專利名稱：一種改善表面顆粒的重?fù)缴閱尉Ч杈A拋光片的拋光工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單晶硅晶圓拋光片的加工方法，特別涉及一種改善表面顆粒的重?fù)缴閱尉Ч杈A拋光片的拋光工藝，單晶硅晶圓拋光片主要應(yīng)用于功率器件和集成電路外延片用襯底材料。
背景技術(shù)：
隨著集成電路工藝技術(shù)的高速發(fā)展，各種新型器件和集成電路不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)代超大規(guī)模集成電路主要是采用直拉重?fù)诫s單晶硅拋光片經(jīng)外延后制備的外延片。其中選擇砷作為重?fù)絾尉Ч璧氖┲麟s質(zhì)，主要優(yōu)點(diǎn)有砷在硅中的溶解度大，易獲得更低電阻率的單晶；具有較大的分凝系數(shù)，在晶體中的分布均勻性也較好；在硅中擴(kuò)散系數(shù)小，可以避免或減少雜質(zhì)由硅襯底反擴(kuò)散，以保證獲得過(guò)渡層很窄和電阻率比較高的外延層；錯(cuò)配度較小，可提高晶體的完整性和成晶率等。因此砷作為理想的摻雜材料，其外延片越來(lái)越受到器件廠家的青睞。而作為外延的襯底材料，單晶硅拋光片的表面質(zhì)量直接關(guān)系到外延片的表面質(zhì)量和良率，因此對(duì)其要求越來(lái)越高。由于重?fù)诫s硅片其摻雜含量較高，所含的間隙雜質(zhì)和摻雜引起的晶格畸變相對(duì)較多，導(dǎo)致表面懸掛鍵、界面態(tài)相應(yīng)也較多，易產(chǎn)生表面化學(xué)或物理吸附外界的沾污，因此重?fù)綊伖庵苽溥^(guò)程中，對(duì)顆粒的控制一直是困擾著生產(chǎn)廠家的技術(shù)瓶頸難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用有蠟單面拋光機(jī)，提供一種改善表面顆粒的重?fù)缴閱尉Ч杈A拋光片的拋光工藝，通過(guò)該工藝制造的重?fù)缴閱尉Ч杈A拋光片可獲得粗糙度低和顆粒數(shù)少的高表面質(zhì)量。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案是一種改善表面顆粒的重?fù)缴閱尉Ч杈A拋光片的拋光工藝，其特征在于，本工藝采用有蠟貼片機(jī)將硅片貼在陶瓷盤上進(jìn)行拋光；拋光過(guò)程分成三個(gè)階段粗拋光階段、中拋光階段和精拋光階段，粗拋光階段、中拋光階段和精拋光階段又分別按四個(gè)步驟進(jìn)行，每個(gè)階段的每個(gè)步驟設(shè)定的拋光參數(shù)如下
粗拋光階段
步驟一、設(shè)定拋光時(shí)間l(T20s ;壓力4(T60kpa;大盤轉(zhuǎn)速25rpm;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速50rpm ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為2 4L/min ;冷卻水溫度設(shè)定18°C ；
步驟二、設(shè)定拋光時(shí)間8 12min;壓力10(T200kpa ;大盤轉(zhuǎn)速35rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速70rpm ;使用粗拋光液進(jìn)行拋光；流量為r8L/min ;冷卻水溫度設(shè)定18°C ；
步驟三、設(shè)定拋光時(shí)間2(T40s ;壓力4(T60kpa;大盤轉(zhuǎn)速25rpm;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速50rpm ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為2 4L/min ;冷卻水溫度設(shè)定18°C ；
步驟四、設(shè)定拋光時(shí)間l(T20s ;壓力4(T60kpa;大盤轉(zhuǎn)速25rpm;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速50rpm ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為2 4L/min ;冷卻水溫度設(shè)定18°C ；中拋光階段
步驟一、設(shè)定拋光時(shí)間l(T20s ;壓力47(T560kpa ;大盤轉(zhuǎn)速200rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速350rpm ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為12 14L/min ;冷卻水溫度設(shè)定28°C ；
步驟二、設(shè)定拋光時(shí)間5 8min ;壓力80(Tl200kpa ;大盤轉(zhuǎn)速300rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速470rpm ;使用中拋光液進(jìn)行拋光；流量為24 28L/min ;冷卻水溫度設(shè)定28°C ；
步驟三、設(shè)定拋光時(shí)間2(T40s ;壓力47(T560kpa ;大盤轉(zhuǎn)速200rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速350rpm ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為12 14L/min ;冷卻水溫度設(shè)定28°C ；
步驟四、設(shè)定拋光時(shí)間l(T20s ;壓力47(T560kpa ;大盤轉(zhuǎn)速200rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速350rpm ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為12 14L/min ;冷卻水溫度設(shè)定28°C ；
