專利名稱：8英寸輕摻硅拋光片的拋光工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于半導(dǎo)體功率器件的硅片制造工藝，尤其涉及一種8英寸輕摻硅 拋光片的拋光工藝。
背景技術(shù)：
硅片拋光是利用化學(xué)和機(jī)械作用，最后消除硅片表面的損傷與變形層的操作。 化學(xué)機(jī)械拋光綜合了化學(xué)拋光無(wú)損傷和機(jī)械拋光易獲平整、光亮表面的特點(diǎn)。在拋光過(guò) 程中，化學(xué)腐蝕和機(jī)械摩擦兩種作用就這樣交替、循環(huán)地進(jìn)行，達(dá)到去除硅片表面因前 工序殘余的機(jī)械損傷，從而獲得一個(gè)平整、光亮、無(wú)損傷、幾何精度高的鏡面。堿性二氧化硅拋光技術(shù)采用化學(xué)拋光和機(jī)械拋光，兩者作用在拋光過(guò)程中，硅 片表面與堿性拋光液的化學(xué)腐蝕反應(yīng)生成可溶性的硅酸鹽，通過(guò)細(xì)而柔軟、帶有負(fù)電荷 的SiO2膠粒的吸附作用、硅片的表面與拋光布間的機(jī)械摩擦作用，使其反應(yīng)物硅酸鹽及 時(shí)被除去。在拋光過(guò)程中，連續(xù)地對(duì)硅片表面進(jìn)行化學(xué)、機(jī)械拋光，同時(shí)靠SiO2的吸 附和堿性化學(xué)清洗作用，達(dá)到去除硅片表面應(yīng)力損傷層及雜質(zhì)沾污的拋光目的。硅片 的化學(xué)機(jī)械拋光是一個(gè)復(fù)雜的多項(xiàng)反應(yīng)過(guò)程，影響拋光速率及拋光片表面質(zhì)量的因素諸 多，如拋光液配比、PH值、溫度、流量、磨料濃度與粒度，硅片晶向、電阻率(雜質(zhì)濃 度)，轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)速度，拋光壓力、拋光墊種類等等。在研發(fā)大直徑硅拋光片的拋光工藝中，遇到了幾何參數(shù)難于控制的難題，如何 有效地平衡機(jī)械作用與化學(xué)反應(yīng)間的關(guān)系，既要摸索出適宜大直徑輕摻硅片的拋光壓 力、時(shí)間，又要保證硅拋光片的表面質(zhì)量。這給8英寸輕摻硅拋光片的研發(fā)帶來(lái)了較大 的難度。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是研發(fā)一種8英寸輕摻硅拋光片 的拋光工藝。本工藝采用有蠟單面拋光系統(tǒng)，有蠟單面拋光是將涂有蠟的硅片緊緊地與 陶瓷盤結(jié)合在一起進(jìn)行拋光加工。由于大直徑輕摻硅片廣泛應(yīng)用于功率器件、IC制造等 領(lǐng)域，該產(chǎn)品具有技術(shù)含量高、附加值高的特點(diǎn)，因此，其中拋光壓力、時(shí)間等工藝參 數(shù)的設(shè)定是滿足工藝要求的關(guān)鍵。通過(guò)數(shù)次試驗(yàn)，終于摸索出適宜8英寸輕摻硅拋光片 的拋光壓力和拋光時(shí)間工藝參數(shù)。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案是一種8英寸輕摻硅拋光片的拋光 工藝，其特征在于對(duì)8英寸輕摻硅拋光片進(jìn)行兩次粗拋光、一次中拋光、一次精拋 光，共四次拋光過(guò)程；每次拋光過(guò)程分為四個(gè)階段，其工藝步驟如下
(1)、粗拋光加工采用粗拋機(jī)進(jìn)行兩次粗拋光，每次粗拋光四個(gè)階段中每個(gè)階段 的拋光壓力在1.5 2.2bar范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整設(shè)定，每次粗拋光四個(gè)階段的總拋光時(shí)間在 8 Ilmin范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整設(shè)定；
