用于MEMS器件的化学机械抛光工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种用于MEMS器件的化学机械抛光工艺，所述化学机械抛光工艺包括：S1：提供一待抛光MEMS器件晶圆；S2：固定待抛光MEMS器件晶圆；S3：对所述MEMS器件晶圆进行粗抛光；S4：对所述MEMS器件晶圆进行水抛光；S5：循环步骤S3、S4达n次或达到预设时间t；S6：对所述对MEMS器件晶圆进行精抛光；S7：冲洗抛光盘及晶圆，完成抛光。根据本发明专利技术实施例的用于MEMS器件的化学机械抛光工艺步骤简单、可以减少抛光过程中的蝶形坑或粗糙度大等问题、保证器件的可靠性。

Chemical mechanical polishing process for MEMS devices

The invention discloses a chemical mechanical polishing process for MEMS devices, including the chemical mechanical polishing process: S1: providing a wafer to be polished MEMS devices; S2: fixed device to be polished MEMS wafer; S3: coarse polishing on the MEMS device wafer; S4: water polishing on the MEMS device S5: circular wafer; step S3, as n S4 or t S6 to a preset time; for the polishing of MEMS wafer devices; S7: wash and wafer polishing, polishing. According to the embodiment of the invention, the chemical mechanical polishing process for the MEMS device is simple, which can reduce the butterfly pit or the roughness in the polishing process and so on, and ensure the reliability of the device.

【技术实现步骤摘要】
用于MEMS器件的化学机械抛光工艺
本专利技术涉及化学机械抛光
，更具体涉及一种用于MEMS器件的化学机械抛光工艺。
技术介绍
基于微电子机械系统(MicroelectromechanicalSystems,MEMS)技术的MEMS滤波器是射频结构中重要的MEMS器件，与传统的金属矩形或圆柱波导以及半导体元件制作的滤波器相比，MEMS滤波器具有低耗损、高隔离度、体积小等有点，随着技术要求不断提高，MEMS器件的加工要求也越来越高，相关技术中，通常采用多个抛光盘、多种配套抛光工艺进行抛光，这使得所需抛光时间较长，并且也增加了抛光成本。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种用于MEMS器件的化学机械抛光工艺，所述用于MEMS器件的化学机械抛光工艺简单、可以减少抛光过程中的蝶形坑或粗糙度大等问题、保证器件的可靠性。根据本专利技术实施例的用于MEMS器件的化学机械抛光工艺，包括以下步骤：S1：提供一待抛光MEMS器件晶圆，所述MEMS器件晶圆包括硅衬底以及淀积在所述硅衬底上的磷硅玻璃；S2：清洁抛光头、抛光盘，将抛光垫安装于所述抛光头，并将所述待抛光MEMS器件晶圆固定在所述抛光盘上；S3：对所述MEMS器件晶圆进行粗抛光，其中，抛光压力p1为2.5psi-3.5psi，抛光头的转速v1为90rpm-110rpm,抛光盘的转速v1’为90rpm-110rpm，抛光液流量为200ml/min-300ml/min，抛光时间t1为110s-130s；S4：对所述MEMS器件晶圆进行水抛光，其中，抛光压力p2为0.8psi-1.2psi，抛光头的转速v2为90rpm-110rpm,抛光盘的转速v2’为90rpm-110rpm，抛光时间t2为3s-10s；S5：循环步骤S3、S4达n次或达到预设时间t；S6：对所述对MEMS器件晶圆进行精抛光，其中，抛光压力p3为1.25psi-1.75psi，抛光头的转速v3为65rpm-75rpm和所述抛光盘的转速v3’为65rpm-75rpm，抛光时间t3为15s-30s；S7：冲洗抛光盘及晶圆，完成抛光。根据本专利技术实施例的用于MEMS器件的化学机械抛光工艺，通过合理设计抛光工艺步骤，并且抛光过程中的参数，与相关技术中采用连续式抛光工艺相比，可以减少由于晶圆表面温度升高对抛光液造成的影响，进而减少蝶形坑的产生，而通过高压水抛光既可以起到平衡晶圆表面温度的作用，也可以有效地去除掉抛光垫上的附着的抛光产物，从而降低粗糙度，同时，抛光过程中无需使用多个抛光盘，操作过程简单，可靠性高。根据本专利技术的一些实施例，所述预设时间t为所述MEMS器件晶圆上待抛光的磷硅玻璃厚度与单次粗抛光的去除速率的比值。由此，通过预设时间t，可以有效地控制抛光过程，从而提高抛光精度。根据本专利技术进一步的示例，为精确对MEMS器件晶圆的抛光过程，避免产生过抛，造成硅坑深度无法满足工艺要求，所述步骤S3、步骤S4的循环次数n为预设时间t与所述抛光时间t1之间的比值。根据本专利技术的一些实施例，所述抛光头转速v1与所述抛光盘转速v1’相等。从而简化工艺操作，方便用户控制。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S3与所述步骤S6中使用同一种抛光垫，且为硬抛光垫。根据本专利技术的一些实施例，所述抛光头的转速v2与所述抛光盘转速v2’相等。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S6中的抛光压力p3为所述步骤S3中的抛光压力p1的二分之一。根据本专利技术的一些实施例，所述抛光液对硅的去除速率是所述抛光液对二氧化硅的去除速率的1.5-1.6倍,由此，可以降低抛光后的蝶形坑值，从而保证MEMS器件的可靠性。根据本专利技术的一些实施例，所述硅衬底上的硅坑深度为3um-4um,所述磷硅玻璃的淀积厚度为3.5um-4.5um。根据本专利技术的一些示例，所述预设时间t为339s-420s。根据本专利技术的一些示例，所述步骤S3、S4的循环次数n为3次。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术实施例的用于MEMS器件的化学机械抛光工艺的流程图；图2是根据本专利技术实施例的MEMS器件晶圆的剖视图。附图标记：100：MEMS器件晶圆；10：硅衬底；20：磷硅玻璃。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面参考附图描述根据本专利技术实施例的用于MEMS器件的化学机械抛光工艺。如图1和图2所示，根据本专利技术实施例的用于MEMS器件的化学机械抛光工艺，包括以下步骤：S1：提供一个待抛光MEMS器件晶圆，如图2所示，该待抛光的MEMS器件晶圆100包括硅衬底10和磷硅玻璃20(phospho-silicate-glass，PSG)，磷硅玻璃20淀积在硅衬底10的上表面。S2：清洁抛光头和抛光盘，将抛光垫固定安装于抛光头，并且将待抛光的MEMS器件晶圆固定在抛光盘上。S3：对MEMS器件晶圆进行粗抛光，其中，根据待抛光MEMS器件晶圆的待抛光厚度、抛光液的去除速率等设定抛光过程的中工艺参数：抛光压力p1为2.5psi-3.5psi，抛光头的转速v1为90rpm-110rpm,抛光盘的转速v1’为90rpm-110rpm，抛光液流量为200ml/min-300ml/min，抛光时间t1为110s-130s。例如，在一个具体示例中，用户可以选择抛光压力p1为3psi，抛光头转速v1以及抛光盘转速v1’为97rpm、103rpm，抛光液流量为300ml/min，抛光时间为120s。S4：采用高压水作为抛光液，对MEMS器件晶圆进行水抛光，工艺参数可以设定为：高压水可以为高压例子水，抛光压力p2为0.8psi-1.2psi，抛光头的转速v2为90rpm-110rpm,抛光盘的转速v2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于MEMS器件的化学机械抛光工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1：提供一待抛光MEMS器件晶圆，所述MEMS器件晶圆包括硅衬底以及淀积在所述硅衬底上的磷硅玻璃；S2：清洁抛光头、抛光盘，将抛光垫安装于所述抛光头，并将所述待抛光MEMS器件晶圆固定在所述抛光盘上；S3：对所述MEMS器件晶圆进行粗抛光，其中，抛光压力p1为2.5psi‑3.5psi，抛光头的转速v1为90rpm‑110rpm,抛光盘的转速v1’为90rpm‑110rpm，抛光液流量为200ml/min‑300ml/min，抛光时间t1为110s‑130s；S4：对所述MEMS器件晶圆进行水抛光，其中，抛光压力p2为0.8psi‑1.2psi，抛光头的转速v2为90rpm‑110rpm,抛光盘的转速v2’为90rpm‑110rpm，抛光时间t2为3s‑10s；S5：循环步骤S3、S4达n次或达到预设时间t；S6：对所述对MEMS器件晶圆进行精抛光，其中，抛光压力p3为1.25psi‑1.75psi，抛光头的转速v3为65rpm‑75rpm和所述抛光盘的转速v3’为65rpm‑75rpm，抛光时间t3为15s‑30s；S7：冲洗抛光盘及晶圆，完成抛光。...

