本发明专利技术涉及一种改善表面颗粒的重掺砷单晶硅晶圆抛光片的抛光工艺。本工艺使用有蜡贴片机将硅片贴在陶瓷盘上进行抛光；抛光过程分成三个阶段：粗抛光阶段、中抛光阶段和精抛光阶段，粗抛光阶段、中抛光阶段和精抛光阶段又分别按四个步骤进行。本工艺通过对每个步骤的抛光压力、转速、时间及流量等参数的控制，获得的重掺砷单晶硅晶圆抛光片一次合格率可以稳定达到90％以上，从而解决了以往生产中存在颗粒超标的难题，使大规模生产重掺砷硅晶圆抛光片成为现实，降低了成本，提高了劳动生产率。同时对器件与集成电路的电学性能和成品率有着重要的影响，本工艺对满足器件和大规模集成电路对衬底硅片越来越高的要求具有重大意义和实用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及单晶硅晶圆抛光片的加工方法，特别涉及一种改善表面颗粒的重掺砷单晶硅晶圆抛光片的抛光工艺，单晶硅晶圆抛光片主要应用于功率器件和集成电路外延片用衬底材料。
技术介绍
随着集成电路工艺技术的高速发展，各种新型器件和集成电路不断涌现，现代超大规模集成电路主要是采用直拉重掺杂单晶硅抛光片经外延后制备的外延片。其中选择砷作为重掺单晶硅的施主杂质，主要优点有砷在硅中的溶解度大，易获得更低电阻率的单晶；具有较大的分凝系数，在晶体中的分布均匀性也较好；在硅中扩散系数小，可以避免或减少杂质由硅衬底反扩散，以保证获得过渡层很窄和电阻率比较高的外延层；错配度较小，可提高晶体的完整性和成晶率等。因此砷作为理想的掺杂材料，其外延片越来越受到器件厂家的青睐。而作为外延的衬底材料，单晶硅抛光片的表面质量直接关系到外延片的表面质量和良率，因此对其要求越来越高。由于重掺杂硅片其掺杂含量较高，所含的间隙杂质和掺杂引起的晶格畸变相对较多，导致表面悬挂键、界面态相应也较多，易产生表面化学或物理吸附外界的沾污，因此重掺抛光制备过程中，对颗粒的控制一直是困扰着生产厂家的技术瓶颈难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是利用有蜡单面抛光机，提供一种改善表面颗粒的重掺砷单晶硅晶圆抛光片的抛光工艺，通过该工艺制造的重掺砷单晶硅晶圆抛光片可获得粗糙度低和颗粒数少的高表面质量。本专利技术为实现上述目的采取的技术方案是一种改善表面颗粒的重掺砷单晶硅晶圆抛光片的抛光工艺，其特征在于，本工艺采用有蜡贴片机将硅片贴在陶瓷盘上进行抛光；抛光过程分成三个阶段粗抛光阶段、中抛光阶段和精抛光阶段，粗抛光阶段、中抛光阶段和精抛光阶段又分别按四个步骤进行，每个阶段的每个步骤设定的抛光参数如下 粗抛光阶段 步骤一、设定抛光时间l(T20s ;压力4(T60kpa;大盘转速25rpm;中心导轮转速50rpm ;使用去离子水进行抛光；流量为2 4L/min ;冷却水温度设定18°C ； 步骤二、设定抛光时间8 12min;压力10(T200kpa ;大盘转速35rpm ;中心导轮转速70rpm ;使用粗抛光液进行抛光；流量为r8L/min ;冷却水温度设定18°C ； 步骤三、设定抛光时间2(T40s ;压力4(T60kpa;大盘转速25rpm;中心导轮转速50rpm ;使用去离子水进行抛光；流量为2 4L/min ;冷却水温度设定18°C ； 步骤四、设定抛光时间l(T20s ;压力4(T60kpa;大盘转速25rpm;中心导轮转速50rpm ;使用去离子水进行抛光；流量为2 4L/min ;冷却水温度设定18°C ；中抛光阶段 步骤一、设定抛光时间l(T20s ;压力47(T560kpa ;大盘转速200rpm ;中心导轮转速350rpm ;使用去离子水进行抛光；流量为12 14L/min ;冷却水温度设定28°C ； 步骤二、设定抛光时间5 8min ;压力80(Tl200kpa ;大盘转速300rpm ;中心导轮转速470rpm ;使用中抛光液进行抛光；流量为24 28L/min ;冷却水温度设定28°C ； 步骤三、设定抛光时间2(T40s ;压力47(T560kpa ;大盘转速200rpm ;中心导轮转速350rpm ;使用去离子水进行抛光；流量为12 14L/min ;冷却水温度设定28°C ； 步骤四、设定抛光时间l(T20s ;压力47(T560kpa ;大盘转速200rpm ;中心导轮转速350rpm ;使用去离子水进行抛光；流量为12 14L/min ;冷却水温度设定28°C ； 精抛光阶段 步骤一、设定抛光时间l(T20s ;压力8 12kpa ;大盘转速13rpm ;中心导轮转速27rpm ；使用去离子水进行抛光；流量为O. 8^1. 