CN114800220A - 二氧化硅膜层的抛光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种二氧化硅膜层的抛光方法，该方法包括：获取一外延片，并在所述外延片上生长第一SiO2层，得到待抛光外延片；获取硅片或蓝宝石衬底，并在所述硅片或所述蓝宝石衬底上生长第二SiO2层；将生长有所述第二SiO2层的多片所述硅片或所述蓝宝石衬底粘合在抛光垫或抛光盘上，所述硅片或所述蓝宝石衬底远离所述第二SiO2层的一面为粘合面；将粘合后的抛光垫或抛光盘安装在抛光机上，开启抛光机对所述待抛光外延片进行抛光，以使所述第一SiO2层和所述第二SiO2层互抛。本发明提出的二氧化硅膜层的抛光方法，通过对SiO2层采用互抛的方式进行抛光以取代传统抛光方式，避免了不同SiO2膜层需要不同抛光垫、抛光参数的问题，减少了抛光工艺的复杂性，降低了抛光成本。

Description

二氧化硅膜层的抛光方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种二氧化硅膜层的抛光方法。
背景技术
化学机械抛光技术是芯片表面加工的关键技术之一，其借助抛光液的化学 腐蚀作用以及超微粒子的研磨作用，在被研磨的介质表面上形成光洁平坦的表 面。
在LED芯片行业，二氧化硅作为芯片的主要成本之一，制作SiO2层是很多 芯片的一种必要工序，例如红黄光GaAs LED倒装结构Mini或Mirco芯片均需 在特定的位置生长出SiO2膜层，生长SiO2膜层一般可采用化学气相沉积法或者 物理气相沉积法制得，并需采用化学机械抛光技术对SiO2膜层进行抛光。
然而，现有技术中，由于物理气相沉积法制得的SiO2在微观上为大量颗粒 连接在一起形成的SiO2薄膜，而气相沉积法制得的SiO2在微观上类似于层层铺 叠的片状薄膜，使得两种不同方法生长出的SiO2薄膜在同等抛光条件下的抛光 效果差异非常大，因此，为了获取所需的抛光效果，需针对不同的SiO2薄膜频 繁调节抛光参数以及选择不同的抛光物料，导致抛光工序复杂且抛光成本较高。
发明内容
基于此，本发明的目的是提出一种二氧化硅膜层的抛光方法，以解决传统 SiO2膜层抛光方法因SiO2膜层的生长条件不同导致的抛光工艺复杂以及抛光成 本较高的问题。
根据本发明提出的一种二氧化硅膜层的抛光方法，所述方法包括：
获取一外延片，并采用化学气相沉积法或物理气相沉积法在所述外延片上 生长出第一SiO2层，得到待抛光外延片；
获取硅片或蓝宝石衬底，并在所述硅片或所述蓝宝石衬底上生长第二SiO2层，所述第二SiO2层的生长方法与所述第一SiO2层相同；
将生长有所述第二SiO2层的多片所述硅片或所述蓝宝石衬底粘合在抛光垫 或抛光盘上，所述硅片或所述蓝宝石衬底远离所述第二SiO2层的一面为粘合面；
将粘合后的抛光垫或抛光盘安装在抛光机上，开启抛光机对所述待抛光外 延片进行抛光，以使所述第一SiO2层和所述第二SiO2层互抛。
进一步地，在开启抛光机对所述待抛光外延片进行抛光的步骤中：
所述抛光机的转速为20-40r/min。
进一步地，在开启抛光机对所述待抛光外延片进行抛光的步骤中：
所述第一SiO2层和所述第二SiO2层之间的抛光压力为0.1-1kgf。
进一步地，在开启抛光机对所述待抛光外延片进行抛光的步骤中：
所述抛光机的抛光时间为6-15min。
进一步地，所述第二SiO2层的厚度至少为所述第一SiO2层的厚度的两倍。
进一步地，所述第一SiO2层的厚度至少为1μm。
进一步地，在生长所述第一SiO2层或所述第二SiO2层的步骤中：
采用化学气相沉积法或者物理气相沉积法的生长温度均为220℃-300℃。
进一步地，在生长所述第一SiO2层或所述第二SiO2层的步骤中：
采用化学气相沉积法或者物理气相沉积法的沉积速率为
Figure BDA0003606021890000021
进一步地，所述将生长有所述第二SiO2层的多片所述硅片或所述蓝宝石衬 底粘合在抛光垫或抛光盘上的步骤包括：
采用高温蜡或双面热剥离胶将生长有所述第二SiO2层的多片所述硅片或所 述蓝宝石衬底粘合在抛光垫或抛光盘上。
