CN107958835A - 一种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对所述半导体晶圆进行第一湿法清洗，同时在所述半导体晶圆的正反两面形成氧化层；S3对所述半导体晶圆的边缘部分进行镜面抛光；S4对所述半导体晶圆进行第二湿法清洗，同时去除覆盖在所述半导体晶圆上的氧化层；S5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，并且可提高最终镜面抛光的效率和平整度，方法简单、经济实用。

Description

一种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对所述半导体晶圆进行第一湿法清洗，同时在所述半导体晶圆的正反两面形成氧化层；
S3对所述半导体晶圆的边缘部分进行镜面抛光；
S4对所述半导体晶圆进行第二湿法清洗，同时去除覆盖在所述半导体晶圆上的氧化层；
S5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，步骤S2中，所述第一湿法清洗采用氨水和双氧水的混合液进行。
优选地，步骤S2中，在所述第一湿法清洗之前和之后，采用去离子水对所述半导体晶圆进行清洗。
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，在所述第一湿法清洗之前，采用氢氟酸清洗所述半导体晶圆。
优选地，步骤S2中，在所述第一湿法清洗之后，采用臭氧水清洗所述半导体晶圆。
优选地，步骤S2中形成的氧化层的厚度为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，所述第二湿法清洗依次包括步骤：采用氨水和双氧水的混合液进行清洗、采用盐酸和双氧水的混合液进行清洗、以及采用稀释的氢氟酸进行清洗。
进一步优选地，步骤S4中，在所述第二湿法清洗的每个步骤之前和之后，采用去离子水对所述半导体晶圆进行清洗。
优选地，步骤S4后，对所述半导体晶圆进行干燥。
优选地，步骤S5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进行清洗并形成氧化层，保护了晶圆表面靠近边缘的部分，避免了该部分在晶圆边缘抛光步骤中被过度抛光；在晶圆边缘抛光之后、最终镜面抛光之前对晶圆进行清洗并去除氧化层，由于边缘抛光后留在晶圆表面的金属杂质可以随着氧化层一并被去除，因此可以实现晶圆表面更为有效的金属清洁，清洗后晶圆表面没有额外的材料、杂质和缺陷，有利于提高后续镜面抛光的效率和平整度。此外，本发明还具有方法简单、经济实用等优点。
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2显示为本发明实施例中的第二湿法清洗的流程示意图。
元件标号说明
S1-S5 步骤
S401-S403 步骤
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对所述半导体晶圆进行第一湿法清洗，并在所述半导体晶圆的正反两面形成氧化层；
S3对所述半导体晶圆的边缘部分进行镜面抛光；
S4对所述半导体晶圆进行第二湿法清洗，同时去除覆盖在所述半导体晶圆上的氧化层；
S5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。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，可以保证晶圆的平整度，改善晶圆背面的粗糙度，去除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晶圆进行，例如，可同时对2-50片晶圆进行初步抛光。
具体地，步骤S2用于去除前序初步抛光产生的残留在晶圆上的研磨浆和缺陷，并在晶圆的整个表面，包括正面和反面，形成氧化层。其中，所述第一湿法清洗优选采用氨水和双氧水的混合液进行，即SC1清洗。SC1清洗可清洁晶圆表面，并可在晶圆表面形成氧化层。
在本发明的一些实施例中，可以采用湿法台在SC1清洗槽中进行所述第一湿法清洗。所述湿法台可以包括一个或多个SC1清洗槽，例如，可采用具有两个SC1清洗槽的湿法台。
在所述第一湿法清洗之前和之后，优选地，可以采用去离子水对所述半导体晶圆进行清洗。步骤S2之后，可以对清洗的所述半导体晶圆进行干燥。在本发明的一些实施例中，采用湿法台的DIW清洗槽进行去离子水清洗，例如可以在湿法台的SC1清洗槽之前和之后都设置DIW清洗槽，在将半导体晶圆从湿法台上卸载之前，可以采用旋转干燥法对清洗后的半导体晶圆进行干燥。
作为本发明的优选实施例，步骤S2中，可以在所述第一湿法清洗之前，采用氢氟酸清洗所述半导体晶圆。在氢氟酸清洗和SC1清洗之间采用去离子水清洗半导体晶圆。
作为本发明的优选实施例，步骤S2中，在所述第一湿法清洗之后，可以采用臭氧水清洗所述半导体晶圆。臭氧水清洗用于在晶圆表面形成氧化层。SC1清洗和臭氧水清洗之间采用去离子水清洗半导体晶圆。
具体地，步骤S2中形成的氧化层的厚度优选为0.3～3nm。氧化层厚度的设计既要保证在边缘抛光中对晶圆表面的保护效果，也要便于其在后续步骤中能被去除。
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。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用于去除边缘抛光残留的氧化层、研磨浆和晶圆表面的缺陷。其中，所述第二湿法清洗，如图2所示，优选地，依次包括步骤：S401采用氨水和双氧水的混合液进行清洗、S402采用盐酸和双氧水的混合液进行清洗、以及S403采用稀释的氢氟酸进行清洗。
在本发明的一些实施例中，可以采用湿法台进行所述第一湿法清洗。所述湿法台可以包括：SC1清洗槽、SC2清洗槽和DHF清洗槽。其中，SC1清洗槽用于通入氨水和双氧水的混合液进行半导体晶圆的清洗，SC1清洗槽可以有一个或多个，优选为两个；SC2清洗槽设置在SC1清洗槽之后，用于通入盐酸和双氧水的混合液进行半导体晶圆的清洗；DHF清洗槽用于通入稀释的氢氟酸进行清洗；DHF清洗可以在SC2清洗之后用DHF清洗槽进行，也可以在SC2清洗槽中通入稀释的氢氟酸进行。DHF清洗用于去除氧化层，从而确保从湿法台卸载的半导体晶圆上没有化学氧化层，同时也有利于金属杂质的去除。
在所述第二湿法清洗的每个步骤之前和之后，优选地，可以采用去离子水对所述半导体晶圆进行清洗。在步骤S4之后，可以对清洗的所述半导体晶圆进行干燥。在本发明的一些实施例中，采用湿法台的DIW清洗槽进行去离子水清洗，例如可以在湿法台的SC1清洗槽之前、SC1清洗槽与SC2清洗槽之间、以及SC2清洗槽之后设置多个DIW清洗槽，在将半导体晶圆从湿法台上卸载之前，可以采用旋转干燥法对清洗后的半导体晶圆进行干燥。
具体地，步骤S5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。优选地，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。
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，并且由于在第二湿法清洗的步骤中金属杂质连同氧化层一起被去除，最终抛光得到的半导体晶圆在表面纯净度方面的质量更高。
综上所述，本发明在半导体晶圆进行边缘抛光之前进行清洗并形成氧化层，保护了晶圆表面靠近边缘的部分，避免了该部分在晶圆边缘抛光步骤中被过度抛光；在晶圆边缘抛光之后、最终镜面抛光之前对晶圆进行清洗并去除氧化层，由于边缘抛光后留在晶圆表面的金属杂质可以随着氧化层一并被去除，因此可以实现晶圆表面更为有效的金属清洁，清洗后晶圆表面没有额外的材料、杂质和缺陷，有利于提高后续镜面抛光的效率和平整度。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 (13)