精拋光階段
步驟一、設(shè)定拋光時(shí)間l(T20s ;壓力8 12kpa ;大盤轉(zhuǎn)速13rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速27rpm ；使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為O. 8^1. 4L/min ;冷卻水溫度設(shè)定6°C ；
步驟二、設(shè)定拋光時(shí)間3 5min ;壓力22 47kpa ;大盤轉(zhuǎn)速18rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速32rpm ;使用精拋光液進(jìn)行拋光；流量為f 2L/min ;冷卻水溫度設(shè)定6°C ；
步驟三、設(shè)定拋光時(shí)間2(T40s ；;壓力8 12kpa ;大盤轉(zhuǎn)速13rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速27rpm ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為O. 8^1. 4L/min ;冷卻水溫度設(shè)定6°C ；
步驟四、設(shè)定拋光時(shí)間l(T20s ；;壓力8 12kpa ;大盤轉(zhuǎn)速13rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速27rpm ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為O. 8^1. 4L/min ;冷卻水溫度設(shè)定6°C。通過(guò)大量的試驗(yàn)研究分析得出上述工藝，通過(guò)加壓、加轉(zhuǎn)速、升溫加強(qiáng)中拋拋光過(guò)程的物理作用和通過(guò)加流量加強(qiáng)化學(xué)作用，實(shí)現(xiàn)其拋光過(guò)程物理化學(xué)平衡達(dá)到加強(qiáng)中拋光修復(fù)表面作用，有助于改善表面粗糙度；同時(shí)通過(guò)降壓、降轉(zhuǎn)速、降溫減弱中拋拋光過(guò)程的物理作用和通過(guò)減流量降低化學(xué)作用，實(shí)現(xiàn)其拋光過(guò)程物理化學(xué)平衡，達(dá)到減弱精拋光修復(fù)表面刻蝕作用，使硅片在拋光后能形成鈍化層，使后道易于清洗，有助于顆?？刂?。本發(fā)明有益效果是本工藝通過(guò)對(duì)每個(gè)步驟的拋光壓力、轉(zhuǎn)速、時(shí)間及流量等參數(shù)的控制，獲得的重慘神單晶娃晶圓拋光片一次合格率可以穩(wěn)定達(dá)到90%以上，從而解決了以往生產(chǎn)中存在顆粒超標(biāo)的難題，使大規(guī)模生產(chǎn)重?fù)缴閱尉Ч杈A拋光片成為現(xiàn)實(shí)，降低了成本，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。同時(shí)對(duì)器件與集成電路的電學(xué)性能和成品率有著重要的影響，本工藝技術(shù)對(duì)滿足器件和大規(guī)模集成電路對(duì)襯底硅片越來(lái)越高的要求具有重大意義和實(shí)用價(jià)值。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
實(shí)驗(yàn)硅片6英寸重?fù)缴楣杌?，電阻?· 002-0. 003 Ω . cm,厚度625 μ m,數(shù)量200 片。加工設(shè)備有蠟貼片機(jī)，單面拋光機(jī)，去蠟清洗機(jī)。輔助材料蠟、陶瓷盤、粗拋光液、中拋光液、精拋光液、粗拋光布、中拋光布、精拋
光布、去蠟劑、氨水、雙氧水、鹽酸、純水等。工藝參數(shù)拋光液的溫度為25°C，拋光機(jī)大盤溫度在45°C。粗拋光階段的每個(gè)步驟設(shè)定的拋光參數(shù)如下 步驟一、壓力50kpa ;大盤轉(zhuǎn)速25rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速50rpm ;拋光時(shí)間IOs ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量2. 3L/min ;冷卻水溫度設(shè)定18°C (升壓過(guò)渡過(guò)程)。步驟二、壓力130kpa ;大盤轉(zhuǎn)速35rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速70rpm ;拋光時(shí)間IOmin ;使用粗拋光液進(jìn)行拋光；流量4. 5L/min ;冷卻水溫度設(shè)定18°C (拋光過(guò)程)。步驟三、壓力50kpa ;大盤轉(zhuǎn)速25rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速50rpm ;拋光時(shí)間30s ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量2. 3L/min ;冷卻水溫度設(shè)定18°C (降壓過(guò)渡過(guò)程)。步驟四、壓力50kpa、大盤轉(zhuǎn)速25rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速50rpm ;拋光時(shí)間IOs ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量2. 3L/min ;冷卻水溫度設(shè)定18°C (開(kāi)啟噴淋水沖洗拋光頭)。中拋光階段的每個(gè)步驟設(shè)定的拋光參數(shù)如下
