[发明专利]用于半导体晶片抛光的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于抛光半导体晶片的方法。

背景技术

半导体晶片、尤其是硅晶片、被用于制作诸如微处理器或存储芯片的大规模集成电子元器件。在此情况下，对于要在其上生产电子元器件的硅晶片的正面的平整度有特别的严格要求。在元器件制作期间，为了最大程度地减少硅晶片在曝光过程(平版印刷术)中和中间抛光处理过程(“化学机械抛光”，CMP)中的一些问题，这种要求很有必要。

对半导体晶片的表面进行抛光是为了实现从半导体晶片的表面除去材料的目的，以便形成尽可能均匀的平面表面。其结果是，可以除去不需要的表面形貌和表面缺陷，如粗糙表面、晶格损坏或划痕，并可为后续的进一步加工获得均匀的表面。

因此，根据现有技术，在研磨、清洗和蚀刻步骤后，半导体晶片的表面通过去除材料式抛光变得平滑。

在双面抛光(DSP)的情况下，半导体晶片被松散地引入到所谓的载体中，并在正面和背面上同时抛光，抛光的方式是借助于抛光溶胶，“自由漂浮”在抛光垫覆盖的上抛光板和下抛光板之间。支撑部件提供能将半导体晶片压在抛光支撑部件上的可控压力。

在现有技术中，通过晶片和抛光垫之间在压力下的相对运动以及所提供的抛光剂(浆液)进行抛光。抛光剂例如可以是胶态分散的二氧化硅溶胶。抛光垫不含研磨剂。然后，二氧化硅溶胶的机械研磨作用和碱性抛光剂的化学侵蚀的组合作用使材料得以清除，从而导致晶片表面变平滑。

硅晶片DSP的一个示范性实施方案已在US 2003054650A中公开。用于这类DSP抛光的合适装置已在DE 100 07 390A1中给出。

相比之下，在CMP抛光的情况下，只有正面被抛光，例如通过软抛光垫。

在传统的抛光剂制备方法中，抛光剂组分以浓缩液和/或固体得到。然而，固体一般要在用于单独的制备步骤之前用超纯水溶解。这些抛光剂组分和超纯水在主要的制备步骤中进一步处理，以形成成品的抛光剂或形成部分混合物。这样制得的溶液通常临时贮存在合适的容器中。待用的混合物通过环形管线输送给消耗装置。然后通过支线抽出抛光剂用于工艺步骤。随后丢弃用过的抛光剂。

传统上，除了胶态分散的二氧化硅溶胶还使用碱性缓冲液，例如K₂CO₃或KOH溶液。

在现有技术已知的应用中，人们怀疑碱性缓冲液会在半导体晶片上导致金属污染。

发明内容

本发明的目的是为了避免这一点。

本发明涉及用于抛光半导体晶片的方法，其使用含结合在抛光垫中的研磨材料的抛光垫，并且提供碱性抛光剂，其中抛光过程中抛光剂的体积流速大于或等于5升/分钟，并且抛光剂在抛光剂回路中循环。

碱性抛光剂优选含有诸如以下化合物的超纯水或去离子水：碳酸钠(Na₂CO)、碳酸钾(K₂CO₃)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化铵(NH₄OH)、四甲基氢氧化铵(TMAH)、或这些化合物的任何所需混合物。

尤其优选使用TMAH。

抛光剂的pH值优选10～12。

抛光剂溶液中所述化合物的比例优选为0.01～10wt％，尤其优选0.01～0.2wt％。

抛光剂溶液可以进一步含有一种或多种其它的添加剂，例如诸如润湿剂和表面活性剂的表面活性添加剂、起保护性胶体作用的稳定剂、防腐剂、抗微生物剂、醇和络合剂。

在此情况下，抛光剂中不含固体。

抛光剂还可以是含研磨剂的悬浮液。

抛光剂悬浮液中研磨材料的比例优选为0.25～20wt％，尤其优选0.25～1wt％。

研磨物颗粒的粒径分布优选明显为单峰的。

平均粒径为5～300nm，尤其优选5～50nm。

研磨材料优选由一种或多种以下元素的氧化物组成：铝、铈或硅。

尤其优选含有胶态分散的氧化硅的抛光剂悬浮液。

硅晶片或者可以借助抛光头将待抛光侧面压在抛光板上的抛光垫上，并以这种方法进行抛光，或者，以载体引导的方式进行自由漂浮式双面抛光。

在用抛光头抛光情况下，后者还优选包括从侧面包围基底，并防止其在抛光过程中从抛光头滑脱的固定环(retainer ring)。

在新型的抛光头中，远离抛光垫的硅晶片侧面位于传递所施加抛光压力的弹性膜上。该膜是可能再分为形成气体或液体缓冲体的室系统的一部分。

然而，抛光头还可以用于用弹性支架(“背垫”)代替膜的应用。