[发明专利]一种减少硅衬底材料化学机械抛光表面液蚀坑产生的抛光方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种硅衬底材料的化学机械抛光领域，特别是一种减少硅衬底材料化学机械抛光表面液蚀坑产生的抛光方法

背景技术

化学机械抛光是一个化学腐蚀和机械摩擦作用交替进行的过程，经过化学机械抛光处理过的硅衬底材料，可以获得纳米级的表面形貌。因而，化学机械抛光已经成为单晶硅衬底和集成电路制造中的关键技术之一。而Slurry Mark(液蚀坑)是在化学机械抛光过程中，由于化学腐蚀作用与机械摩擦作用不平衡，即化学腐蚀作用过于强烈，在硅衬底材料的抛光表面留下的化学腐蚀坑。因此，Slurry Mark的存在，影响了抛光衬底表面的光洁度和平坦度，造成在后道制程中制作的器件功能失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种减少硅衬底材料化学机械抛光表面液蚀坑产生的抛光方法，该方法简单、有效、且不影响生产效率。

为达到上述的发明目的，本发明采用以下技术方案：

这种减少硅衬底材料化学机械抛光表面液蚀坑产生的抛光方法，它采用三步抛光法即：粗抛光、中抛光和精抛光：

粗抛光过程采用溶质为粒径在45～80纳米的SiO₂颗粒、溶剂为KOH的成品抛光液，它与去离子水的体积比配比为1：(10～35)；中抛光过程采用溶质为粒径在5～25纳米的SiO₂颗粒、溶剂为KOH的成品抛光液，它与去离子水的体积比为1：(15～40)；精抛光过程采用溶质为粒径在5～25纳米的SiO₂颗粒、溶剂为NH₄OH的成品抛光液，与去离子水的体积比为1：(30～80)；将三个抛光过程的温度控制在11～40℃；在精抛光过程的最后一个阶段，以去离子水或0.1％～10％(体积百分)的抛光用表面活性剂——如Fujimi公司的GLANZOX3500——为抛光液，抛光硅衬底材料表面5～20秒钟；完成精抛光过程后，马上将硅衬底材料浸入去离子水中、或者对硅衬底材料表面进行去离子水喷淋5分钟以上，之后再将其取出放入专用工装夹具中。

经实践检测，经过此种抛光工艺加工后的硅衬底材料，由SlurryMark缺陷引起的不合格率，可以有效控制在0.1％以内。

上述的KOH的成品抛光液系从市场购得，其牌号有：Nacol 2371、Nacol 2354、Nacol 2358、Mazin SR-310；

上述的NH₄OH的成品抛光液系从市场购得，其牌号有：Glanzox3950、NP 8040W。

本发明的优点是方法简单、有效、且不影响生产效率。

具体实施方式

以下结合较佳实施例，对本发明作进一步说明：

实施例1：

粗抛光：取溶质为粒径在45～80纳米的SiO₂颗粒、溶剂为KOH的成品粗抛光液与去离子水按1：30的体积比进行配比，进行化学机械抛光20分钟，工艺条件为：流量10L/min、压力300g/mm²、转速70rpm、温度40℃；

中抛光：取溶质为粒径在5～25纳米的SiO₂颗粒、溶剂为KOH的成品中抛光液与去离子水按1：40的体积比进行配比，进行化学机械抛光10分钟，工艺条件为：流量8L/min、压力200g/mm²、转速50rpm、温度35℃；

精抛光：取溶质为粒径在5～25纳米的SiO₂颗粒、溶剂为NH₄OH的成品精抛光液与去离子水按1：80的体积比进行配比，进行化学机械抛光8分钟，工艺条件为：流量2.4L/min、压力100g/mm²、转速30rpm、温度20℃、在精抛光过程的最后一个阶段，用去离子水抛光硅衬底材料表面15秒，之后用去离子水对硅衬底材料表面进行喷淋5分钟。

最后用高倍显微镜对最终完成的硅衬底材料表面进行检测，未发现Slurry Mark的存在。

实施例2：

粗抛光：取溶质为粒径在45～80纳米的SiO₂颗粒、溶剂为KOH的成品粗抛光液与去离子水按1：15的体积比进行配比，进行化学机械抛光25分钟，工艺条件为：流量8L/min、压力250g/mm²、转速65rpm、温度35℃；