一种再生硅片的化学机械抛光方法技术

本发明专利技术为一种再生硅片的化学机械抛光方法，包括以下步骤：确定粗

【技术实现步骤摘要】
一种再生硅片的化学机械抛光方法


[0001]本专利技术为一种再生硅片的化学机械抛光方法
。

技术介绍

[0002]化学机械平坦化
(CMP)
是当前最主流的晶圆表面平坦化加工技术
。
硅片的
CMP
通过抛光液中纳米级粒子的物理研磨和抛光液的化学腐蚀的协同配合作用，实现晶圆表面微米或纳米级材料的去除
。
硅片制造和再生工艺中均涉及到多道
CMP
步骤
。
硅片的最终抛光，也称为精抛光，通过消除前道步骤造成的缺陷和抑制产生新的缺陷，最终达到降低表面缺陷的效果
。
随着器件制造工艺的不断提升，对硅片表面缺陷大小和数量的要求越来越严格，如
50nm
尺寸缺陷甚至更小
。
[0003]近年来，国内外多项研究发现，利用聚合物对硅片表面进行保护，可以有效地减少缺陷和颗粒的残留，被广泛应用于硅片的精抛光
。
羟乙基纤维素
(
简称
HEC)
是首选的亲水性聚合物，抛光过程中在晶圆表面形成保护层，有效降低表面缺陷，并在表面引入亲水性，以避免干燥颗粒的吸附，便于后续的清洗
。
大分子量
HEC
对表面的润湿作用更强，且能更有效地保护硅片表面，因此大多数成品硅片精抛光液中都会使用大分子量的
HEC。
由于
HEC
的分子结构特性，其会通过氢键作用吸附在磨粒硅溶胶表面形成钝化层，这也是降低表面缺陷的关键因素
。
但是，随着
HEC
在硅溶胶表面的吸附增加，硅溶胶的平均粒径随之增大，硅溶胶粒子之间的碰撞
、
接触几率同步增加，过程中作用在硅溶胶表面的
HEC
分子链之间会发生缠结，进而形成硅溶胶和聚合物的软团聚物，在抛光过程中该团聚物由于与硅片之间的强吸引力会吸附
、
残留在硅片表面，这即使通过提高清洗工艺也很难保证被完全去除，最终导致硅片表面缺陷大幅增多，极大地影响硅片的加工品质，无法满足外延工艺对衬底片表面质量的要求
。
[0004]现阶段硅片精抛光液中不可避免地使用大分子量
HEC
的情况下，如何有效解决精抛后硅片表面残留的团聚物对获得高洁净表面尤为重要
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种再生硅片的化学机械抛光方法，在精抛光过程中就可以清除表面沾污的团聚物，显著降低表面缺陷，得到缺陷少且雾值低的高质量表面
。
[0006]本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种再生硅片的化学机械抛光方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]步骤一，确定粗
/
中抛后的硅片缺陷层的高低度，并设定需要的去除量，根据需要的去除量通过抛光压力的调整将去除速率调至
[0009]步骤二，将含有磨粒和羟乙基纤维素
HEC
的碱性抛光液中加入一元或多元有机羧酸铵，并加入
pH
调节剂调整体系
pH
值为
10
‑
10.5
，获得化学机械抛光液备用；
[0010]步骤三，将粗
/
中抛后的抛光硅片置于抛光垫上，在抛光液供液出口设置过滤器，所述过滤器的有效直径不小于磨粒和羟乙基纤维素
HEC
所形成的团聚物的粒径；步骤二获得的化学机械抛光液经过过滤器分配到抛光垫上，在步骤一调整的条件下进行第一道化学机械抛光；
[0011]步骤四，将所述硅片继续置于抛光垫上，调整抛光压力为不大于第一道化学机械抛光的抛光压力的一半，且抛光压力大于0，进行第二道化学机械抛光，获得抛光表面；
[0012]步骤五，将所述硅片抬离抛光垫表面，停止化学机械抛光液的供液，不给抛光压力，将去离子水分配到抛光垫上，完成再生硅片的抛光
。
[0013]所述步骤二中，一元或多元有机羧酸铵的加入量为羟乙基纤维素
HEC
的
1/50
‑
1/10
，所述一元或多元有机羧酸铵为乙酸铵
、
草酸铵
、
柠檬酸铵中的至少一种
。
[0014]所述第一道化学机械抛光的抛光压力为
15
‑
25kPa
，抛光时间为
50
‑
100s
；所述第二道化学机械抛光的抛光压力为
3.5
‑
7kPa
，抛光时间为5‑
15s
；步骤五中去离子水冲洗抛光垫的时间为
10
‑
20s。
