TW424031B - Method of manufacturing semiconductor wafer - Google Patents

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:-03 11 '<Γ Λ7 ______Β7_____ 五、發明説明（1 ) 發明背景 . 發明領域 本發明有關如矽，GaAs ，GaP或I nP製成之半 導體晶圓之製造方法》 相關技術說明 製造半導體晶圓之程序爲對單晶碇矽切片得到晶圓， 對各切片晶圓之周緣削圓，然後超拋光，酸蝕，並予以鏡 面拋光。 . 過程中，對切片晶圓之周綠削圓爲基本步驟。單晶矽 極硬而脆，除非各切片晶圓之周緣接受削圓程序，製造半 導體晶圓及裝置之過程中切片晶圓易裂或生屑，導致生產 量下降，而半導體裝置特性劣化。 削圓方法一般分爲化學法，其中將各晶圓周緣化學地 削圓，及機械法經由磨石將各晶圓周緣機械地削圓，隨著 晶圓直徑漸增之趨勢，已廣泛使用機械法，因產生晶圓具 一致品質及高尺寸正確性。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項，再填寫本頁) 若以機械法削圓晶圓之周緣，必須穩固支持晶圓。因 對晶圓之周緣削0，晶圓乃支持於其主表面。因此當支持 晶圓時，晶圓之表面易刮污。然而，因一裝置之圖案形成 於晶圓主表面上，晶圓之主表面須防止刮污。因此，晶圓 一般如下方式處理：首先，由單晶碇切片各晶圓後立即實 施削圓程序：完成削圓程序後，晶圓予以超抛光程序，其 中將晶圓主表面研磨使晶圓厚度均勻。經由超拋光程序* 本紙張尺度適用申國國家標準（〇阳）六4規格（210/297公嫠）_4_ ' mQ31 ·ι A7 ____B7_五、發明説明（2 ) 削圓程序中產生於晶圓主表面上之刮污可除去。 、 近來半導體裝置之集積程度增加，亟須改進各晶圓削 圓面之平滑性及尺寸正確性。習知上，經由含較小直徑磨 粒之磨石提高晶圓削圓面之平滑性，乃犧牲生產力，並經 由改進削圓機之精度及控制技蓋以提高晶圓削圓面之尺寸 正確性。 然而若接著削圓程序而超拋光，上述對削圓面之平滑 性及尺寸正確性之品質改進乃減少。即如圖1所示，進行 超拋光將削圓晶圓1置於一上超拋光轉檯2與一下超拋光 請 先 閲 讀 背 面 意 事 ， 項一J 再！ Η 裝 經濟部中央標隼扃貝工消费合作社印製 轉檯3間，包含超拋光液及磨粒 晶圓1與上超拋光轉槿2 2間及 間，然後晶圓1主表面於上超拋 3間受壓力作用而摩擦。過程中 。磨粒進入支持件4與晶圓1間 受研磨，使晶圓之周緣部形狀劣 磨粒較削圓所用者粗，故晶圓1 圓時不能達成高水準之晶圓1削 性。 因此|亟需一種製造半導體 程中達成晶圓削圓面之平滑性及 之混合物（ 晶圓1與下 光轉檯2與 使用支持件 ，故晶圓1 化》此外， 之削圓面更 圓面之平滑 晶圓之方法 尺寸正確性 研磨劑）加於 超拋光轉檯3 下超拋光轉檯 4支持晶圓1 之周緣部5亦 用於超拋光之 粗，結果，削 地及尺寸正確 ，可於削圓過 發明概述 鑒於前述，本發明一目的提供製造半導體晶圓之方法 ，可達成經由削圓程序晶圓削圓面之平滑性及尺寸正確性 本紙張尺度適用中國國家標皁（〇灿）以規格（210乂 297公浼）_5- 訂 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 03 l ^ A7 B7五、發明説明（3 ) 本發明人發現可於削圓程序前實施超拋光程序，而非 削圓程序後，因而解決以上問.題。本發明乃根據此發現。 根據本發明第一特性，提供製造半導體晶圓之方法中 ，於削圓程序之前實施超拋光程序。根據本發明第二特性 *提供製造半導體晶圓之方法中，包含步驟將單晶碇切片 取得晶圓；超拋光切片晶圓；削圓經超拋光之晶圓*以酸 蝕刻經削圓之晶圓；及鏡面拋光蝕刻晶圓。 因超抛光程序後削圓，製造之半導體晶圓於削圓程序 可達削圓表面之平滑性及尺寸正確性，並防止劣化。此外 ，因經超拋光之晶圓厚度均匀，另一優點爲削圓表面之尺 寸正確性可於後續削圓程序中輕易確保。削圓面之寬度（ 之後稱削圓寬度）通常介於400至5 OO/zm。削圓寬 度以圖2中尺寸a表示，圖2顯示晶圓1之部分截面。 .