步驟一、壓力510kpa ;大盤轉(zhuǎn)速200rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速350rpm ;拋光時(shí)間IOs ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為12. 7L/min ;冷卻水溫度設(shè)定28°C (升壓過(guò)渡過(guò)程)。步驟二、壓力1130kpa ;大盤轉(zhuǎn)速300rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速470rpm ;拋光時(shí)間7min ；使用中拋光液進(jìn)行拋光；流量為24. 7L/min ;冷卻水溫度設(shè)定28°C (拋光過(guò)程)。步驟三、壓力500kpa ;大盤轉(zhuǎn)速200rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速350rpm ;拋光時(shí)間30s ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為12. 7L/min ;冷卻水溫度設(shè)定28°C (降壓過(guò)渡過(guò)程)。步驟四、壓力510kpa ;大盤轉(zhuǎn)速200rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速350rpm ;拋光時(shí)間IOs ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為12. 7L/min ;冷卻水溫度設(shè)定28°C (開(kāi)啟噴淋水沖洗拋光頭)。精拋光階段的每個(gè)步驟設(shè)定的拋光參數(shù)如下
步驟一、壓力Ilkpa ;大盤轉(zhuǎn)速13rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速27rpm ;拋光時(shí)間IOs ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為1. lL/min ;冷卻水溫度設(shè)定6°C (升壓過(guò)渡過(guò)程)。步驟二、壓力45kpa ;大盤轉(zhuǎn)速18rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速32rpm ;拋光時(shí)間5min ;使用精拋光液進(jìn)行拋光；流量為1. OL/min ;冷卻水溫度設(shè)定6°C (拋光過(guò)程)。步驟三、壓力Ilkpa ;大盤轉(zhuǎn)速13rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速27rpm ;拋光時(shí)間30s ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為1. lL/min ;冷卻水溫度設(shè)定6°C (降壓過(guò)渡過(guò)程)。步驟四、壓力Ilkpa ;大盤轉(zhuǎn)速13rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速27rpm ;拋光時(shí)間IOs ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為1. lL/min ;冷卻水溫度設(shè)定6°C (開(kāi)啟噴淋水沖洗拋光頭)。加工過(guò)程將干凈的重?fù)缴楣杌b入貼片機(jī)內(nèi)，貼片機(jī)自動(dòng)為重?fù)缴楣杌N蠟，陶瓷盤貼片結(jié)束進(jìn)入待拋狀態(tài)。單面拋光機(jī)進(jìn)行陶瓷盤的上載，進(jìn)行拋光。重?fù)缴楣杌瑨伖夂?，需要手?dòng)對(duì)重?fù)缴楣钂伖馄M(jìn)行剝離，硅拋光片從陶瓷盤鏟下后進(jìn)行去蠟清洗。對(duì)清洗后硅片進(jìn)行檢驗(yàn)在強(qiáng)光燈下目檢表面有無(wú)劃道、崩邊等不良；用ADE7200檢測(cè)幾何參數(shù)；用顆粒度檢測(cè)儀檢驗(yàn)表面潔凈度；用顯微鏡測(cè)量硅片表面粗糙度。經(jīng)檢驗(yàn)200片中合格197片，合格率為98. 5%，大于以往常規(guī)的95%合格率標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)施例通過(guò)檢測(cè)的技術(shù)指標(biāo)與所需求技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表I。表I
權(quán)利要求
1.一種改善表面顆粒的重?fù)缴閱尉Ч杈A拋光片的拋光工藝，其特征在于，本工藝使用有蠟貼片機(jī)將硅片貼在陶瓷盤上進(jìn)行拋光；拋光過(guò)程分成三個(gè)階段粗拋光階段、中拋光階段和精拋光階段，粗拋光階段、中拋光階段和精拋光階段又分別按四個(gè)步驟進(jìn)行，每個(gè)階段的每個(gè)步驟設(shè)定的拋光參數(shù)如下 粗拋光階段 步驟一、設(shè)定拋光時(shí)間l(T20s ;壓力4(T60kpa;大盤轉(zhuǎn)速25rpm;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速50rpm ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為2 4L/min ;冷卻水溫度設(shè)定18°C ； 步驟二、設(shè)定拋光時(shí)間8 12min;壓力10(T200kpa ;大盤轉(zhuǎn)速35rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速70rpm ;使用粗拋光液進(jìn)行拋光；流量為r8L/min ;冷卻水溫度設(shè)定18°C ； 