4L/min ;冷却水温度设定6°C ； 步骤二、设定抛光时间3 5min ;压力22 47kpa ;大盘转速18rpm ;中心导轮转速32rpm ;使用精抛光液进行抛光；流量为f 2L/min ;冷却水温度设定6°C ； 步骤三、设定抛光时间2(T40s ；;压力8 12kpa ;大盘转速13rpm ;中心导轮转速27rpm ;使用去离子水进行抛光；流量为O. 8^1. 4L/min ;冷却水温度设定6°C ； 步骤四、设定抛光时间l(T20s ；;压力8 12kpa ;大盘转速13rpm ;中心导轮转速27rpm ;使用去离子水进行抛光；流量为O. 8^1. 4L/min ;冷却水温度设定6°C。通过大量的试验研究分析得出上述工艺，通过加压、加转速、升温加强中抛抛光过程的物理作用和通过加流量加强化学作用，实现其抛光过程物理化学平衡达到加强中抛光修复表面作用，有助于改善表面粗糙度；同时通过降压、降转速、降温减弱中抛抛光过程的物理作用和通过减流量降低化学作用，实现其抛光过程物理化学平衡，达到减弱精抛光修复表面刻蚀作用，使硅片在抛光后能形成钝化层，使后道易于清洗，有助于颗粒控制。本专利技术有益效果是本工艺通过对每个步骤的抛光压力、转速、时间及流量等参数的控制，获得的重惨神单晶娃晶圆抛光片一次合格率可以稳定达到90%以上，从而解决了以往生产中存在颗粒超标的难题，使大规模生产重掺砷单晶硅晶圆抛光片成为现实，降低了成本，提高了劳动生产率。同时对器件与集成电路的电学性能和成品率有着重要的影响，本工艺技术对满足器件和大规模集成电路对衬底硅片越来越高的要求具有重大意义和实用价值。具体实施例方式以下结合实施例对本专利技术作进一步说明 实验硅片6英寸重掺砷硅化腐片，电阻率0· 002-0. 003 Ω . cm,厚度625 μ m,数量200 片。加工设备有蜡贴片机，单面抛光机，去蜡清洗机。辅助材料蜡、陶瓷盘、粗抛光液、中抛光液、精抛光液、粗抛光布、中抛光布、精抛光布、去蜡剂、氨水、双氧水、盐酸、纯水等。工艺参数抛光液的温度为25°C，抛光机大盘温度在45°C。粗抛光阶段的每个步骤设定的抛光参数如下 步骤一、压力50kpa ;大盘转速25rpm ;中心导轮转速50rpm ;抛光时间IOs ;使用去离子水进行抛光；流量2. 3L/min ;冷却水温度设定18°C (升压过渡过程)。步骤二、压力130kpa ;大盘转速35rpm ;中心导轮转速70rpm ;抛光时间IOmin ;使用粗抛光液进行抛光；流量4. 5L/min ;冷却水温度设定18°C (抛光过程)。步骤三、压力50kpa ;大盘转速25rpm ;中心导轮转速50rpm ;抛光时间30s ;使用去离子水进行抛光；流量2. 3L/min ;冷却水温度设定18°C (降压过渡过程)。步骤四、压力50kpa、大盘转速25rpm ;中心导轮转速50rpm ;抛光时间IOs ;使用去离子水进行抛光；流量2. 3L/min ;冷却水温度设定18°C (开启喷淋水冲洗抛光头)。中抛光阶段的每个步骤设定的抛光参数如下 步骤一、压力510kpa ;大盘转速200rpm ;中心导轮转速350rpm ;抛光时间IOs ;使用去离子水进行抛光；流量为12. 7L/min ;冷却水温度设定28°C (升压过渡过程)。步骤二、压力1130kpa ;大盘转速300rpm本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改善表面颗粒的重掺砷单晶硅晶圆抛光片的抛光工艺，其特征在于，本工艺使用有蜡贴片机将硅片贴在陶瓷盘上进行抛光；抛光过程分成三个阶段：粗抛光阶段、中抛光阶段和精抛光阶段，粗抛光阶段、中抛光阶段和精抛光阶段又分别按四个步骤进行，每个阶段的每个步骤设定的抛光参数如下：粗抛光阶段：步骤一、设定抛光时间：10~20s；压力40~60kpa；大盘转速25rpm；中心导轮转速50rpm；使用去离子水进行抛光；流量为2~4L/min；冷却水温度设定18℃；步骤二、设定抛光