較佳地，予超拋光程序前使晶圓預先削圓處理。 超拋光程序前進行預先削圓程序之原因在於，若由單 晶碇切片晶圓後隨即進行超拋光，晶圓因具角緣於其圓周 ，故超拋光中晶圓易裂，因此，超拋光中產生之屑及裂痕 破壞晶圓。此外/相較接著削圓程序進行超抛光，完成超 拋光時晶圓之主表面平坦性明顯劣化。因此，執行預先削 圓程序，故防止晶圓生屑及裂痕。此外，隨此程序後，超 拋光中所達成晶圓主表面之平坦度可防止劣化。 就預先削圓程序，所用削圓程序於寬鬆品質下實施， 相較習知削圓程序所用"因此，可利用較低正確性及性能 本紙張k度適用中國國家標举·（ CNS )八4*見格（210 X297公釐6 _ " 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 4 03 1； - i A7 __B7_ 五、發明説明（4 ) 之低廉削圓機。當然，亦可用較高正確性及性能之一般用 削圓機。 較佳地，超拋光程序之前進行預先削圓程序中形成之 削圓表面寬度決定後，完成超拋光之最終削圓寬度至少爲 1 OOgm，較佳介於lOOjtzm至300/zm，此乃因 晶圓厚度隨超抛光進行時減少，因此削圓寬度亦減少。 此乃因若以預先削圓程序形成削圓寬度，故完成超拋 光時最終削圓寬度小於1 0 0 μιη，完成超拋光後晶圓之 主要表面之平坦性劣化仍大》此外，較佳完成超抛光後最 終削圓寬度不大於3 0 0 μιη之原因如下。當完成超拋光 時削圓寬度大至3 0 0 wm，經預先削圓所得削圓寬度可 視爲足夠。若實施預先削圓，使前圓寬度大於3 0 0 /zm ，加工時間太長，削圓寬度可能超過超抛光起以削圓所得 之削圓寬度。經預先削圓所得削圓寬度界定於使用完成超 拋光後之削圓寬度原因在於完成超拋光後上述範圍中之削 圓寬度必須留下。若削圓寬度界定於預先削圓本身後利用 削圓寬度，削圓寬度必須根據超拋光時除去量而改變。 此外，由晶圓削圓表面之平滑性及尺寸正確性來看， 於超抛光前實施預先削圓程序中形成削圓寬度較佳決定後 ，以預先削圓程序形成之削圓表面不會於超拋光後削圓完 成時留下。 尤佳地，完成超抛光後實施削圓，而未除去超拋光時 加至晶圓主表面之研磨劑剩餘。 本發明之方法中，完成超拋光後進行削圓，具有經超 本紙張尺度適用中國國家標準（〇^)八4規格（2丨0乂297公釐）_7 (請先閱讀背面之注意事¾.再填寫本頁) -裝. ，丁 ^'° ϊ4〇3 t Α7 ___ Β7 五、發明説明（5 ) 請 先 閲 .讀 背 之 注 意 事 項 填 寫 本 頁 拋光所得平滑表面之晶圓翠至削圓機中，其中晶圓之主.表 面受削圓機之晶圓支架夾持或由晶圓支架夾住。因此，晶 圓之超拋光主表面易刮傷，使晶圓生產量減少。爲解決以 上問題，利用之研磨劑包含磨粒作爲均爲細粒，並曾用於 超拋光程序中。 換言之，一般完成超拋光锋隨即以清潔程序清潔而除 去各晶圓表面上殘餘研磨劑。相對者，本發明中，超拋光 完成後未由晶圓除去研磨劑，而當研磨劑允許留於晶圓表 面上。完成削圓程序，除去研磨劑。根據此過程（如圖3 A )所示，實施削圓程序之條件爲晶圓1覆以研磨劑，如 研磨用之吸檯7，供研磨且與超拋光晶圓1之主要面未直 接觸。因此晶圓1主表面不受破壞影響，防止晶圓生產量 減少。 當進行削圓而未除去完成超拋光時留於晶圓主表面上 之研磨劑，晶圓較佳浸於過氧化氫水溶液中。 經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 研磨劑一般包含鹼性表面活化劑。此鹼性表面活化劑 用以蝕刻晶圓，並可能危險地污損晶圓。完成超抛光與除 去研磨劑間之時間愈長，危險損害之機率愈高。此外，當 完成超拋光與除去研磨劑間時間拉長使研磨劑乾燥，鹼性 表面活化劑與磨粒共結而必然弄污晶圓*因此必須防止附 於晶圓之研磨劑乾燥。 然而若完成超拋光後即刻削圓以防止晶圓主表面任何 損傷，於完成削圓後達成除去研磨劑，導致延遲除去研磨 劑。結果，研磨劑乾掉|鹼性表面活化劑易與磨粒共結。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2丨0X297公釐）_ 8 _ :\1:,4 4 03 1 A7 B7 .