[发明专利]一种大尺寸超硬衬底片快速抛光方法

说明书

本发明公开了一种大尺寸超硬衬底片的快速抛光方法，属于半导体衬底加工技术。本发明对大尺寸超硬衬底片采用三步化学机械抛光方法，通过增加两步采用不同粒径的钻石抛光液及不同抛光垫、不同碱性条件，控制抛光压盘的压力大小，实现对大尺寸超硬衬底片的快速抛光，获得面型较好的衬底抛光片，而且抛光后的衬底片平均厚度差小，弯曲翘曲度低。本方法工艺简单易操作。

技术领域

本发明涉及一种衬底抛光方法，尤其涉及一种大尺寸超硬衬底片快速抛光方法。

背景技术

衬底材料在半导体产业中是一种重要的上游产品，其通常的制备方式是经过晶体生长得到晶锭，晶锭进行切割、研磨、机械抛光、化学机械抛光、清洗、封装，得到可以用于外延的开盒即用衬底片。外延工艺对于衬底片的要求包括表面无损伤无划痕，具有较低的厚度差和较小的弯曲翘曲度，具有较好的表面平整度。

在衬底材料的加工过程中，长时间的研磨抛光过程会给衬底片带来加工应力，使得其面型变差，弯曲翘曲度变大。特别是其中的化学机械抛光工序，该工序的作用是除去机械抛光工序带来的表面损伤，获得原子级别的表面粗糙度。但是一般的化学机械抛光工序需要时长4个小时以上，极大的增加了衬底片中的应力，使其面型很差，难以符合外延工艺要求。而且这种情况对于大尺寸的衬底片更为严重。众所周知，根据摩尔定律，集成电路元器件的集成度呈指数增长，成本的追求需要更大尺寸衬底片。长时间的抛光过程不仅降低了衬底片的优品率，而且增加了产品的成本。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明提供一种大尺寸超硬衬底片快速抛光方法，对大尺寸超硬衬底片采用三步化学机械抛光方法，通过增加两步采用不同粒径的钻石抛光液及不同抛光垫、不同碱性条件，控制抛光压盘的压力大小，实现对大尺寸超硬衬底片的快速抛光，获得面型较好的衬底抛光片，而且抛光后的衬底片平均厚度差小，弯曲翘曲度低。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种大尺寸超硬衬底片快速抛光方法，包括下述步骤：

步骤(1)、超硬衬底体材料经过切割、机械研磨、机械抛光后得到的衬底片或者回收的超硬衬底片，清洗干净后粘贴于研磨盘上，采用第一步化学机械抛光，选择金刚石抛光液，与去离子水混合，调节其浓度20％-30％，加入强碱调节其pH值大于13，加入氧化剂与分散剂，采用白垫作为抛光垫，抛光时间30分钟-50分钟；

步骤(2)、对步骤(1)加工完成的衬底片，卸盘后清洗干净，重新粘贴于研磨盘上，采用第二步化学机械抛光，选用金刚石抛光液，与去离子水混合，调节其浓度15％-20％，加入强碱调节其pH值11至13之间，加入氧化剂与分散剂，采用白垫作为抛光垫，抛光时间30分钟-50分钟；

步骤(3)、对步骤(2)加工完成的衬底片，卸盘后清洗干净，重新粘贴于研磨盘上，采用第三步化学机械抛光，选用二氧化硅胶体抛光液，与去离子水混合，调节其浓度10％-15％，加入强碱调节其pH值10至11之间，加入氧化剂与分散剂，采用阻尼布作为抛光垫，抛光时间50分钟-100分钟。

进一步的，所述步骤(1)中，所述超硬衬底包括碳化硅、氮化镓、蓝宝石、硅材料。

进一步的，所述步骤(1)中，所述金刚石抛光液粒径为100-500nm。

进一步的，所述步骤(1)中，所述强碱包括氢氧化钠、氢氧化钾。

进一步的，所述步骤(1)中，所述氧化剂包括双氧水、高锰酸钾；

进一步的，所述步骤(1)中，所述白垫硬度为80±5。

进一步的，所述步骤(2)中，所述金刚石抛光液粒径为50-100nm。

进一步的，所述步骤(2)中，所述白垫硬度为65±5。