CN112846948B - 一种晶圆表面的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种晶圆表面的加工方法,包括以下步骤:(1)将保护胶涂覆在晶圆的正面;(2)对晶圆背面进行第一次研磨,所述研磨液中分散有8~10nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为9~12;(3)对晶圆背面进行第二次研磨,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为9~12,(4)去除晶圆正面的保护胶,对晶圆正面进行第三次研磨,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为9~12。本发明的晶圆表面的加工方法通过对晶圆背面进行两次研磨并且控制研磨液的pH和研磨粒子的粒径,制备得到的晶圆表面无腐蚀,表面平整光滑且无划痕。
Description
技术领域
本发明属于半导体加工技术领域,具体涉及一种晶圆表面的加工方法。
背景技术
随着超大规模集成电路的飞速发展,集成电路制造工艺变得越来越复杂和精细,为了提高集成度,降低制造成本,半导体器件的尺寸日益减小,平面布线已难以满足半导体器件高密度分布的要求,采用多层布线技术来提高半导体器件的集成密度已成为发展趋势之一,其中,化学机械研磨(CMP,Chemical Mechanical Polishing)技术是半导体制造过程中的重要工艺步骤之一。
化学机械研磨中所使用的设备主要包括研磨头(head)和研磨台(platen),所述研磨台上设置有研磨垫(pad)。在化学机械研磨过程中,需要加入研磨液(slurry)和研磨粒子,随着研磨垫与待研磨晶圆之间的相对运动,实现待研磨晶圆的研磨,形成平坦的表面。由于晶圆的材料和构造是二氧化硅基体中存在着镍、铁、铜等的金属层,这些金属层也要通过研磨进行抛光处理,但是二氧化硅基体和金属层的材质不同,在研磨过程中选择的研磨液(slurry)和研磨粒子不合适就会由于二氧化硅基体和金属层的研磨程度不一致导致表面的凹凸不平,还会导致金属层的腐蚀。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种晶圆表面的加工方法。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:一种晶圆表面的加工方法,所述方法包括以下步骤:
(1)将保护胶涂覆在晶圆的正面;
(2)对晶圆背面进行第一次研磨,所述第一次研磨的研磨液为碱溶液,所述研磨液中分散有8~10nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为9~12,所述第一次研磨后对晶圆进行清洗;
(3)对晶圆背面进行第二次研磨,所述第二次研磨的研磨液为碱溶液,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为9~12,所述第二次研磨后对晶圆进行清洗;
(4)去除晶圆正面的保护胶,对晶圆正面进行第三次研磨,所述第三次研磨的研磨液为碱溶液,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为9~12,所述第三次研磨后对晶圆进行清洗。
上述晶圆表面的加工方法通过对晶圆背面进行两次研磨并且控制研磨液的pH和研磨粒子的粒径,制备得到的晶圆表面无腐蚀,表面平整光滑且无划痕。
优选地,所述碱溶液为氨水或者氢氧化钠溶液。
优选地,所述步骤(2)中,所述第一次研磨的研磨液的pH为10~12。
发明人经过研究发现,当第一次研磨的研磨液的pH为10~12时,研磨过程中对金属层不产生腐蚀,制备得到的晶圆表面平整光滑且无划痕。
优选地,所述步骤(3)中,所述第二次研磨的研磨液的pH为10~12。
发明人经过研究发现,当第二次研磨的研磨液的pH为10~12时,研磨过程中对金属层不产生腐蚀,制备得到的晶圆表面平整光滑且无划痕。
优选地,所述步骤(4)中,所述第三次研磨的研磨液的pH为10~12。
发明人经过研究发现,当第三次研磨的研磨液的pH为10~12时,研磨过程中对金属层不产生腐蚀,制备得到的晶圆表面平整光滑且无划痕。
优选地,所述步骤(2)中,所述第一次研磨的时间为12~18分钟。
优选地,所述步骤(2)中,所述第一次研磨的时间为15分钟。
优选地,所述步骤(4)中,所述第三次研磨的时间为2~3分钟。
发明人经过研究发现,当第三次研磨的时间为2~3分钟能够使得晶圆表面的二氧化硅基体和金属层更平齐。
优选地,所述第一次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15~20分钟,所述第二次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15~20分钟,所述第三次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15~20分钟。
优选地,所述超声清洗后对晶圆进行烘干。
本发明的有益效果在于:本发明提供了一种晶圆表面的加工方法,本发明的晶圆表面的加工方法通过对晶圆背面进行两次研磨并且控制研磨液的pH和研磨粒子的粒径,制备得到的晶圆表面无腐蚀,表面平整光滑且无划痕。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点,下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
作为本发明实施例的一种晶圆表面的加工方法,所述方法包括以下步骤:
(1)将保护胶涂覆在晶圆的正面;
(2)对晶圆背面进行第一次研磨,所述第一次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有8~10nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为10,第一次研磨的时间为15分钟,第一次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干;
(3)对晶圆背面进行第二次研磨,所述第二次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为10,第二次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干;