与现有技术相比：通过在硅片或者蓝宝石衬底上生长第二SiO2层，且第二 SiO2层与第一SiO2层的生长方法相同，即第二SiO2层与第一SiO2层同时采用物 理气相沉积法或者化学气相沉积法制得，以保证第二SiO2层与第一SiO2层同为 颗粒状或片状薄膜，并将生长有第二SiO2层的硅片或者蓝宝石衬底粘贴在抛光 盘或者抛光垫上，粘合面为硅片或者蓝宝石衬底中远离第二SiO2层的那一面， 并将该抛光盘或者抛光垫安装在抛光机上，以开启抛光机使得第二SiO2层与第 一SiO2层进行互抛，以使芯片中的第一SiO2层能够以其成膜方式进行抛光逐层 退层，避免不同SiO2膜层需频繁调节抛光参数以及选择不同材质的抛光垫或抛 光盘，降低了SiO2膜层的抛光工艺复杂性，同时抛光过程中使用到的抛光垫或 者抛光盘以及硅片或者蓝宝石衬底均可重复使用，进一步降低了抛光成本。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描 述中变得明显，或通过本发明的实施例了解到。
附图说明
图1为本发明第一实施例提出的二氧化硅膜层的抛光方法的流程图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。 附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实 现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本 发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术 领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术 语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的 术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，所示为本发明提出的一种二氧化硅膜层的抛光方法的流程图， 该方法包括步骤S01至步骤S04，其中：
步骤S01：获取一外延片，并采用化学气相沉积法或物理气相沉积法在所述 外延片上生长出第一SiO2层，得到待抛光外延片；
在本步骤中，在获取外延片后，首先对外延片的表面进行清洗，以保证外 延片的表面洁净，而后利用蒸镀机或者CVD机台在清洗后的外延片表面生长第 一SiO2层，得到需要进行抛光的外延片，需要说明的是，采用蒸镀机设备对应 的即为物理气相沉积法，采用CVD机台对应的即为化学气相沉积法。
优选地，采用化学气相沉积法或者物理气相沉积法的生长温度均为220℃ -300℃，沉积速率为
Figure BDA0003606021890000041
步骤S02：获取硅片或蓝宝石衬底，并在所述硅片或所述蓝宝石衬底上生长 第二SiO2层，所述第二SiO2层的生长方法与所述第一SiO2层相同；
同样的道理，在本步骤中，在镀膜前，需要对蓝宝石衬底或硅片进行有机 清洗，以去除表面的脏污，以避免因蓝宝石衬底或硅片表面存在脏污而影响第 二SiO2层的附着力，而后采用与第一SiO2层同样的生长方法在蓝宝石衬底或硅 片上生长第二SiO2层，即第二SiO2层与第一SiO2层在微观上同为颗粒状或片状。
进一步地，由于二氧化硅的抛光过程会使得表面的材料不断被磨损，为了 提高第二SiO2层可供抛光的使用时间，第二SiO2层的厚度至少为所述第一SiO2层的厚度的两倍，即第二SiO2层的厚度远高于第一SiO2层的厚度，以使制作一 次含有第二SiO2层的硅片或蓝宝石衬底可抛光使用多次。
优选地，第一SiO2层的厚度至少为1微米。
步骤S03：将生长有所述第二SiO2层的多片所述硅片或所述蓝宝石衬底粘合 在抛光垫或抛光盘上，所述硅片或所述蓝宝石衬底远离所述第二SiO2层的一面 为粘合面；
具体地，在粘合过程中，由于硅片或者蓝宝石衬底的尺寸一般小于抛光垫 或抛光盘，因此需使用高温蜡或双面热剥离胶将多片Si片或蓝宝石衬底粘合在 抛光垫或抛光盘上，同时在粘合时每片硅片或蓝宝石衬底需均匀平整地贴合， 每片硅片或蓝宝石衬底之间不应有间隙，以保证抛光垫或者抛光盘在旋转时能 够无间歇地接触待抛光外延片。
步骤S04：将粘合后的抛光垫或抛光盘安装在抛光机上，开启抛光机对所述 待抛光外延片进行抛光，以使所述第一SiO2层和所述第二SiO2层互抛。
