多晶硅环的化学机械抛光方法技术

本发明专利技术涉及一种多晶硅环的化学机械抛光方法，依次包括将硅环和无纺布抛光垫安装在抛光机上、粗抛、精抛步骤；粗抛中的粗抛液的成分为氧化铝（0.23

【技术实现步骤摘要】
多晶硅环的化学机械抛光方法


[0001]本专利技术涉及半导体加工
，尤其涉及一种多晶硅环的化学机械抛光方法。

技术介绍

[0002]硅环在通过磨削加工之后，其表面的破损层厚度较厚，并且平面度也不符合集成电路制造过程中的标准，因此需要对硅环进行抛光处理，以提高硅片表面的平面度，减少硅环表面存在的损伤。
[0003]目前实现平坦化技术主要有以下几种：离子轰击抛光技术、化学气相沉积、电化学抛光技术、浮法抛光技术、化学机械抛光技术等。离子轰击抛光技术采用轰击离子接近平行于工件表面的方法可以实现表面的纳米级抛光，但是其缺点是很难实现大面积的均匀抛光,特别是对于非均质表面，另外,其去除率小、成本高。化学气相沉积与物理气相沉积法、电镀法同属于一类,就是利用沉积原子逐步填充凹陷部分,使光刻表面逐步接近于平整，这些方法不能完全达到表面的平整度要求,必须与其它方法相结合,才能实现全局平坦化。电化学抛光技术利用阳极氧化牺牲的原理实现对阳极工件的抛光。其优点在于,电化学抛光是非接触的,无压力抛光,在抛光过程中不会发生工件变形、表面硬化等，但它目前还存在表面平整度不够高(一般在亚微米级),晶界腐蚀等问题，要达到亚纳米级的抛光精度,还有较大的困难。
[0004]多晶硅环的化学机械抛光方法通过表面化学作用和机械研磨的技术结合来实现晶元表面微米/纳米级不同材料的去除，从而达到硅环的表面的高度平坦化效应，并且破损层的厚度降低至纳米级，使下一步的光刻工艺得以进行，是目前唯一能兼顾表面全局和局部平坦化的技术，但是，现有的多晶硅环的化学机械抛光方法仍然存在抛光效率低及抛光合格率低的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术主要目的在于提供一种多晶硅环的化学机械抛光方法，实现硅环表面的高度平坦化以及将硅环表面的破损层厚度降低至纳米级。
[0006]一种多晶硅环的化学机械抛光方法，包括以下步骤：a、将硅环和无纺布抛光垫安装在抛光机上：将硅环固定在抛光机的转台上，用转台底部的负压真空吸盘将硅环吸附固定，将无纺布抛光垫粘贴在抛光机的刀头上，抛光机开启后，刀头带动无纺布抛光垫接触到待抛光硅环的上表面进行转动抛光；b、粗抛：向待抛光的硅环上表面滴加粗抛液，对硅环进行10
‑
20min粗抛光形成粗抛后的硅环,上述粗抛液包括氧化铝、金刚石、水，氧化铝、金刚石和水的质量百分比为10%
‑
40%、0.2%
‑
5%、60%
‑
90%，氧化铝的粒径为0.23
‑
0.26μm，金刚石的粒径为0.32
‑
0.34μm；c、精抛：停止滴加粗抛液，开始向粗抛后的硅环上表面滴加精抛液，对硅环进行20
‑
30min精抛光，上述精抛液包括胶体SiO2、SiO2、哌嗪、氢氧化四甲基铵和纯水，胶体SiO2、SiO2、哌嗪、氢氧化四甲基铵和纯水的质量百分比为0.8%
‑
1%、0.3%
‑
0.5%、0.08%
‑
0.12%、0.01%
‑
0.05%、98.33%
‑
98.81%，胶体SiO2的粒径为90
‑
120nm，SiO2的粒径为40
‑
45nm。
[0007]优选的，在a步骤中，无纺布抛光垫厚度为5
±
1mm，直径为2英吋或3英吋，硬度为50Ha。
[0008]优选的，在a步骤中，刀头的材质为316L不锈钢，直径为3英吋。
[0009]优选的，在b步骤中，粗抛过程中刀头压力为196
‑
245N。
[0010]优选的，在b步骤中，刀头转速为1500
‑
2000rpm。
[0011]优选的，在b步骤中，转台转速为10
‑
20rpm。
[0012]优选的，在b步骤中，粗抛液滴加速度为0.01L/min
‑
0.05L/min。
[0013]优选的，在c步骤中，精抛过程中刀头压力为147
‑
245N。
[0014]优选的，在c步骤中，刀头转速为1000
‑
1500rpm，转台转速为10
‑
20rpm,精抛液滴加速度为1.0L/min
‑
2.0L/min。
[0015]优选的，经过精抛光后获得硅环平面度＜20μm，破损层DOD=0um。
[0016]由上述技术方案可知，在粗抛过程中，通过刀头给予无纺布抛光垫一定压力、转台和刀头同时转动，使无纺布抛光垫和硅环上表面之间的界面处形成动态接触，将含有纳米金刚石的抛抛液分散在无纺布抛光垫上，粗抛液中氧化铝微粉的莫氏硬度低于金刚石和单晶硅，并且形貌较为圆滑，能够降低硅环表面粗糙度，减小亚表面损伤层深度，所述抛光液无毒无害，对人体没有损伤，采用所述抛光液对硅环进行机械抛光，能够在抛光过程中改善金刚石微粉作为磨料带来的划痕和损伤层的问题，在粗抛过程中可以很快去除晶环锯切和成形操作中留下的明显缺陷，大大缩短加工时间，提高加工效率，获得基本无划痕、损伤层小、粗糙度低的硅环表面，为后续进行精抛光提供条件；在精抛过程中，精抛液能够实现化学作用与机械作用的良好匹配，保证抛光硅晶片高去除速率的同时，避免抛光雾等缺陷的形成；精抛液中含有多个羟基，与二氧化硅表面羟基及水分 子相互作用形成氢键，从而达到控制抛光磨粒在硅晶片间的机械作用，降低形成硬损伤的机率，提高抛光后表面质量；硅环采用本专利技术的抛光方法后，硅环平面度＜20μm，破损层DOD=0um，经检测抛光合格。
