一種減少矽襯底材料化學機械拋光表面液蝕坑產生的拋光方法
2023-11-11 03:46:07 1
專利名稱：一種減少矽襯底材料化學機械拋光表面液蝕坑產生的拋光方法
技術領域：
本發明涉及一種矽襯底材料的化學機械拋光領域，特別是一種減少矽襯底材料化
學機械拋光表面液蝕坑產生的拋光方法
背景技術：
化學機械拋光是一個化學腐蝕和機械摩擦作用交替進行的過程，經過化學機械拋 光處理過的矽襯底材料，可以獲得納米級的表面形貌。因而，化學機械拋光已經成為單晶矽 襯底和集成電路製造中的關鍵技術之一。而Slurry Mark(液蝕坑)是在化學機械拋光過 程中，由於化學腐蝕作用與機械摩擦作用不平衡，即化學腐蝕作用過於強烈，在矽襯底材料 的拋光表面留下的化學腐蝕坑。因此，Slurry Mark的存在，影響了拋光襯底表面的光潔度 和平坦度，造成在後道製程中製作的器件功能失效。
發明內容
本發明的目的是提供一種減少矽襯底材料化學機械拋光表面液蝕坑產生的拋光
方法，該方法簡單、有效、且不影響生產效率。 為達到上述的發明目的，本發明採用以下技術方案 這種減少矽襯底材料化學機械拋光表面液蝕坑產生的拋光方法，它採用三步拋光 法即粗拋光、中拋光和精拋光 粗拋光過程採用溶質為粒徑在45 80納米的Si02顆粒、溶劑為K0H的成品拋光 液，它與去離子水的體積比配比為l : (10 35);中拋光過程採用溶質為粒徑在5 25納 米的Si02顆粒、溶劑為KOH的成品拋光液，它與去離子水的體積比為1 : (15 40);精拋 光過程採用溶質為粒徑在5 25納米的Si02顆粒、溶劑為NH40H的成品拋光液，與去離子水 的體積比為l : (30 80);將三個拋光過程的溫度控制在11 4(TC ;在精拋光過程的最 後一個階段，以去離子水或0. 1% 10% (體積百分)的拋光用表面活性劑——如Fujimi 公司的GLANZOX 3500——為拋光液，拋光矽襯底材料表面5 20秒鐘；完成精拋光過程後，馬上將 矽襯底材料浸入去離子水中、或者對矽襯底材料表面進行去離子水噴淋5分鐘以上，之後 再將其取出放入專用工裝夾具中。 經實踐檢測，經過此種拋光工藝加工後的矽襯底材料，由SlurryMark缺陷引起的 不合格率，可以有效控制在0. 1 %以內。 上述的KOH的成品拋光液系從市場購得，其牌號有Nacol 2371、 Nacol 2354、 Nacol 2358、Mazin SR-310 ; 上述的NH40H的成品拋光液系從市場購得，其牌號有Glanzox3950、 NP 8040W。
本發明的優點是方法簡單、有效、且不影響生產效率。
具體實施例方式以下結合較佳實施例，對本發明作進一步說明
實施例1 : 粗拋光取溶質為粒徑在45 80納米的Si02顆粒、溶劑為KOH的成品粗拋光液與 去離子水按l : 30的體積比進行配比，進行化學機械拋光20分鐘，工藝條件為流量10L/ min、壓力；300g/m^、轉速了Orpm、溫度40°C ; 中拋光取溶質為粒徑在5 25納米的Si02顆粒、溶劑為KOH的成品中拋光液與 去離子水按l : 40的體積比進行配比，進行化學機械拋光IO分鐘，工藝條件為流量8L/ min、壓力200g/mm2、轉速50rpm、溫度35 °C ; 精拋光取溶質為粒徑在5 25納米的Si(^顆粒、溶劑為NH40H的成品精拋光液與
去離子水按l : 80的體積比進行配比，進行化學機械拋光8分鐘，工藝條件為流量2.4L/
min、壓力100g/m^、轉速30rpm、溫度2(TC、在精拋光過程的最後一個階段，用去離子水拋光