具体地，采用高温蜡或双面热剥离胶将生长有所述第二SiO2层的多片所述 硅片或所述蓝宝石衬底粘合在抛光垫或抛光盘上，在第一SiO2层和第二SiO2层 互抛的过程中，抛光机的转速可设置为20-40r/min，第一SiO2层和所述第二SiO2层之间的抛光压力可设置为0.1-1kgf，抛光时间可设置为6-15min，从而得到 所需抛光效果的二氧化硅膜层。
综上，根据上述的二氧化硅膜层的抛光方法，通过在硅片或者蓝宝石衬底 上生长第二SiO2层，且第二SiO2层与第一SiO2层的生长方法相同，即第二SiO2层与第一SiO2层同时采用物理气相沉积法或者化学气相沉积法制得，以保证第 二SiO2层与第一SiO2层同为颗粒状或片状薄膜，并将生长有第二SiO2层的硅片 或者蓝宝石衬底粘贴在抛光盘或者抛光垫上，粘合面为硅片或者蓝宝石衬底中 远离第二SiO2层的那一面，并将该抛光盘或者抛光垫安装在抛光机上，以开启 抛光机使得第二SiO2层与第一SiO2层进行互抛，以使芯片中的第一SiO2层能够 以其成膜方式进行抛光逐层退层，避免不同SiO2膜层需频繁调节抛光参数以及 选择不同材质的抛光垫或抛光盘，降低了SiO2膜层的抛光工艺复杂性，同时抛 光过程中使用到的抛光垫或者抛光盘以及硅片或者蓝宝石衬底均可重复使用， 进一步降低了抛光成本。
实施例1
获取一外延片，并采用化学气相沉积法在外延片上生长出第一SiO2层，CVD 机台的生长温度为250-270℃，沉积速率为
Figure BDA0003606021890000052
沉积时间为83.3min，得到 待抛光外延片，其中第一SiO2层的厚度约为1.5微米，而后获取一蓝宝石片， 并将蓝宝石片进行有机清洗15min，而后同样采用化学气相沉积法在清洗后的蓝 宝石片的表面生长第二SiO2层，生长温度和沉积速率相同，得到厚度约为20微 米的第二SiO2层，采用高温胶将生长有第二SiO2层的多片蓝宝石片粘合在抛光 垫，抛光机的转速设置为20r/min，第一SiO2层和第二SiO2层之间的抛光压力 为0.55kgf，抛光机的抛光时间为10.5min，测得抛光后的第一SiO2层表面的粗 糙度为487nm。
实施例2-7
如表1，对抛光机设置多种不同抛光转速，其他步骤采用与第一实施例完全 相同的抛光方法，以对第一SiO2层进行抛光，得到的抛光效果数据如下：
表1
Figure BDA0003606021890000051
Figure BDA0003606021890000061
需要说明的是，粗糙度超过500nm即表示抛光效果不合格，由表1结合第 一实施例可知，抛光机的转速在25-40r/min时，得到的第一SiO2层表面的粗 糙度Ra均在500nm以下，即抛光效果良好，抛光转速低于25r/min时，即为 19r/min时，第一SiO2层表面的粗糙度超过500nm，抛光转速高于40r/min时， 第一SiO2层表面在光照下可视异常，存在破损脱落现象，即表明此时第一SiO2层的粗糙度远高于500nm，抛光效果不合格。
实施例8-12
如表2，对抛光机设置多种不同抛光时间，抛光转速统一为30r/min，其 他步骤采用与第一实施例完全相同的抛光方法，以对第一SiO2层进行抛光，得 到的抛光效果数据如下：
表2
Figure BDA0003606021890000062
由表2可知，当抛光时间低于6min或超过15min时，抛光效果不合格，抛 光机对第一SiO2层的抛光时间在10.5-15min时，测得的第一SiO2层的表面的粗 糙度均在500nm以下，即抛光效果合格，且在抛光时间为15min时，抛光效果 最佳。
实施例13-17
如表3，对抛光机设置多种不同抛光压力，抛光转速统一为30r/min，抛 光时间统一为10.5min，其他步骤采用与第一实施例完全相同的抛光方法，以对 第一SiO2层进行抛光，得到的抛光效果数据如下：
Figure BDA0003606021890000071
由表3可知，当抛光压力不超过0.1kgf或高于1kgf时，对应的第一SiO2层的表面的粗糙度均超过了500nm，即抛光效果不合格，而当抛光压力在0.55-1 kgf时，粗糙度均小于500nm，即抛光压力在0.55-1kgf范围内时，抛光效果 均良好合格，其中，当抛光压力在1kgf时，粗糙度最低，抛光效果最佳。