附图说明
[0017]图1是本专利技术对硅环进行抛光的结构示意图。
[0018]图2是采用本专利技术的抛光方法对硅环抛光后DOD破损层厚度测试图。
[0019]图3是本专利技术对硅环进行抛光过程中滴加抛光液的结构示意图。
[0020]图4是本专利技术提供的抛光机用重力供液系统的立体图。
[0021]图5是本专利技术提供的抛光机用重力供液系统的剖视图。
[0022]图中：硅环10、转台20、无纺布抛光垫30、刀头40、抛光机用重力供液系统50、桶体100、盖体110、排气管120、把手130、气体空腔140、溶液空腔150、出液管200、阀门210、鼓泡组件300、进气管310、透气板320、通孔321。
具体实施方式
[0023]以下结合本专利技术的附图，对专利技术实施例的技术方案及技术效果做进一步的详细阐述。
[0024]请参阅图1，多晶硅环的化学机械抛光方法包括以下步骤：
a、将硅环10固定在抛光机的转台20上，用转台20底部的负压真空吸盘将硅环10吸附固定，将无纺布抛光垫30粘贴在抛光机的刀头40上，抛光机开启后，刀头40带动无纺布抛光垫30接触到待抛光硅环10的上表面进行转动抛光；进一步的，刀头40和转台20的转动方向相同，该刀头40和转台20的转动方向即可以为顺时针转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅环的化学机械抛光方法，其特征在于：包括以下步骤：a、将硅环和无纺布抛光垫安装在抛光机上：将硅环固定在抛光机的转台上，用转台底部的负压真空吸盘将硅环吸附固定，将无纺布抛光垫粘贴在抛光机的刀头上，抛光机开启后，刀头带动无纺布抛光垫接触到待抛光硅环的上表面进行转动抛光；b、粗抛：向待抛光的硅环上表面滴加粗抛液，对硅环进行10
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20min粗抛光形成粗抛后的硅环,上述粗抛液包括氧化铝、金刚石、水，氧化铝、金刚石和水的质量百分比为10%
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40%、0.2%
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5%、60%
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90%，氧化铝的粒径为0.23
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0.26μm，金刚石的粒径为0.32
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0.34μm；c、精抛：停止滴加粗抛液，开始向粗抛后的硅环上表面滴加精抛液，对硅环进行20
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30min精抛光，上述精抛液包括胶体SiO2、SiO2、哌嗪、氢氧化四甲基铵和纯水，胶体SiO2、SiO2、哌嗪、氢氧化四甲基铵和纯水的质量百分比为0.8%
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1%、0.3%
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0.5%、0.08%
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0.12%、0.01%
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0.05%、98.33%
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98.81%，胶体SiO2的粒径为90
‑
120nm，SiO2的粒径为40
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45nm。2.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴彦飞，李玲玲，张晓明，丁亚国，马全森，顾燕滨，
申请(专利权)人：宁夏盾源聚芯半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：