專利名稱：硅片研磨表面粗糙度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅片加工方法，尤其涉及一種對(duì)集成電路襯底用單晶硅片進(jìn) 行研磨，減小其表面粗糙度的硅片研磨表面粗糙度控制方法。
背景技術(shù)：
硅是具有金剛石晶體結(jié)構(gòu)，原子間以共價(jià)鍵結(jié)合的硬脆材料，是一種很
好的半導(dǎo)體材料，目前構(gòu)成集成電路半導(dǎo)體芯片的90%以上都是硅晶片(硅 片)。為了在硅片上印刷集成電路，以及與其它元件結(jié)合緊密，硅片的表面 必須平直，特別是隨著集成電路的集成程度不斷提高，對(duì)硅片表面平直度及 粗糙度的要求提出更嚴(yán)格的要求。
研磨是硅片切片后對(duì)其表面的第一次機(jī)械加工，也是硅片加工技術(shù)中最 基本的工序。研磨的目的是為了去除硅片表面的切片刀痕和凹凸不平，使表 面加工損傷達(dá)到一致，使其在化學(xué)腐蝕過程中，表面腐蝕速率達(dá)到均勻一致。 通常研磨工序包括在研磨機(jī)研磨盤其間設(shè)置的承載載具上放置硅片，向研磨 盤和硅片間加注研磨液，啟動(dòng)研磨機(jī)，調(diào)整適當(dāng)研磨速率，通過研磨液和磨 盤的共同作用，對(duì)硅片進(jìn)行磨削，達(dá)到去除硅片表面的破損層和部分損傷層 的目的。
在甚大規(guī)模集成電路的制備過程中，硅片表面粗糙度是影響電子元器件 質(zhì)量與可靠性的最重要因素之一，硅片表面粗糙度過大將導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。
分析研究表明在集成電路制備工藝和研磨工藝操作過程中，如果硅片粗糙 度過大的區(qū)域，pn結(jié)的二極管噪聲將增加，這對(duì)于器件來說是及其不利的； 并且在表面粗糙度大的區(qū)域，會(huì)增強(qiáng)pn結(jié)的擴(kuò)散，形成pn結(jié)擊穿。另外在 表面粗糙度大的區(qū)域，表面應(yīng)力會(huì)比其他區(qū)域大的多，造成吸附金屬離子、 顆粒等污染物，導(dǎo)致電子元器件漏電流增加，形成軟擊穿，從而使半導(dǎo)體器 件性能劣化。
目前，在硅片加工工業(yè)中，是通過提高磨削速率的方法，有效地去除硅 片表面的破損層和部分損傷層，而提高磨削速率的方法多數(shù)是采用選用硬度 和力度大的材料作為研磨機(jī)磨盤和研磨液的材料，比如選擇金剛石作為磨料。但是，僅僅考慮磨具和磨料還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因?yàn)閱为?dú)選擇硬度和力度 大的材料作為磨具和磨料會(huì)產(chǎn)生許多問題，如由于磨具和磨料材料硬度和 力度加大，導(dǎo)致的研磨中溫度升高以致燒傷硅片表面、表面張力過大而產(chǎn)生 裂紋等問題，都會(huì)進(jìn)一步造成硅片表面粗糙度變壞、表面劃傷、產(chǎn)生裂痕、 損傷磨具等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有產(chǎn)品存在的上述缺點(diǎn)，而提供一種硅片 研磨表面粗糙度控制方法，其通過改變研磨工藝條件及改進(jìn)研磨液性能，達(dá) 到減小硅片表面粗糙度，使硅片具有較好研磨表面的功效，加工工藝簡(jiǎn)單， 操作方便，滿足環(huán)保要求，生產(chǎn)成本較低。
本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明硅片研磨表面粗糙度控制方法，包括在研磨機(jī)研磨盤其間設(shè)置的 承載載具上放置硅片，向研磨盤和硅片間加注研磨液，啟動(dòng)研磨機(jī)，通過研 磨液和磨盤的共同作用，對(duì)硅片進(jìn)行磨削；其特征在于，所述研磨液中添加 活性劑；所述研磨工序前增加使用活性劑浸潤(rùn)研磨盤步驟，研磨工序完成后 增加水磨步驟。
前述的硅片研磨表面粗糙度控制方法，其中研磨液中添加的活性劑是非 離子表面活性劑，該非離子表面活性劑的添加比例是研磨液重量的0.5%至 10%。
前述的硅片研磨表面粗糙度控制方法，其中非離子表面活性劑是聚氧乙 烯系非離子表面活性劑、多元醇酯類非離子表面活性劑和高分子及元素有機(jī) 系非離子表面活性劑中的一種或幾種組合。