[0015]所述抛光垫为黑色聚氨脂类抛光垫；所述过滤器的过滤精度为
0.5
μ
m。
[0016]所述化学机械抛光液按重量百分比计组成为：硅溶胶4‑
10
％；羟乙基纤维素
HEC 0.05
‑
0.5
％；表面活性剂
0.1
‑
0.5
％；一元或多元有机羧酸铵
0.001
‑
0.05
％；
pH
调节剂
0.5
‑
1.5
％；去离子水
。
[0017]所述表面活性剂，优选非离子表面活性剂，可以是脂肪醇聚氧乙烯醚
、
烷基酚聚氧乙烯醚
、
聚氧乙烯烷基醇酰胺
、
烷基醇酰胺型
、
脂肪酸聚氧乙烯酯
、
脂肪胺聚氧乙烯醚
、
聚醚类
、
多元醇类
、
烷基聚葡萄糖苷等的至少一种
。
[0018]所述
pH
调节剂，可以是氢氧化钾
、
氢氧化钠
、
碳酸铵
、
碳酸钾
、
碳酸钠
、
氨水
、
尿素
、
四甲基氢氧化铵
、
四乙基氢氧化铵
、
四丁基氢氧化铵
、
哌嗪
、1
‑
甲基哌嗪
、
乙二胺
、
三乙胺
、
三乙烯四胺
、
二乙烯三胺等的至少一种
。
优选为碳酸铵
、
氨水
、
尿素
、
四甲基氢氧化铵
、
四乙基氢氧化铵
、
四丁基氢氧化铵
、
哌嗪
、1
‑
甲基哌嗪
、
乙二胺
、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种再生硅片的化学机械抛光方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一，确定粗
/
中抛后的硅片缺陷层的高低度，并设定需要的去除量，根据需要的去除量通过抛光压力的调整将去除速率调至步骤二，将含有磨粒和羟乙基纤维素
HEC
的碱性抛光液中加入一元或多元有机羧酸铵，并加入
pH
调节剂调整体系
pH
值为
10
‑
10.5
，获得化学机械抛光液备用；步骤三，将粗
/
中抛后的抛光硅片置于抛光垫上，在抛光液供液出口设置过滤器，所述过滤器的有效直径不小于磨粒和羟乙基纤维素
HEC
所形成的团聚物的粒径；步骤二获得的化学机械抛光液经过过滤器分配到抛光垫上，在步骤一调整的条件下进行第一道化学机械抛光；步骤四，将所述硅片继续置于抛光垫上，调整抛光压力为不大于第一道化学机械抛光的抛光压力的一半，且抛光压力大于0，进行第二道化学机械抛光，获得抛光表面；步骤五，将所述硅片抬离抛光垫表面，停止化学机械抛光液的供液，不给抛光压力，将去离子水分配到抛光垫上，完成再生硅片的抛光
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中，一元或多元有机羧酸铵的加入量为羟乙基纤维素
HEC
的
1/50
‑
1/10
，所述一元或多元有机羧酸铵为乙酸铵
、
草酸铵
、
柠檬酸铵中的至少一种
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一道化学机械抛光的抛光压力为
15
‑
25kPa
，抛光时间为
50
‑
100s
；所述第二道化学机械抛光的抛光压力为
3.5
‑
7kPa
，抛光时间为5‑
15s
；步骤五中去离子水冲洗抛光垫的时间为
10
‑
20s。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述抛光垫为黑色聚氨脂类抛光垫；所述过滤器的过滤精度为
0.5
μ
m。5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学机械抛光液按重量百分比计组成为：硅溶胶4‑
10
％；羟乙基纤维素
HEC 0.05
‑
0.5
％；表面活性剂
0.1
‑
0.5
％；一元或多元有机羧酸铵
0.001
‑
0.05
％；
pH
调节剂
0.5
‑
1.5
％；去离子水
。6.
根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂为非离子表面活性剂，包括脂肪醇聚氧乙烯醚
、
烷基酚聚氧乙烯醚
、
聚氧乙烯烷基醇酰胺
、
烷基醇酰胺型
、
脂肪酸聚氧乙烯酯

【专利技术属性】
技术研发人员：王晗笑，姜鉴哲，谢顺帆，曹靖丽，刘圆，
申请(专利权)人：博力思天津电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：