矽襯底材料表面15秒，之後用去離子水對矽襯底材料表面進行噴淋5分鐘。 最後用高倍顯微鏡對最終完成的矽襯底材料表面進行檢測，未發現Slurry Mark
的存在。 實施例2: 粗拋光取溶質為粒徑在45 80納米的Si02顆粒、溶劑為KOH的成品粗拋光液 與去離子水按l : 15的體積比進行配比，進行化學機械拋光25分鐘，工藝條件為流量8L/ min、壓力250g/mm2、轉速65rpm、溫度35°C ; 中拋光取溶質為粒徑在5 25納米的Si02顆粒、溶劑為KOH的成品中拋光液與 去離子水按1 : 25的體積比進行配比，進行化學機械拋光8分鐘，工藝條件為流量10L/ min、壓力250g/mm2、轉速60rpm、溫度30°C ; 精拋光取溶質為粒徑在5 25納米的Si02顆粒、溶劑為NH40H的成品精拋光 液與去離子水按l : 40的體積比進行配比，進行化學機械拋光10分鐘，工藝條件為流量 3. 5L/min、壓力150g/mrf、轉速20rpm、溫度15°C 、在精拋光過程的最後一個階段，用2%的 拋光用表面活性劑(Fujimi公司的GLANZOX 3500)——為拋光液，拋光矽襯底材料表面5 秒，之後將矽襯底材料浸入去離子水中浸泡10分鐘。 最後用高倍顯微鏡對最終完成的矽襯底材料表面進行檢測，未發現Slurry Mark 的存在。
權利要求
一種減少矽襯底材料化學機械拋光表面液蝕坑產生的拋光方法，其特徵在於它採用三步拋光法(1)、粗拋光粗拋光過程採用溶質為粒徑在45～80納米的SiO2顆粒、溶劑為KOH的成品拋光液，上述的含有SiO2顆粒的KOH的成品拋光液與去離子水的體積比配比為1∶10～35；拋光過程的溫度控制在11～40℃；(2)中拋光中拋光過程採用溶質為粒徑在5～25納米的SiO2顆粒、溶劑為KOH的成品拋光液，與去離子水的體積比配比為1∶15～40；拋光過程的溫度控制在11～40℃；(3)、精拋光精拋光過程採用溶質為粒徑在5～25納米的SiO2顆粒、溶劑為NHOH的成品拋光液，與去離子水的體積比配比為1∶(30～80)；拋光過程的溫度控制在11～40℃；(4)、在精拋光的後期，以去離子水或0.1％～10％的拋光用表面活性劑為拋光液，拋光矽襯底材料表面5～20秒鐘。
2. 根據權利要求1所述的一種減少矽襯底材料化學機械拋光表面液蝕坑產生的拋光方法，其特徵在於它還包括在完成精拋光過程後，將矽襯底材料浸入去離子水中或對矽襯底材料表面進行去離子水噴淋不少於5分鐘，再將其取出放入專用工裝夾具中。
全文摘要
本發明涉及了一種減少矽襯底材料化學機械拋光表面液蝕坑產生的拋光方法，它採用三步拋光法粗拋光採用溶質為粒徑在45～80納米的SiO2顆粒、溶劑為KOH的成品拋光液，該成品拋光液與去離子水的體積比配比為1∶10～35，溫度控制在11～40℃；中拋光採用溶質為粒徑在5～25納米的SiO2顆粒、溶劑為KOH的成品拋光液，該拋光液與去離子水的體積比配比為1∶15～40；溫度控制在11～40℃；精拋光採用溶質為粒徑在5～25納米的SiO2顆粒、溶劑為NH4OH的成品拋光液，該拋光液與去離子水的體積比配比為1∶(30～80)；溫度控制在11～40℃；最後以去離子水或0.1％～10％的拋光用表面活性劑為拋光液，拋光表面5～20秒鐘。本發明的優點是方法簡單、有效、且不影響生產效率。
文檔編號H01L21/02GK101752239SQ20081023945
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月10日 優先權日2008年12月10日
發明者史訓達, 林霖 申請人:北京有色金屬研究總院;有研半導體材料股份有限公司