(2)、中拋光加工采用中拋機(jī)進(jìn)行一次中拋光，中拋光四個(gè)階段中每個(gè)階段的拋光壓力在1.2 2.0bar范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整設(shè)定，中拋光四個(gè)階段的總拋光時(shí)間在7 IOmin 范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整設(shè)定；
(3)、精拋光加工采用精拋機(jī)進(jìn)行一次精拋光，精拋光四個(gè)階段中每個(gè)階段的拋 光壓力在0.5 Ibar范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整設(shè)定，精拋光四個(gè)階段的總拋光時(shí)間在7 IOmin范 圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整設(shè)定。本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果是采取本工藝，提高了輕摻硅拋光片表面幾何參數(shù) 等質(zhì)量指標(biāo)，其指標(biāo)均達(dá)到和超過(guò)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從而解決了采用傳統(tǒng)工藝不適宜對(duì)8英寸 輕摻硅拋光片進(jìn)行拋光的技術(shù)難題。本工藝的研發(fā)成功，為確保功率器件的性能和提高 功率器件的高品質(zhì)要求奠定了良好的基礎(chǔ)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
8英寸輕摻硅片進(jìn)行兩次粗拋光、一次中拋光、一次精拋光加工。粗拋光加工由粗拋 光機(jī)程序控制，中拋光加工由中拋機(jī)程序控制，精拋光加工由精拋光機(jī)程序控制。粗拋光的去除量大于15 μ m，粗拋光其目的是去除殘留在硅片表面的機(jī)械損傷 層；中拋光的去除量大于5 μ m，中拋光可保證硅片表面有極低的局部平整度及表面粗糙 度；精拋光的去除量小于1 μ m，精拋光可確保硅片表面有極高的表面納米形貌特性。在本工藝中，為了提高拋光加工精度，關(guān)鍵是要正確選擇拋光工藝條件中的拋 光壓力和拋光時(shí)間。實(shí)施例
8英寸725 μ m厚的輕摻硅片有蠟拋光工藝過(guò)程如下
實(shí)驗(yàn)硅片8英寸化腐片；電阻率1-100Ω · cm；厚度為748ym，數(shù)量48
片；
加工設(shè)備有蠟單面拋光系統(tǒng)、倒片機(jī)、理片機(jī)； 輔助材料粗拋光液、中拋光液、精拋光液、去離子水； 工藝參數(shù)設(shè)定
1、粗拋光使用粗拋機(jī)，依次用粗拋光機(jī)-1和粗拋光機(jī)_2進(jìn)行兩次粗拋光，每 次粗拋光分四個(gè)階段設(shè)定工藝參數(shù)第一階段設(shè)定的拋光壓力為1.5bar，拋光時(shí)間為 15s；第二階段設(shè)定的拋光壓力為2.2bar，拋光時(shí)間為9min ；第三階段設(shè)定的拋光壓力為 1.75bar，拋光時(shí)間為30s ；第四階段設(shè)定的拋光壓力為1.75bar，拋光時(shí)間為15s。經(jīng)檢 驗(yàn)，每次粗拋光加工后的輕摻硅片平均去除量為8 μ m。2、中拋光中拋光分四個(gè)階段設(shè)定工藝參數(shù)第一階段設(shè)定的拋光壓力為 1.25bar，拋光時(shí)間為1.5min ；第二階段設(shè)定的拋光壓力為1.45bar，拋光時(shí)間為5min ； 第三階段設(shè)定的拋光壓力為1.25bar，拋光時(shí)間為15s ；第四階段設(shè)定的拋光壓力為 1.25bar，拋光時(shí)間為15s。經(jīng)檢驗(yàn)，中拋光加工后的輕摻硅片平均去除量為6um。3、精拋光精拋光分四個(gè)階段設(shè)定工藝參數(shù)第一階段設(shè)定的拋光壓力為 0.5bar,拋光時(shí)間為30s;第二階段設(shè)定的拋光壓力為0.75bar，拋光時(shí)間為6min;第三階 段設(shè)定的拋光壓力為0.6 bar，拋光時(shí)間為15s;第四階段設(shè)定的拋光壓力為0.5bar，拋光 時(shí)間為15s;經(jīng)檢驗(yàn)，精拋光加工后的輕摻硅片去除量為小于1 μ m。
