[发明专利]一种获得亲水性表面的抛光硅片加工方法

说明书

本发明公开了一种获得亲水性表面的抛光硅片加工方法。该方法包括利用抛光布、抛光液对硅片进行化学机械抛光处理的过程，该过程包括粗抛步骤、中抛步骤和精抛步骤；粗抛步骤、中抛步骤和精抛步骤分别按四个阶段进行，其中，第一阶段至第三阶段均采用抛光液抛光，第四阶段均采用纯水进行抛光；中抛步骤和精抛步骤中所采用的研磨剂为平均粒径在3‑80nm的SiO₂颗粒的碱性抛光液，胶体状抛光原液用纯水进行稀释，稀释比例为1∶(20‑100)；精抛步骤的第四阶段抛光时间控制在0‑15s；在完成精抛步骤后，将抛光硅片浸泡到含有0.02％～1％表面活性剂的纯水中。采用本发明可获得亲水性的抛光片表面，改善硅片RCA清洗后的表面颗粒水平。

技术领域

本发明涉及一种获得亲水性表面的抛光硅片加工方法，属于半导体材料技术领域。

背景技术

半导体硅片是现代超大规模集成电路的主要衬底材料，一般通过单晶生长、滚磨、切片、倒角、研磨、腐蚀、背面处理(喷砂、多晶或二氧化硅的一种或多种)、抛光、清洗、检测与包装等工艺过程制造而成的集成电路级半导体硅片。利用化学机械抛光(Chemicalmechanical polishing，简称CMP)技术对硅片表面进行平坦化处理是目前最普遍的获得半导体材料表面的平整技术，已成为集成电路制造技术进入深亚微米以后技术时代必不可少的工艺步骤之一。化学机械抛光综合了化学抛光无损伤和机械抛光易获平整、光亮表面的特点。在硅片的抛光过程中，化学腐蚀和机械摩擦两种作用交替、循环地进行，达到去除硅片表面因前工序残余的机械损伤，从而获得一个平整、光亮、无损伤、几何精度高的镜面。

通常硅片的抛光可分为粗抛、中抛、精抛三个步骤。粗抛的目的是将研磨造成的损伤层和畸变层高效率的去除，并达到一定的平整度，对粗抛的要求是在保证平整度的情况下，实现高效率、高速率；中抛的主要任务是去除粗抛过程存在的损伤层，进一步改善硅片的平整度和降低硅片表面的粗糙度；而精抛的主要任务是去除中抛过程存在的损伤层，实现表面低粗糙度，且在强聚光照垂射下，无雾出现。精抛是硅片加工的最后一个环节，精抛结果的好坏直接影响到器件的电特性。

随着超大规模集成电路的发展，集成度的不断提高以及线宽的不断减小，硅片直径的增大，对硅片表面的完美性要求越来越高，抛光硅片的表面允许残留的颗粒数量和直径越来越小。抛光硅片表面的颗粒会引起后道器件图形缺陷、外延缺陷、影响布局的完整性，是高成品率的最大障碍。因此，硅片表面颗粒的控制，是硅片加工过程的关键。抛光硅片的表面颗粒水平与清洗机的清洗能力、环境的洁净度及化学气氛水平、装硅片的片盒洁净度以及硅片的抛光过程等因素相关。而经清洗后抛光硅片的表面颗粒水平与抛光完成后的表面是否呈亲水性有非常大的关系。如果硅片抛光完成后表面呈疏水性，含有少量抛光液的纯水在硅片表面容易凝结成水珠，在硅片表面不能形成水膜，会在硅片表面附着异物，硅片经RCA清洗液兆声清洗后表面的颗粒水平也大幅下降，同时抛光液中的强碱使硅片表面蚀刻不均造成雾度不均，严重时会产生SLURRYMARK(抛光液腐蚀硅片表面产生的痕迹)，给正常生产造成了极大困扰和良率损失，所以在硅片精抛完成后表面呈亲水性是极其重要的。

影响精抛完成后表面是否亲水的因素较多，如精抛布寿命、精抛光垫和精抛光液种类、精抛光液的配比、精抛布的预处理(“活化处理”)等等。目前，为了获得亲水性的抛光片表面，通常的做法是在精抛步骤的第四阶段增加活性剂抛光。但在实际的生产过程中，通过此方法获得的亲水性表面不是非常稳定，硅片表面经常呈半亲水半疏水状态(硅片表面的一部分呈现亲水性，而一部分呈现疏水性，尤其是硅片边缘部分)，颗粒良率的波动也较大。因此采用不同的抛光工艺方法对于抛光硅片的亲水性及硅片的表面颗粒水平有着很大的影响，抛光工艺有着不断改进和完善的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种获得亲水性表面的抛光硅片加工方法，以解决用现有抛光加工方法获得的亲水性表面不稳定的问题，从而提高抛光硅片表面的颗粒水平并提升产品的良率，该方法操作简单、有效、适合批量生产。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：