实施例18-34
如表4，采用物理气相沉积法，并对抛光机采用多种不同的抛光转速、抛光 压力、抛光时间，其他步骤采用与第一实施例完全相同的抛光方法，以对第一 SiO2层进行抛光，得到的抛光效果数据如下：
Figure BDA0003606021890000072
Figure BDA0003606021890000081
由表4可知，抛光机在转速为25-40r/min时、或者抛光机对第一SiO2层 表面的抛光时间在6-15min时、或者第一SiO2层与第二SiO2层之间的抛光压力 在0.55-1kgf时，对应的第一SiO2层被抛光表面的粗糙度均在500nm以下，即 抛光效果合格，其中抛光转速在40r/min时、抛光时间在15min时、抛光压力 为1kgf时，对应的第一SiO2层被抛光表面的抛光效果最佳。同时可以直观看出， 无论是采用物理气相沉积法与采用化学气相沉积法生长出来的第一SiO2层，采 用相同抛光参数时，得到的第一SiO2层被抛光表面的粗糙度相差不大，即需确 保第二SiO2层与第一SiO2层相同生长方法的前提下，降低了抛光参数调节的复杂性。
综上，通过采用第二SiO2层与第一SiO2层进行互抛的新型抛光方式，以取 代采用抛光液结合抛光材料对二氧化硅膜层的传统抛光方式，无需频繁调节抛 光参数以及更换抛光材料，即可得到满足抛光效果的二氧化硅膜层，极大地降 低了抛光工序的复杂性，有利于抛光成本的下降，同时抛光过程中使用到的抛 光垫或者抛光盘以及硅片或者蓝宝石衬底均可重复使用，进一步降低了抛光成 本。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。

Claims (9)

1.一种二氧化硅膜层的抛光方法，其特征在于，所述方法包括：
获取一外延片，并采用化学气相沉积法或物理气相沉积法在所述外延片上生长出第一SiO2层，得到待抛光外延片；
获取硅片或蓝宝石衬底，并在所述硅片或所述蓝宝石衬底上生长第二SiO2层，所述第二SiO2层的生长方法与所述第一SiO2层相同；
将生长有所述第二SiO2层的多片所述硅片或所述蓝宝石衬底粘合在抛光垫或抛光盘上，所述硅片或所述蓝宝石衬底远离所述第二SiO2层的一面为粘合面；
将粘合后的抛光垫或抛光盘安装在抛光机上，开启抛光机对所述待抛光外延片进行抛光，以使所述第一SiO2层和所述第二SiO2层互抛。
2.根据权利要求1所述的二氧化硅膜层的抛光方法，其特征在于，在开启抛光机对所述待抛光外延片进行抛光的步骤中：
所述抛光机的转速为20-40r/min。
3.根据权利要求2所述的二氧化硅膜层的抛光方法，其特征在于，在开启抛光机对所述待抛光外延片进行抛光的步骤中：
所述第一SiO2层和所述第二SiO2层之间的抛光压力为0.1-1kgf。
4.根据权利要求2所述的二氧化硅膜层的抛光方法，其特征在于，在开启抛光机对所述待抛光外延片进行抛光的步骤中：
所述抛光机的抛光时间为6-15min。
5.根据权利要求1所述的二氧化硅膜层的抛光方法，其特征在于，所述第二SiO2层的厚度至少为所述第一SiO2层的厚度的两倍。
6.根据权利要求5所述的二氧化硅膜层的抛光方法，其特征在于，所述第一SiO2层的厚度至少为1μm。
7.根据权利要求6所述的二氧化硅膜层的抛光方法，其特征在于，在生长所述第一SiO2层或所述第二SiO2层的步骤中：
采用化学气相沉积法或者物理气相沉积法的生长温度均为220℃-300℃。
8.根据权利要求7所述的二氧化硅膜层的抛光方法，其特征在于，在生长所述第一SiO2层或所述第二SiO2层的步骤中：
采用化学气相沉积法或者物理气相沉积法的沉积速率为
Figure FDA0003606021880000021
9.根据权利要求1所述的二氧化硅膜层的抛光方法，其特征在于，所述将生长有所述第二SiO2层的多片所述硅片或所述蓝宝石衬底粘合在抛光垫或抛光盘上的步骤包括：
采用高温蜡或双面热剥离胶将生长有所述第二SiO2层的多片所述硅片或所述蓝宝石衬底粘合在抛光垫或抛光盘上。
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