拋光過(guò)程將8英寸輕摻硅化腐片貼蠟粘在陶瓷盤上，再用機(jī)械手將陶瓷盤裝 載到拋光機(jī)上，裝載完畢后按照以上設(shè)定的拋光參數(shù)進(jìn)行單面有蠟自動(dòng)拋光。拋光完畢 后，卸片進(jìn)行RCA清洗。8英寸輕摻硅片需要達(dá)到的各種參數(shù)指標(biāo)見表1，經(jīng)檢測(cè)后， 8英寸輕摻硅拋光片實(shí)際參數(shù)指標(biāo)見表2。
表1 S.莢寸輕摻硅片客戶要求參數(shù)指標(biāo)
權(quán)利要求
1. 一種8英寸輕摻硅拋光片的拋光工藝，其特征在于對(duì)8英寸輕摻硅拋光片進(jìn)行兩 次粗拋光、一次中拋光、一次精拋光，共四次拋光過(guò)程；每次拋光過(guò)程分為四個(gè)階段， 其工藝步驟如下(1)、粗拋光加工采用粗拋機(jī)進(jìn)行兩次粗拋光，每次粗拋光四個(gè)階段中每個(gè)階段 的拋光壓力在1.5 2.2bar范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整設(shè)定，每次粗拋光四個(gè)階段的總拋光時(shí)間在 8 Ilmin范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整設(shè)定；(2)、中拋光加工采用中拋機(jī)進(jìn)行一次中拋光，中拋光四個(gè)階段中每個(gè)階段的拋 光壓力在1.2 2.0bar范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整設(shè)定，中拋光四個(gè)階段的總拋光時(shí)間在7 IOmin 范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整設(shè)定；(3)、精拋光加工采用精拋機(jī)進(jìn)行一次精拋光，精拋光四個(gè)階段中每個(gè)階段的拋 光壓力在0.5 Ibar范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整設(shè)定，精拋光四個(gè)階段的總拋光時(shí)間在7 IOmin范 圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整設(shè)定。
全文摘要
本發(fā)明涉及8英寸輕摻硅拋光片的拋光工藝。本工藝采用有蠟單面拋光系統(tǒng)，包括兩次粗拋光、一次中拋光和一次精拋光；每次拋光分為四個(gè)階段，粗拋光每個(gè)階段的拋光壓力設(shè)定在1.5～2.2bar范圍內(nèi)；粗拋光四個(gè)階段的總拋光時(shí)間設(shè)定在8～11min范圍內(nèi)；中拋光每個(gè)階段的拋光壓力設(shè)定在1.2～2.0bar范圍內(nèi)；中拋光四個(gè)階段的總拋光時(shí)間設(shè)定在7～10min范圍內(nèi)；精拋光每個(gè)階段的拋光壓力設(shè)定在0.5～1bar范圍內(nèi)，精拋光四個(gè)階段的總拋光時(shí)間設(shè)定在7～10min范圍內(nèi)。采取本工藝，提高了輕摻硅拋光片表面幾何參數(shù)等質(zhì)量指標(biāo)，其指標(biāo)均達(dá)到和超過(guò)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從而解決了采用傳統(tǒng)工藝不適宜對(duì)8英寸輕摻硅拋光片進(jìn)行拋光的技術(shù)難題。
文檔編號(hào)H01L21/304GK102019582SQ20101058124
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者劉振福, 張宇, 李科技, 李翔, 武衛(wèi) 申請(qǐng)人:天津中環(huán)領(lǐng)先材料技術(shù)有限公司