(4)去除晶圆正面的保护胶,对晶圆正面进行第三次研磨,所述第三次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为10,所述第三次研磨的时间为2~3分钟,第三次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干。
实施例2
作为本发明实施例的一种晶圆表面的加工方法,所述方法包括以下步骤:
(1)将保护胶涂覆在晶圆的正面;
(2)对晶圆背面进行第一次研磨,所述第一次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有8~10nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为12,第一次研磨的时间为15分钟,第一次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干;
(3)对晶圆背面进行第二次研磨,所述第二次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为12,第二次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干;
(4)去除晶圆正面的保护胶,对晶圆正面进行第三次研磨,所述第三次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为12,所述第三次研磨的时间为2~3分钟,第三次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干。
实施例3
作为本发明实施例的一种晶圆表面的加工方法,所述方法包括以下步骤:
(1)将保护胶涂覆在晶圆的正面;
(2)对晶圆背面进行第一次研磨,所述第一次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有8~10nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为9,第一次研磨的时间为15分钟,第一次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干;
(3)对晶圆背面进行第二次研磨,所述第二次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为9,第二次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干;
(4)去除晶圆正面的保护胶,对晶圆正面进行第三次研磨,所述第三次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为9,所述第三次研磨的时间为2~3分钟,第三次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干。
对比例1
作为本发明对比例的一种晶圆表面的加工方法,所述方法包括以下步骤:
(1)将保护胶涂覆在晶圆的正面;
(2)对晶圆背面进行第一次研磨,所述第一次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有8~10nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为7,第一次研磨的时间为15分钟,第一次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干;
(3)对晶圆背面进行第二次研磨,所述第二次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为7,第二次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干;
(4)去除晶圆正面的保护胶,对晶圆正面进行第三次研磨,所述第三次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为7,所述第三次研磨的时间为2~3分钟,第三次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干。
对比例2
作为本发明对比例的一种晶圆表面的加工方法,所述方法包括以下步骤:
(1)将保护胶涂覆在晶圆的正面;
(2)对晶圆背面进行第一次研磨,所述第一次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有8~10nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为8,第一次研磨的时间为15分钟,第一次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干;
(3)对晶圆背面进行第二次研磨,所述第二次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为8,第二次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干;
(4)去除晶圆正面的保护胶,对晶圆正面进行第三次研磨,所述第三次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为8,所述第三次研磨的时间为2~3分钟,第三次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干。
对比例3
作为本发明对比例的一种晶圆表面的加工方法,所述方法包括以下步骤:
(1)将保护胶涂覆在晶圆的正面;
(2)对晶圆背面进行第一次研磨,所述第一次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有12~15nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为10,第一次研磨的时间为15分钟,第一次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干;