前述的硅片研磨表面粗糙度控制方法，其中研磨工序前增加使用活性劑 浸潤(rùn)研磨盤步驟是將活性劑噴淋在研磨盤上，浸潤(rùn)數(shù)分鐘。
前述的硅片研磨表面粗糙度控制方法，其中研磨工序完成后增加水磨步 驟是用去離子水代替研磨液研磨數(shù)分鐘，再停機(jī)。
本發(fā)明硅片研磨表面粗糙度控制方法的有益效果，其通過改變研磨工藝 條件及改進(jìn)研磨液性能，達(dá)到減小硅片表面粗糙度，使硅片具有較好研磨表 面的功效，該方法加工工藝簡(jiǎn)單，操作方便，滿足環(huán)保要求，生產(chǎn)成本較低。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明硅片研磨表面粗糙度控制方法，包括在研磨機(jī)研磨盤其間設(shè)置的承載載具上放置硅片，向研磨盤和硅片間加注研磨液，啟動(dòng)研磨機(jī)，通過研 磨液和磨盤的共同作用，對(duì)硅片進(jìn)行磨削；其中，所述研磨液中添加活性劑; 所述研磨工序前增加使用活性劑浸潤(rùn)研磨盤步驟，研磨工序完成后增加水磨 步驟。
本發(fā)明硅片研磨表面粗糙度控制方法，其研磨液中添加的活性劑是非離 子表面活性劑，該非離子表面活性劑是聚氧乙烯系非離子表面活性劑、多元 醇酯類非離子表面活性劑和高分子及元素有機(jī)系非離子表面活性劑中的一種 或幾種組合；該活性劑的添加比例是研磨液重量的0.5%至10%，可以保證 在研磨過程中減小磨料對(duì)硅片的表面的損傷，并且降低磨削表面張力，提高 滲透性和潤(rùn)滑性起到降溫、去損的作用。
本發(fā)明硅片研磨表面粗糙度控制方法，所述研磨工序前增加使用活性劑 浸潤(rùn)研磨盤步驟是將活性劑噴淋在研磨盤上，浸潤(rùn)3至5分鐘，可以有效減 小磨粒、磨屑與磨削表面之間的摩擦、起到潤(rùn)滑的作用；所述研磨工序完成 后增加水磨步驟是用去離子水代替研磨液研磨1至5分鐘，再停機(jī)。
本發(fā)明在研磨工序前增加用活性劑浸潤(rùn)研磨盤數(shù)分鐘，可以有效減小磨 粒、磨屑與磨削表面之間的摩擦，起到潤(rùn)滑作用；在研磨液中加入0.5%至10% 的活性劑，可以保證在研磨過程中減小磨料對(duì)硅片表面的損傷，并且降低磨 削表面張力，提高滲透性和潤(rùn)滑性，從而起到降溫和去損的作用；正常研磨 工序過后，再加入一道水磨(水拋)工序，是用去離子水代替研磨液進(jìn)行研 磨(水拋)數(shù)分鐘，再停機(jī)，可以使研磨的硅片剩余損傷層進(jìn)一步縮小，減 少后續(xù)工序加工量，降低研磨硅片粗糙度。
本發(fā)明在研磨液中加入活性劑后增加了磨料的懸浮性，并能起到一定 的潤(rùn)滑、冷卻和去損作用?；钚詣┠茉黾幽チ系膽腋⌒?，是因?yàn)槠淠茉诠腆w 顆粒表面上產(chǎn)生足夠高的位壘，使顆粒分散開來。分散體是具有表面積、表 面能很大的熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，活性劑吸附在固-液界面上，大大降低了表面 自由能，減少了它們互相聚結(jié)的趨勢(shì)。另外由于活性劑吸附，使固體表面吸 附層增厚，形成空間位壘，阻礙顆粒相互靠攏，使新的表面裸露出來與磨料 了接觸，進(jìn)一步使研磨效率大大提高。
本發(fā)明硅片研磨表面粗糙度控制方法的優(yōu)點(diǎn)是1、加入活性劑可以使 磨料分布均勻并在短時(shí)間內(nèi)不產(chǎn)生沉淀，提高磨削加工質(zhì)量和效率；2、活 性劑能吸附在固體顆粒表面上產(chǎn)生足夠高的位壘，使顆粒分開，以達(dá)到分散、懸浮的特性；3、用活性劑浸潤(rùn)磨盤可以起到冷卻作用，防止研磨片表面因 應(yīng)力過大而燒傷；4、增加水拋工序，可以使研磨片剩余損傷層小，使后步 工序加工量減小，并降低研磨片粗糙度；5、在研磨加工過程中會(huì)有大量細(xì) 碎的磨屑和磨粒粉末，通過本工藝方法可以使磨削產(chǎn)物不易形成難清除的表 面吸附；(6)清洗劑中選用的化學(xué)試劑，不污染環(huán)境，不易燃燒，屬于非 破壞臭氧層物質(zhì)，滿足環(huán)保要求；(7)工藝簡(jiǎn)單，操作方便。 實(shí)施例1:
首先，配置硅片研磨液-
