[发明专利]一种降低硅片表面粗糙度和表面损伤的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低硅片表面粗糙度和表面损伤的加工方法，尤其涉及一种排除使用化学腐蚀方法的纯机械加工方法。

背景技术

硅片是集成电路中使用最广泛的衬底材料，随着集成电路工艺向更高集成度发展，对硅片质量的要求也更加苛刻。半导体硅片一般需要经过拉晶、切片、倒角、磨片、腐蚀、抛光、清洗等工艺过程制造而成。降低硅片表面粗糙度和表面损伤，实现硅片表面粗糙度和表面损伤参数满足工艺要求主要通过磨片和腐蚀工艺过程完成。

磨片工艺能使硅片获得较高精度的表面几何参数，同时在一定程度上能够减弱切片带来的损伤。但硅片经研磨后产生的损伤仍然不能达到要求，为了进一步消除硅片表面损伤，需要在磨片后对硅片表面进行腐蚀。腐蚀工艺一般有碱腐蚀和酸腐蚀两种。碱腐蚀工艺腐蚀速率慢，虽然可以保证硅片表面平坦度，但由于碱腐蚀特性是各向异性腐蚀，硅片在研磨后经过碱腐蚀，使得硅片表面粗糙度被放大。酸腐蚀的腐蚀速率较快，腐蚀后硅片表面光亮，不易吸附杂质，但酸腐蚀过程中硅片的几何参数对温度非常敏感，控制不好表面易呈枕形，即表面为两边薄中间厚，从而影响硅片表面参数。同时腐蚀所用化学试剂纯度要求比较高，成本较贵，还带入一定的人身安全和环境污染问颗。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低硅片表面粗糙度和表面损伤的加工方法，本方法可以不使用化学腐蚀方法，应用纯机械加工的硅片加工方法。

为达到上述目的本发明采用以下技术方案：

首先，通过载片装置将硅片置于垂直状态，使用砂粒粒径大于或等于5微米，小于或等于10微米的砂轮，控制砂轮对硅片的两面同时进行加工。在垂直状态下，硅片可以有效地避免因自身重力而引起的弯曲形变，同时控制砂轮对硅片的两面同时进行加工，这样容易控制硅片两面处于基本相同的加工工艺条件，使得硅片两面获得基本相同的表面形貌，初步减弱切片带来的损伤；

其次，将硅片置于水平状态，固定硅片一面，使用砂粒粒径小于或等于1微米的砂轮，对硅片另一表面进行修整磨削加工，加工完成后翻转硅片，继续对硅片未被加工的一面进行磨削加工，修整硅片表面形貌，从而达到同时降低表面粗糙度和表面损伤的目的。

可通过向硅片两面喷射静压水，维持硅片的垂直状态。

本发明提供一种硅片在磨片制程中降低硅片表面粗糙度和表面损伤的加工方法，其优点是排除了使用化学腐蚀方法，一方面降低硅片加工的成本，另一方面克服化学腐蚀方法带入的安全和环境问题。

附图说明

图1使用本发明降低硅片表面粗糙度和表面损伤的加工流程图

图2使用传统研磨腐蚀工艺降低硅片表面粗糙度和表面损伤的加工流程图

图3使用本发明方法加工后硅片的表面粗糙度

图4使用本发明方法加工后透射电子显微镜下硅片的表面损伤

图5使用研磨腐蚀工艺加工后硅片的表面粗糙度

图6使用研磨腐蚀工艺加工后透射电子显微镜下硅片的表面损伤

具体实施方式

实施例1

使用直拉法生产的P型(100)12英寸硅片。依据图1使用本发明降低硅片表面粗糙度和表面损伤的加工方法，将硅片置于垂直状态，使用砂粒粒径为5微米的砂轮，控制砂轮对硅片的两面同时进行加工，去除量为50微米。硅片按图1使用本发明降低硅片表面粗糙度和表面损伤的加工方法硅片在垂直状态下加工完成后，然后将硅片置于水平状态，固定硅片一面，使用砂粒粒径为1微米的砂轮，对硅片另一表面进行加工，去除量为5微米，修整硅片表面形貌。加工完成后翻转硅片，继续对硅片未被加工的一面进行加工，去除量为5微米，修整硅片表面形貌。

依据图1使用本发明降低硅片表面粗糙度和表面损伤的加工方法加工完成后，用表面粗糙度检测仪和透射电子显微镜对通过本方法获得的硅片进行检测。表面粗糙度测试仪型号为TOKYO SEIMITSU2250，测量基本参数：垂直坐标为0.1μm/10mm，水平坐标为500μm/10mm，测量长度为6000μm，测量速率为300μm/s。得到图3采用本发明方法加工后硅片的表面粗糙度，硅片的粗糙度Ra为0.011μm。透射电子显微镜型号为JEOL JEM-2100，测量得到图4采用本发明方法加工后透射电子显微镜下硅片的表面损伤，标尺为50nm的透射点子显微镜照片中硅片表面损伤约为150nm。