(3)对晶圆背面进行第二次研磨,所述第二次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为10,第二次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干;
(4)去除晶圆正面的保护胶,对晶圆正面进行第三次研磨,所述第三次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为10,所述第三次研磨的时间为2~3分钟,第三次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干。
对比例4
作为本发明对比例的一种晶圆表面的加工方法,所述方法包括以下步骤:
(1)将保护胶涂覆在晶圆的正面;
(2)对晶圆背面进行第一次研磨,所述第一次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为10,第一次研磨的时间为15分钟,第一次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干;
(3)对晶圆背面进行第二次研磨,所述第二次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为10,第二次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干;
(4)去除晶圆正面的保护胶,对晶圆正面进行第三次研磨,所述第三次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为10,所述第三次研磨的时间为2~3分钟,第三次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干。
对比例5
作为本发明对比例的一种晶圆表面的加工方法,所述方法包括以下步骤:
(1)将保护胶涂覆在晶圆的正面;
(2)对晶圆背面进行第一次研磨,所述第一次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有8~10nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为10,第一次研磨的时间为15分钟,第一次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干;
(3)对晶圆背面进行第二次研磨,所述第二次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有8~10nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为10,第二次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干;
(4)去除晶圆正面的保护胶,对晶圆正面进行第三次研磨,所述第三次研磨的研磨液为氨水,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为10,所述第三次研磨的时间为2~3分钟,第三次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15分钟,烘干。
效果例1
利用实施例1-实施例3、对比例1-对比例5的晶圆表面的加工方法加工晶圆,结果如表1所示。
表1晶圆表面的加工方法加工晶圆后的表面状况
通过比较实施例1-实施例3,对比例1-对比例2发现,当研磨液的pH为10~12时,晶圆表面的加工方法加工晶圆后表面无腐蚀,表面平整光滑且无划痕,但是当pH为7~8时,晶圆表面腐蚀较严重,加工得到的晶圆质量低。
通过比较实施例1、对比例3-对比例5发现,对比例的第一次研磨粒子的粒径为12~15nm时,会造成晶圆的金属层的损伤;第一次研磨粒子的粒径为3~5nm时,不能够对晶圆表面的二氧化硅基体起到研磨效果,会导致金属层下陷,表面有凹凸;当第二次研磨粒子的粒径为8~10nm时,虽然可以对晶圆表面的二氧化硅基体起到研磨效果,但是会会导致金属层下陷,表面有凹凸,说明必须对晶圆背面进行两次研磨,且精确控制研磨粒子的粒径才能够加工得到表面无腐蚀,表面平整光滑且无划痕的晶圆。
最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (4)
1.一种晶圆表面的加工方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)将保护胶涂覆在晶圆的正面;
(2)对晶圆背面进行第一次研磨,所述第一次研磨的研磨液为碱溶液,所述研磨液中分散有8~10nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为10~12,所述第一次研磨后对晶圆进行清洗;
(3)对晶圆背面进行第二次研磨,所述第二次研磨的研磨液为碱溶液,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为10~12,所述第二次研磨后对晶圆进行清洗;
(4)去除晶圆正面的保护胶,对晶圆正面进行第三次研磨,所述第三次研磨的研磨液为碱溶液,所述研磨液中分散有3~5nm的金刚石粉作为研磨粒子,所述研磨液的pH为10~12,所述第三次研磨后对晶圆进行清洗,
其中所述碱溶液为氨水或者氢氧化钠溶液,
所述步骤(2)中,所述第一次研磨的时间为12~18分钟,
所述步骤(4)中,所述第三次研磨的时间为2~3分钟。
2.根据权利要求1所述的加工方法,其特征在于,所述步骤(2)中,所述第一次研磨的时间为15分钟。
3.根据权利要求1所述的加工方法,其特征在于,所述第一次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15~20分钟,所述第二次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15~20分钟,所述第三次研磨后用去离子水对晶圆进行超声清洗15~20分钟。
4.根据权利要求3所述的加工方法,其特征在于,所述超声清洗后对晶圆进行烘干。
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