气 五、發明説明（6 ) 爲防止削圓前超拋光後研磨劑乾掉引起鹼性 活·化 經濟部中央標準局貝工消费合作杜印策 劑與磨粒共結，晶圓較佳浸入水中。尤其，若晶圓浸於過 氧化氫水溶液，可防止鹼性表面活化劑與磨粒共結，其乃 因研磨.劑乾燥引起同時*晶圓可靠地防止因鹼性表面活 化劑蝕刻反應而弄污》 以上功效源自晶圓表面因過氧化氫水溶液中氧之作用 而覆以一氧化膜。此氧化膜據信爲一保護膜，防止晶圓因 鹼性表面活化劑蝕刻而弄污》 過氧化氫水溶液濃度較佳介於0 . 5〜2 . 0 w t 。若濃度低於0 . 5w t %，形成氧化膜達成防污功效不 足。相反地，高達2.0%wt之濃度即足夠，由製造成 .本觀點超過2.Owt%之濃度不佳。. 浸入時間較佳介於1 0分至2 4小時。 至少須1 0分形成氧化膜成保護膜。即使晶圓浸入過 氧化氫水溶液中超過2 4小時，可得相同效果，但浸X超 過2 4小時降低生產力。 過氧化氫水溶液溫度（即處理溫度）較佳介於1 _ 3 5 °C。當過氧化氫水溶液溫度介於此範圍，即正常溫度 或室溫，即不需特別裝置進行溫度控制。 * 此外，後續削圓程序中，晶圓通過削圓機時間必須儘 量縮短以防止鹼性表面活化劑與磨粒因削圓中乾燥引起共 結。 根據本發明，可製造由矽，GaAs * GaP或 I η P製成之半導體晶圓》本發明尤適用製造半導體晶圓 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨ΟΧ29?公釐）_ g _ 4 2 4 〇 3 1 1 Α7 Β7 經濟部中央棹準局員工消費合作社印製 五、發明説明（7 ) ，其削圓面隨半導體裝置之集積程度增加須具較高平滑，性 及尺寸正確性。 根據本發明，製成之半導體晶圓不會造成削圓時所得 晶圓之削圓面之平滑性及尺寸正確性劣化。因此提供之半, 導體晶圓較習知方法製造之晶圓相比，具較高平滑性及尺 寸正確性之削圓面β 較佳實施例說明 以實例詳述本發明實施例β 根據本發明方法製造之矽晶圓（之後稱本發明製法） 。即矽晶圓由單晶矽碇切片，再予以超抛光及依序削圓。 測量各晶圓之削圓面之形狀及粗度。 分開地，以習知方法製成矽晶圓（之後稱習知製法） 。即由單晶矽碇切片矽晶圓，予以削圓，之後測量其削圓 面之粗度。接著，超拋光晶圓並測量各削圓面之粗度，亦 即測各削圓面之形狀0 圖4及5說明測量結果。 圖4 ( a )部顯示本發明製法之削圓程序後粗度變異 範圍及習知製法之削圓程序後之粗度變異範圍，圖、4 ( b )部爲習知製法之超拋光程序後粗度變異範圍。 圖5 ( a )顯示本發明製法所得削圓面之形狀，圖5 (b )顯示習知製法所得削圓面之形狀。 , 由圖4可見，如習知製法，若先削圓（粗度成圖4 ( a)範圍）再超拋光（粗度成圖4(b)範圍），削圓面 裝 訂 『喊 (请先閲讀背面之注意事項#':填寫本頁)

本紙ί長尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐L 4.2403 A7 B7 五、發明説明（8 ) 較完成削圓程序時爲粗。本發明製法中，超拋光先於削·圓 ’故削圓面之粗度等於習知製法削園程序所得者（粗度成 圖4(a)範圍〕。因此，根據本發明，削圓面較習知製 {請先閲讀背面之注^Η項再填寫本頁) 法所得平滑。 此外，由圖5可見，本發明製法製成之各晶圓周緣部 未見磨損（見圖5 (a))，而習知製法製成之各晶圓周 緣部有一些磨損（見圖5 (b)。結果証明本發明製法製 成各晶圓之削圓面尺寸正確性較習知法所得者高。 實例2 : 晶圓由單晶矽碇切片。晶圓分成二組。接著，第一組 之晶圓接受預先削圓程序，故削圓寬度成1 50//m，第 二組之晶圓接受預先削圓程序1而削圓寬度爲5 0 。 若以預先削圓程序形成之削圓面寬度定爲1 5 0 ，完 成超拋光後削圓寬度成1 0 0 。 接著預先削圓程序後，超拋光第一及第二組之矽晶圓 。接著，測量晶圓主表面之平坦性。 經濟部中央標準局貝工消费合作社印装 結果示於圖6。 