[发明专利]一种通过混腐蚀改善平坦度与粗糙度的方法

说明书

本发明提供了一种通过混腐蚀改善平坦度与粗糙度的方法，对研磨后厚度为770μm的硅片进行腐蚀，包括：A、碱腐蚀：采用质量分数为45％～55％的强碱溶液在75～85℃条件下腐蚀掉3～6μm；B、酸腐蚀：采用硝酸、醋酸、氢氟酸的混酸溶液，在25～35℃条件下对步骤A处理后的硅片继续进行腐蚀，腐蚀厚度为24～27μm，其中，硝酸溶液的浓度为33～35％，醋酸溶液的浓度为21～23％，氢氟酸溶液的浓度为9～11％，硝酸溶液、醋酸溶液、氢氟酸溶液、水的体积比为2～3:1～2:0.5～1.5:2～3。本发明在本质提升了抛光SFQR的水平，并且在改善SFQR的同时兼顾背面粗糙度的改善，可以同时满足背面粗糙度190nm与平坦度0.12μm的要求，极具实用性。

技术领域

本发明涉及硅片腐蚀技术领域，具体涉及一种通过混腐蚀改善平坦度与粗糙度的方法。

背景技术

随着半导体芯片竞争日益激烈，客户对于衬底抛光片的要求越来越严格，平坦度SFQR与背面粗糙度就是其中两个极为重要的指标：衬底抛光片粗糙度过高会影响IC厂WER异常、电性击穿等等，特别是对表面效应型的MOS大规模集成电路影响更大，目前业界常规背面粗糙度Sa普遍在250nm以上，微观结构参见图1。当前部分现金IC厂已经要求将粗糙度控制在190nm以下，而业界对于改善背面粗糙度还未有特别有效的方法，主要通过常规的清洗技术进行优化，较难有本质的提升。而无论是IC厂还是外延厂对于平坦度SFQR，则要求更是越来越严格，SFQR是衬底抛光片的的核心参数之一，目前相当部分IC厂已经要求SFQR控制在0.12um以下；考虑我国半导体加工设备、原材料以及工艺等方面相对落后，根据图2，常规SFQR测试失效区域较多，因此SFQR是制约衬底硅片厂商寻求技术突破的关键一环。

目前业界常规腐蚀工艺为纯酸蚀工艺，酸腐蚀去除量在30um左右，纯酸蚀工艺的产品在抛光后SFQR均值一般在0.12um以上。对于SFQR的改善主要集中在抛光工程，比如陶瓷盘平整度限定、抛光布优化，以及对抛光定盘的压力、转速、抛光液温度、流量等工艺方面优化，但是效果甚微。

专利号为CN109545663A的中国专利公开了一种高平坦度的硅腐蚀片加工工艺，先选用平板状氧化铝为研磨砂，对硅片双面研磨后进行超声清洗，清洗后采用混腐蚀方式进行腐蚀。进行腐蚀操作时，先由硝酸、氢氟酸和冰乙酸配制的酸性腐蚀液进行腐蚀，腐蚀量25.0±2.0μm，然后再采用碱性腐蚀液进行腐蚀，腐蚀量为5.0±1.0μm。

该专利先酸腐蚀后碱腐蚀的方式，存在如下弊端：(1)容易引发污迹的发生，常规情况下，碱腐蚀后容易产生药液残留及污迹不良，而酸腐蚀可以将其腐蚀掉。若先进行酸腐蚀再碱腐蚀很容易引发污迹不良以及药液残留的发生；(2)对硅片表面的粗糙度不利，碱腐蚀不利于腐蚀后表面粗糙度，后进行碱腐蚀，容易造成硅片表面粗糙度恶化；(3)金属杂质去除效果不佳，酸腐蚀的去除金属效果要好于碱腐蚀，若是先酸后碱，则金属的去除效果能力也会变差，易导致硅片上金属杂质残留。

另外，该专利只是简单的通过先酸腐蚀后碱腐蚀发现了对于腐蚀坑有改善，只停留在腐蚀工艺某一个不良项目的的改善层面，对于平坦度等方面的信息没有任何的提及及任何的数据展示。

发明内容

本发明是为解决上述技术问题而进行的，发现了粗糙度与平坦度的对立矛盾关系，并通过调整混腐蚀工艺不同比例，探究了平坦度SFQR和背面粗糙度与混腐蚀去除量的相关性，有效的找到了最佳工艺条件，可以同时满足背面粗糙度(190nm)与平坦度(0.12um)要求，极具实用性，为半导体业界衬底抛光片平坦度SFQR以及粗糙度改善又提供了一个全新的方向。

本发明的改进思路如下：在优化抛光工艺的同时，通过调整降低酸腐蚀去除量，增加碱腐蚀去除量，从而在本质提升抛光SFQR的水平，从另一个方向对SFQR进行改善。