步驟三、設(shè)定拋光時(shí)間2(T40s ;壓力4(T60kpa;大盤轉(zhuǎn)速25rpm;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速50rpm ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為2 4L/min ;冷卻水溫度設(shè)定18°C ； 步驟四、設(shè)定拋光時(shí)間l(T20s ;壓力4(T60kpa;大盤轉(zhuǎn)速25rpm;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速50rpm ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為2 4L/min ;冷卻水溫度設(shè)定18°C ； 中拋光階段 步驟一、設(shè)定拋光時(shí)間1(T20s ;壓力47(T560kpa;大盤轉(zhuǎn)速200rpm;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速350rpm ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為12 14L/min ;冷卻水溫度設(shè)定28°C ； 步驟二、設(shè)定拋光時(shí)間5 8min ;壓力80(Tl200kpa ;大盤轉(zhuǎn)速300rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速470rpm ;使用中拋光液進(jìn)行拋光；流量為24 28L/min ;冷卻水溫度設(shè)定28°C ； 步驟三、設(shè)定拋光時(shí)間2(T40s ;壓力47(T560kpa ;大盤轉(zhuǎn)速200rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速350rpm ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為12 14L/min ;冷卻水溫度設(shè)定28°C ； 步驟四、設(shè)定拋光時(shí)間1(T20s ;壓力47(T560kpa ;大盤轉(zhuǎn)速200rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速350rpm ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為12 14L/min ;冷卻水溫度設(shè)定28°C ； 精拋光階段 步驟一、設(shè)定拋光時(shí)間1(T20s ;壓力8 12kpa ;大盤轉(zhuǎn)速13rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速27rpm ；使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為0. 8^1. 4L/min ;冷卻水溫度設(shè)定6°C ； 步驟二、設(shè)定拋光時(shí)間3 5min ;壓力22 47kpa ;大盤轉(zhuǎn)速18rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速32rpm ;使用精拋光液進(jìn)行拋光；流量為f 2L/min ;冷卻水溫度設(shè)定6°C ； 步驟三、設(shè)定拋光時(shí)間2(T40s ；;壓力8 12kpa;大盤轉(zhuǎn)速13rpm;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速27rpm ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為0. 8^1. 4L/min ;冷卻水溫度設(shè)定6°C ； 步驟四、設(shè)定拋光時(shí)間1(T20s ；;壓力8 12kpa ;大盤轉(zhuǎn)速13rpm ;中心導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速27rpm ;使用去離子水進(jìn)行拋光；流量為0. 8^1. 4L/min ;冷卻水溫度設(shè)定6°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改善表面顆粒的重?fù)缴閱尉Ч杈A拋光片的拋光工藝。本工藝使用有蠟貼片機(jī)將硅片貼在陶瓷盤上進(jìn)行拋光；拋光過(guò)程分成三個(gè)階段粗拋光階段、中拋光階段和精拋光階段，粗拋光階段、中拋光階段和精拋光階段又分別按四個(gè)步驟進(jìn)行。本工藝通過(guò)對(duì)每個(gè)步驟的拋光壓力、轉(zhuǎn)速、時(shí)間及流量等參數(shù)的控制，獲得的重?fù)缴閱尉Ч杈A拋光片一次合格率可以穩(wěn)定達(dá)到90％以上，從而解決了以往生產(chǎn)中存在顆粒超標(biāo)的難題，使大規(guī)模生產(chǎn)重?fù)缴楣杈A拋光片成為現(xiàn)實(shí)，降低了成本，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。同時(shí)對(duì)器件與集成電路的電學(xué)性能和成品率有著重要的影響，本工藝對(duì)滿足器件和大規(guī)模集成電路對(duì)襯底硅片越來(lái)越高的要求具有重大意義和實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)B24B37/02GK103009234SQ20121053469
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者孫晨光, 曲濤, 垢建秋, 韓貴祥, 張俊生 申請(qǐng)人:天津中環(huán)領(lǐng)先材料技術(shù)有限公司