圖6 ( a )顯示完成超拋光後具預先削圓寬度5 0 // m之晶圓主表面之平坦性變異範圍，而圖6 (b )爲完成 超拋光後具預先削圓寬度1 5 0 /zm之晶圓主表面平坦性 之變異範圍》 由圖6可見，當以預先削圓程序形成之削圓寬度爲 5 0 Mm，完成超抛光時晶圓主表面之平坦性劣化極危險 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210X297公蝥）_ 11 — α〇3 \ Λ7 Β7 五、發明説明（9 ) (見圖6 (a))。另者，當預先削圓程序形成之削圓，寬 度爲150//m，則防止晶圓主表面劣化（見圖6 (b) )。因此，若超拋光程序以前實施預先削圓而形成削圓寬 度決定使完成超拋光時削圓寬度至少爲1 0 0 ，可防 止完成超拋光時晶圓主表面之平坦性劣化。 實施3 : 矽晶圓由單晶矽碇切片，各晶圓接受預先削圓程序， 使削圓寬度成2 0 0 /zm，接著超抛光各晶圓。然後，.由 一些晶圓洗去研磨劑後並保留於其他上，各晶圓接受削圓 程序。完成削圓程序後，計算刮傷主表面之晶圓。 表1顯示結果。 由表1可見，若實施削圓而未洗去研磨劑而保留，可 防止主表面刮傷。 I ^ I裝 I 訂 ( 旅 . > !· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 本紙悵尺度通用中國國家標準（CNS)A4規格（2IOXM7公釐U 12 - /19 4〇3 1 A7 B7 五、發明説明（10) 表 研磨劑除去 研磨劑未除去 測試晶圓數 200 1000 刮傷晶圓數 83 3 刮傷產生比率 42¾ 0.3% I--------f i 丨· •ί.ί (請先閲讀背面之注意事項再填寫本貫) 經濟部中失標準局K工消费合作社印製 實施4 : 由單晶矽碇切片矽晶圓，各晶圓受到預先削圓，使削 寬度爲2 0 0 //m，各晶圓再超拋光。接著，未洗去研磨 劑，保留之。一些晶圓置於過氧化氫水溶液（1 . 〇wt %，室溫），其他於純水中，均經1 2小時，然後削圓晶 圓。完成削圓後計算污損晶圓。 結果7F於表2。 本纸张尺度適州中闯囤家標卒（CNS.) Λ4規格（2丨0X 297公釐）_ _ /： 9d〇3l ^ ϊ,- A7 B7 一__---- 一五、發明说明（u) 表 2 __-·*^**"""一— 浸於過氧化氫水 溶液中1 2小時 浸於純水中1 2 小時 測試晶圓數 300 298 污損晶圓數 0 176 污損產生比率 0¾ 59 % 由表2可見 當實施削圓程序 未除去研磨劑，完成 ---------{ J裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標率局*只工消费合作杜印製 超拋光後經1 2小時，若浸於過氧化氫水溶液中可防止晶 圓受污’即使1 2小時後再實施削圓。另者，當晶圓置於 純水中，一半以上晶圓受污。 本發明不限於上述例，其僅爲例示，與申請專利範圍 所述實質相同者且提供相似功效者均爲本發明之範圍。 例如，可使用習知削圓機或化學圓化以實施預先削圓 程序，如超拋光後削圓表面寬度成1 0 0 Am或以上。此 外，削圓面之形狀不受限制，削圓面可具任何形狀。 圖式簡要說明 圖1爲以超拋光引起晶圓周緣部不良效果之視圖； 本紙ift尺適用中囤國家標準< CNS ) A4規格（2丨0X297公釐）_ _ A7 —_B7 五、發明説明（12 ) 圓2說明晶圓之削圓面之寬度； 圖3 A及3 B說明以研磨劑提供晶圓主表面之保護； 圖4之表顯示實例1所測量削圓表面之粗度變異範圍 ，其中（a )部顯示本發明製法之削圓程序後之粗度變異 範圍及習知製法之削圓程序後之粗度，而（b )部顯示習 知製法之超抛光後粗度之變異範圍： 圖5顯示實例1所測量削圓表面之形狀，其中（a ) 部顯示本發明製法所得削圓面之形狀，（b)部顯示習知 製法所得削圓面之形狀；及 圖6顯示實例2所測量超拋光後晶圓主表面之平坦性 變異範圍，其中（a )部顯示以預先削圓形成削圓面之寬 度爲50之變異範圍。（b)部顯示以預先削圓形成 削圓面之寬度爲1 5 Ο μιη之變異範圍。 ^ 装— — — — 1— 訂 I, ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標率扃只工消费合作社印聚 本紙张尺度適圯中囤囤家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐）_ _