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对所述半导体晶圆进行第一湿法清洗，并在所述半导体晶圆的正反两面形成氧化层；
S3对所述半导体晶圆的边缘部分进行镜面抛光；
S4对所述半导体晶圆进行第二湿法清洗，同时去除覆盖在所述半导体晶圆上的氧化层；
S5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：步骤S2中，所述第一湿法清洗采用氨水和双氧水的混合液进行。
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中，在所述第一湿法清洗之前和之后，采用去离子水对所述半导体晶圆进行清洗。
5.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后，对所述半导体晶圆进行干燥。
6.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，在所述第一湿法清洗之前，采用氢氟酸清洗所述半导体晶圆。
7.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，在所述第一湿法清洗之后，采用臭氧水清洗所述半导体晶圆。
8.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中形成的氧化层的厚度为0.3～3nm。
9.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。
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S4中，所述第二湿法清洗依次包括步骤：采用氨水和双氧水的混合液进行清洗、采用盐酸和双氧水的混合液进行清洗、以及采用稀释的氢氟酸进行清洗。
11.根据权利要求10所述的半导体晶圆的抛光方法，其特征在于：步骤S4中，在所述第二湿法清洗的每个步骤之前和之后，采用去离子水对所述半导体晶圆进行清洗。
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后，对所述半导体晶圆进行干燥。
13.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S5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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