[发明专利]一种改善表面颗粒的重掺砷单晶硅晶圆抛光片的抛光工艺

说明书

技术领域

本发明涉及单晶硅晶圆抛光片的加工方法，特别涉及一种改善表面颗粒的重掺砷单晶硅晶圆抛光片的抛光工艺，单晶硅晶圆抛光片主要应用于功率器件和集成电路外延片用衬底材料。

背景技术

随着集成电路工艺技术的高速发展，各种新型器件和集成电路不断涌现，现代超大规模集成电路主要是采用直拉重掺杂单晶硅抛光片经外延后制备的外延片。其中选择砷作为重掺单晶硅的施主杂质，主要优点有：砷在硅中的溶解度大，易获得更低电阻率的单晶；具有较大的分凝系数，在晶体中的分布均匀性也较好；在硅中扩散系数小，可以避免或减少杂质由硅衬底反扩散，以保证获得过渡层很窄和电阻率比较高的外延层；错配度较小，可提高晶体的完整性和成晶率等。因此砷作为理想的掺杂材料，其外延片越来越受到器件厂家的青睐。

而作为外延的衬底材料，单晶硅抛光片的表面质量直接关系到外延片的表面质量和良率，因此对其要求越来越高。由于重掺杂硅片其掺杂含量较高，所含的间隙杂质和掺杂引起的晶格畸变相对较多，导致表面悬挂键、界面态相应也较多，易产生表面化学或物理吸附外界的沾污，因此重掺抛光制备过程中，对颗粒的控制一直是困扰着生产厂家的技术瓶颈难题。

发明内容

本发明的目的是利用有蜡单面抛光机，提供一种改善表面颗粒的重掺砷单晶硅晶圆抛光片的抛光工艺，通过该工艺制造的重掺砷单晶硅晶圆抛光片可获得粗糙度低和颗粒数少的高表面质量。

本发明为实现上述目的采取的技术方案是：一种改善表面颗粒的重掺砷单晶硅晶圆抛光片的抛光工艺，其特征在于，本工艺采用有蜡贴片机将硅片贴在陶瓷盘上进行抛光；抛光过程分成三个阶段：粗抛光阶段、中抛光阶段和精抛光阶段，粗抛光阶段、中抛光阶段和精抛光阶段又分别按四个步骤进行，每个阶段的每个步骤设定的抛光参数如下：

粗抛光阶段：

步骤一、设定抛光时间：10~20s；压力40~60kpa；大盘转速25rpm；中心导轮转速50rpm；使用去离子水进行抛光；流量为2~4L/min；冷却水温度设定18℃；

步骤二、设定抛光时间：8~12min；压力100~200kpa；大盘转速35rpm；中心导轮转速70rpm；使用粗抛光液进行抛光；流量为4~8L/min；冷却水温度设定18℃；

步骤三、设定抛光时间：20~40s；压力40~60kpa；大盘转速25rpm；中心导轮转速50rpm；使用去离子水进行抛光；流量为2~4L/min；冷却水温度设定18℃；

步骤四、设定抛光时间：10~20s；压力40~60kpa；大盘转速25rpm；中心导轮转速50rpm；使用去离子水进行抛光；流量为2~4L/min；冷却水温度设定18℃；

中抛光阶段：

步骤一、设定抛光时间：10~20s；压力470~560kpa；大盘转速200rpm；中心导轮转速350rpm；使用去离子水进行抛光；流量为12~14L/min；冷却水温度设定28℃；

步骤二、设定抛光时间：5~8min；压力800~1200kpa；大盘转速300rpm；中心导轮转速470rpm；使用中抛光液进行抛光；流量为24~28L/min；冷却水温度设定28℃；

步骤三、设定抛光时间：20~40s；压力470~560kpa；大盘转速200rpm；中心导轮转速350rpm；使用去离子水进行抛光；流量为12~14L/min；冷却水温度设定28℃；

步骤四、设定抛光时间：10~20s；压力470~560kpa；大盘转速200rpm；中心导轮转速350rpm；使用去离子水进行抛光；流量为12~14L/min；冷却水温度设定28℃；

精抛光阶段：

步骤一、设定抛光时间：10~20s；压力8~12kpa；大盘转速13rpm；中心导轮转速27rpm；使用去离子水进行抛光；流量为0.8~1.4L/min；冷却水温度设定6℃；

步骤二、设定抛光时间：3~5min；压力22~47kpa；大盘转速18rpm；中心导轮转速32rpm；使用精抛光液进行抛光；流量为1~2L/min；冷却水温度设定6℃；

步骤三、设定抛光时间：20~40s；；压力8~12kpa；大盘转速13rpm；中心导轮转速27rpm；使用去离子水进行抛光；流量为0.8~1.4L/min；冷却水温度设定6℃；

步骤四、设定抛光时间：10~20s；；压力8~12kpa；大盘转速13rpm；中心导轮转速27rpm；使用去离子水进行抛光；流量为0.8~1.4L/min；冷却水温度设定6℃。