【技术特征摘要】
1.一种用于MEMS器件的化学机械抛光工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1：提供一待抛光MEMS器件晶圆，所述MEMS器件晶圆包括硅衬底以及淀积在所述硅衬底上的磷硅玻璃；S2：清洁抛光头、抛光盘，将抛光垫安装于所述抛光头，并将所述待抛光MEMS器件晶圆固定在所述抛光盘上；S3：对所述MEMS器件晶圆进行粗抛光，其中，抛光压力p1为2.5psi-3.5psi，抛光头的转速v1为90rpm-110rpm,抛光盘的转速v1’为90rpm-110rpm，抛光液流量为200ml/min-300ml/min，抛光时间t1为110s-130s；S4：对所述MEMS器件晶圆进行水抛光，其中，抛光压力p2为0.8psi-1.2psi，抛光头的转速v2为90rpm-110rpm,抛光盘的转速v2’为90rpm-110rpm，抛光时间t2为3s-10s；S5：循环步骤S3、S4达n次或达到预设时间t；S6：对所述对MEMS器件晶圆进行精抛光，其中，抛光压力p3为1.25psi-1.75psi，抛光头的转速v3为65rpm-75rpm和所述抛光盘的转速v3’为65rpm-75rpm，抛光时间t3为15s-30s；S7：冲洗抛光盘及晶圆，完成抛光。2.根据权利要求1所述的用于MEMS器件的化学机械抛光工艺，其特征在于，所述预设时间t为所述MEMS器件晶圆上待抛光的磷硅玻璃厚度与单次粗抛光的去除速率的比...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈蕊，金军，沈攀，路新春，
申请(专利权)人：天津华海清科机电科技有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：天津,12