改善边缘粗糙度以及去除边缘缺陷。在步骤S3结束后，所述环形氧化层会被完全去除。边缘镜面抛光的工艺在现有技术中较为成熟，故在此不作赘述。
具体地，步骤S4用于对半导体晶圆进行最终抛光，可采用化学机械反应的方法分多步进行镜面抛光，以确保晶圆表面的平整度，改善表面粗糙度，以及去除表面缺陷。由于在进行最终镜面抛光的半导体晶圆表面没有额外的化学氧化层，半导体材料的研磨去除率较高。
在本发明的一些实施例中，步骤S4可以分两步进行镜面抛光以达到工艺标准。通常直径在300mm以上的晶圆只对正面进行最终抛光。最终镜面抛光的工艺在现有技术中较为成熟，故在此不作赘述。
综上所述，本发明在半导体晶圆进行边缘抛光之前形成环形氧化层，覆盖所述半导体晶圆正反两面靠近边缘的外圆周区域，保护了半导体晶圆表面靠近边缘的部分，避免了该部分在边缘镜面抛光步骤中被过度抛光，有利于提高半导体晶圆外圆周区域的平整度。由于在半导体晶圆的边缘镜面抛光之后环形氧化层会被完全去除，不会对后续的抛光步骤造成影响，也不需要进行额外的清洗或其他表面处理，因此不会花费额外的时间和成本。此外，本发明还具有方法简单、经济实用等优点。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种半导体晶圆的抛光方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
S1同时对半导体晶圆的正反两面进行初步抛光；
S2在所述半导体晶圆的正反两面上分别形成环形氧化层，所述环形氧化层覆盖所述半导体晶圆正反两面靠近边缘的外圆周区域；
S3对所述半导体晶圆的边缘进行镜面抛光，同时去除所述环形氧化层；
S4对所述半导体晶圆的正面或正反两面进行镜面抛光。
2.根据权利要求1所述的半导体晶圆的抛光方法，其特征在于：步骤S1采用化学机械反应的方法进行初步抛光。
3.根据权利要求1所述的半导体晶圆的抛光方法，其特征在于：在步骤S1之后，对所述半导体晶圆的正反两面进行清洗。
4.根据权利要求1所述的半导体晶圆的抛光方法，其特征在于：步骤S2形成环形氧化层的方法为：在所述半导体晶圆正反两面靠近边缘的外圆周区域旋涂臭氧水。
5.根据权利要求1或4任一项所述的半导体晶圆的抛光方法，其特征在于：所述外圆周区域为圆环形；所述圆环形的外径与所述半导体晶圆相同，中心位于所述半导体晶圆的中心。
6.根据权利要求4所述的半导体晶圆的抛光方法，其特征在于：旋涂臭氧水的厚度为0.1～20mm。
7.根据权利要求4所述的半导体晶圆的抛光方法，其特征在于：旋涂的臭氧水浓度为5ppm～100ppm。
8.根据权利要求4所述的半导体晶圆的抛光方法，其特征在于：步骤S2形成所述环形氧化层后，用去离子水对所述半导体晶圆正反两面进行冲洗。
9.根据权利要求4所述的半导体晶圆的抛光方法，其特征在于：步骤S2后，对所述半导体晶圆进行干燥。
10.根据权利要求1所述的半导体晶圆的抛光方法，其特征在于：步骤S2中形成的环形氧化层的厚度为0.3～3nm。
11.根据权利要求1所述的半导体晶圆的抛光方法，其特征在于：步骤S3中，采用化学机械反应的方法进行镜面抛光。
12.根据权利要求1所述的半导体晶圆的抛光方法，其特征在于：步骤S4中，采用化学机械反应的方法分多步进行镜面抛光。
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