分別稱取重量為2%的脂肪醇聚氧乙烯(20)醚(商品名為平平加0—20， 結(jié)構(gòu)為RO(CH2CH20)2QH, R=C12.18H25.37)， 3%的環(huán)氧乙垸和高級(jí)脂肪醇的縮 合物(JFC)(結(jié)構(gòu)為R-0(C2H40)nH))，在室溫下加入到lkg的研磨液中， 攪拌均勻備用。
研磨時(shí)，先用活性劑，即選用脂肪醇聚氧乙烯(20)醚及環(huán)氧乙烷和高 級(jí)脂肪醇縮合物(JFC)的混合物浸潤(rùn)研磨盤4分鐘；然后開始研磨，使用 雙面研磨機(jī)，在研磨機(jī)上下研磨盤間設(shè)置的承載載具上放置硅片，然后向研 磨盤和硅片間加注配置的硅片研磨液，啟動(dòng)研磨機(jī)，采用常規(guī)研磨工藝條件， 通過研磨液和磨盤的共同作用，對(duì)硅片進(jìn)行磨削；研磨工序完成后，再進(jìn)行 水拋工序，用去離子水代替研磨液，水拋2分鐘，停機(jī)。
實(shí)驗(yàn)效果分析經(jīng)過上述方法研磨的硅片，表面刀痕和劃傷明顯減少， 可以減少20%的回工片。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上 的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等 同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、 一種硅片研磨表面粗糙度控制方法，包括在研磨機(jī)研磨盤其間設(shè)置 的承載載具上放置硅片，向研磨盤和硅片間加注研磨液，啟動(dòng)研磨機(jī)，通過 研磨液和磨盤的共同作用，對(duì)硅片進(jìn)行磨削；其特征在于，所述研磨液中添 加活性劑；所述研磨工序前增加使用活性劑浸潤(rùn)研磨盤步驟，研磨工序完成 后增加水磨步驟。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片研磨表面粗糙度控制方法，其特征在于， 所述研磨液中添加的活性劑是非離子表面活性劑，該非離子表面活性劑的添 加比例是研磨液重量的0.5%至10%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅片研磨表面粗糙度控制方法，其特征在于， 所述非離子表面活性劑是聚氧乙烯系非離子表面活性劑、多元醇酯類非離子 表面活性劑和高分子及元素有機(jī)系非離子表面活性劑中的一種或幾種組合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片研磨表面粗糙度控制方法，其特征在于， 所述研磨工序前增加使用活性劑浸潤(rùn)研磨盤步驟是將活性劑噴淋在研磨盤 上，浸潤(rùn)數(shù)分鐘。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片研磨表面粗糙度控制方法，其特征在于， 所述研磨工序完成后增加水磨步驟是用去離子水代替研磨液研磨數(shù)分鐘，再 停機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種硅片研磨表面粗糙度控制方法，包括在研磨機(jī)研磨盤其間設(shè)置的承載載具上放置硅片，向研磨盤和硅片間加注研磨液，啟動(dòng)研磨機(jī)，通過研磨液和磨盤的共同作用，對(duì)硅片進(jìn)行磨削；其改進(jìn)之處是，所述研磨液中添加活性劑；所述研磨工序前增加使用活性劑浸潤(rùn)研磨盤步驟，研磨工序完成后增加水磨步驟；其通過改變研磨工藝條件及改進(jìn)研磨液性能，達(dá)到減小硅片表面粗糙度，使硅片具有較好研磨表面的功效，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，滿足環(huán)保要求，生產(chǎn)成本較低。
文檔編號(hào)B24B37/005GK101310926SQ20071005742
公開日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2007年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月22日
發(fā)明者仲躋和, 亮 吳, 李家榮 申請(qǐng)人:天津晶嶺電子材料科技有限公司