Claims (1)

1. 4 〇3. Α8 Β3 C8 D8 修正^ 煩請委思：明示® #··^本.^"c""( 十；in;:J^日所提之 1内容赴否准予修正， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 t、申請專利範圍 第8 6 1 Ο 6 7 5 9號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國88年12月修正 1 .—種製造半導體晶圓之方法|用於切片單晶碇> 包含至少一超拋光程序及一削圓程序，其特徵在於於該削 圓程序之前實施該超抛光程序。 2 . —種製造半導體晶圓之方法，包含步驟爲： 切片單晶碇而得一晶圓；. 超拋光經切片之晶圓； 削圓經超拋光之晶圓； 以酸蝕刻經削圓之晶圓；及 鏡面拋光經蝕刻之晶圓。 3.如申請專利範圍第1項之製造半導體晶圓之方法 ，其中完成超拋光程序後，實施削圓程序而不除去研磨劑 ，超拋光程序中研磨劑已施於晶圓表面並留於表面上。 4 .如申請專利範圍第2項之製造半導體晶圓之方法 ，其中完成超拋光程序後|實施削圓程序而不除去研磨劑 ’超拋光程序中研磨劑已施於晶圓表面並留於表面上。 5. 如申請專利範圍第3項之製造半導體晶圓之法， 其中完成超拋光程序後而削圓程序前將晶圓浸於過氧化氫 水溶液中。 6. 如申請專利範圍第4項之製造半導體晶圓之法’ 其中完成超拋光程序後而削圓程序前將晶圓浸於過氧化氫 水溶液中。 本紙浪尺度逍用中囷國家梂準（CNS ) Α4规格（2!0Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 42 4 03 1 .丨六、申請專利範圍 法 之 圓 晶 體 導 半 造 製 之。 項圓 1 晶 第體 圍導 範半 利矽 專爲 請圓 申晶 如體 .導 7 半 中 其 法 之 圓 晶 體 導 半 造 製 之。 項圓 2 晶 第體 圍導 範半 利矽 專爲 請圓 申晶 如體 導 8 半 中 其 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) V装 、-a- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 张 紙 本 ΜNs c 準 橾 家 國 國 中 I用 適 釐 公 7 9 2 424 〇3 1

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   4 〇3. Α8 Β3 C8 D8 修正^ 煩請委思：明示® #··^本.^"c""( 十；in;:J^日所提之 1内容赴否准予修正， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 t、申請專利範圍 第8 6 1 Ο 6 7 5 9號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國88年12月修正 1 .—種製造半導體晶圓之方法|用於切片單晶碇> 包含至少一超拋光程序及一削圓程序，其特徵在於於該削 圓程序之前實施該超抛光程序。 2 . —種製造半導體晶圓之方法，包含步驟爲： 切片單晶碇而得一晶圓；. 超拋光經切片之晶圓； 削圓經超拋光之晶圓； 以酸蝕刻經削圓之晶圓；及 鏡面拋光經蝕刻之晶圓。 3.如申請專利範圍第1項之製造半導體晶圓之方法 ，其中完成超拋光程序後，實施削圓程序而不除去研磨劑 ，超拋光程序中研磨劑已施於晶圓表面並留於表面上。 4 .如申請專利範圍第2項之製造半導體晶圓之方法 ，其中完成超拋光程序後|實施削圓程序而不除去研磨劑 ’超拋光程序中研磨劑已施於晶圓表面並留於表面上。 5. 如申請專利範圍第3項之製造半導體晶圓之法， 其中完成超拋光程序後而削圓程序前將晶圓浸於過氧化氫 水溶液中。 6. 如申請專利範圍第4項之製造半導體晶圓之法’ 其中完成超拋光程序後而削圓程序前將晶圓浸於過氧化氫 水溶液中。 本紙浪尺度逍用中囷國家梂準（CNS ) Α4规格（2!0Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)