时间：8~12min；压力100~200kpa；大盘转速35rpm；中心导轮转速70rpm；使用粗抛光液进行抛光；流量为4~8L/min；冷却水温度设定18℃；步骤三、设定抛光时间：20~40s；压力40~60kpa；大盘转速25rpm；中心导轮转速50rpm；使用去离子水进行抛光；流量为2~4L/min；冷却水温度设定18℃；步骤四、设定抛光时间：10~20s；压力40~60kpa；大盘转速25rpm；中心导轮转速50rpm；使用去离子水进行抛光；流量为2~4L/min；冷却水温度设定18℃；中抛光阶段：步骤一、设定抛光时间：10~20s；压力470~560kpa；大盘转速200rpm；中心导轮转速350rpm；使用去离子水进行抛光；流量为12~14L/min；冷却水温度设定28℃；步骤二、设定抛光时间：5~8min；压力800~1200kpa；大盘转速300rpm；中心导轮转速470rpm；使用中抛光液进行抛光；流量为24~28L/min；冷却水温度设定28℃；步骤三、设定抛光时间：20~40s；压力470~560kpa；大盘转速200rpm；中心导轮转速350rpm；使用去离子水进行抛光；流量为12~14L/min；冷却水温度设定28℃；步骤四、设定抛光时间：10~20s；压力470~560kpa；大盘转速200rpm；中心导轮转速350rpm；使用去离子水进行抛光；流量为12~14L/min；冷却水温度设定28℃；精抛光阶段：步骤一、设定抛光时间：10~20s；压力8~12kpa；大盘转速13rpm；中心导轮转速27rpm；使用去离子水进行抛光；流量为0.8~1.4L/min；冷却水温度设定6℃；步骤二、设定抛光时间：3~5min；压力22~47kpa；大盘转速18rpm；中心导轮转速32rpm；使用精抛光液进行抛光；流量为1~2L/min；冷却水温度设定6℃；步骤三、设定抛光时间：20~40s；；压力8~12kpa；大盘转速13rpm；中心导轮转速27rpm；使用去离子水进行抛光；流量为0.8~1.4L/min；冷却水温度设定6℃；步骤四、设定抛光时间：10~20s；；压力8~12kpa；大盘转速13rpm；中心导轮转速27rpm；使用去离子水进行抛光；流量为0.8~1.4L/min；冷却水温度设定6℃。...
【技术特征摘要】
1.一种改善表面颗粒的重掺砷单晶硅晶圆抛光片的抛光工艺，其特征在于，本工艺使用有蜡贴片机将硅片贴在陶瓷盘上进行抛光；抛光过程分成三个阶段粗抛光阶段、中抛光阶段和精抛光阶段，粗抛光阶段、中抛光阶段和精抛光阶段又分别按四个步骤进行，每个阶段的每个步骤设定的抛光参数如下 粗抛光阶段 步骤一、设定抛光时间l(T20s ;压力4(T60kpa;大盘转速25rpm;中心导轮转速50rpm ;使用去离子水进行抛光；流量为2 4L/min ;冷却水温度设定18°C ； 步骤二、设定抛光时间8 12min;压力10(T200kpa ;大盘转速35rpm ;中心导轮转速70rpm ;使用粗抛光液进行抛光；流量为r8L/min ;冷却水温度设定18°C ； 步骤三、设定抛光时间2(T40s ;压力4(T60kpa;大盘转速25rpm;中心导轮转速50rpm ;使用去离子水进行抛光；流量为2 4L/min ;冷却水温度设定18°C ； 步骤四、设定抛光时间l(T20s ;压力4(T60kpa;大盘转速25rpm;中心导轮转速50rpm ;使用去离子水进行抛光；流量为2 4L/min ;冷却水温度设定18°C ； 中抛光阶段 步骤一、设定抛光时间1(T20s ;压力47(T560kpa;大盘转速200rpm;中心导轮转速350rpm ;使用去离子水进行抛光；流量为12 14L/min ;冷却水温度设定28°C ； 步骤二、设定抛光时间5 8min ;压力80(Tl200kpa ;大盘转速...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙晨光，曲涛，垢建秋，韩贵祥，张俊生，
申请(专利权)人：天津中环领先材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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