硅片研磨表面状态的改善和研磨液的改进

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1、万方数据制造技术Manufacturiog1tchnology硅片研磨表面状态的改善和研磨液的改进张伟，周建伟，刘玉岭，刘承霖(河北工业大学微电子研究所，天津30013n)摘要：在硅片研磨过程中，由于应力的积累和剧烈的机械作用，硅片表面损伤严重，碎片率增加。介绍了一种改进的研磨液，不但把剧烈的机械作用转变为比较缓和的化学．机械作用，还能起到其他较好的辅助作用并对其各成分作用，进行了理论分析。硅片表面状态得到了一定程度的改善，提高了生产效率。关键词：硅片；研磨：研磨液；应力中图分类号：TN305．2文献标识码：A文章编号：1003—353x(2006

2、)10—0758·04TheImproVementofWaferSurfaceConditionandPolishingSlurryintheProcessofWaferPolishingZHANGWei，ZHOUJian-wei，LIUYu-ling，LIUCheng—lin(1ns“tHteofM{croetectronicsHebciUntvers{tyofTechnology，Tinnjin300、30，Chtna)Abstract：Intheprocessofwaferpolishing，thewafersurfacecouldbedam

3、agedbadlyandfragmentratewillincreasesharply，becauseoftheaccumulationofstressandthemechanicalaction．Akindofpolishingslurryisintroducedtochangethefiercemechanicalactionintothetenderchemi-cal—mechanicalaction，andsomepositiVeeffectcanalsobemadebyit．ThewafersurfaceconditionisimproV

4、edtosomeextent，andlheproductjonef疗cjencyisjncreased．Keywords：siliconwafer；polishing；polishingslurry；stress1引言在微电子工艺中，从半导体单晶硅的拉制、加工、到器件的制备，都会产生大量的应力；从硅棒的拉制、切片、磨片到后来的抛光，都伴随着大量的机械加工过程及大量的热量产生，从而在硅片中产生大量的机械应力和热应力⋯。磨片在硅片的制备过程中占有重要地位，它是切片后硅片表面的第一次机械加工，为硅片的下一步加工打下了基础。由于脆性材料的表面张力大和前面工

5、序应力的积累，再加上剧烈的研磨机械作用，使硅片表面极易产生裂纹，严重的还会导致崩边、碎片，对后续工艺造成恶劣的影响。由于现今国内许多半导体企业在这道工序中只是使用简单的自来水冷却、清758半导体技术第31卷第1r)期洗，缺乏先进的技术指导，因此出现的问题更加严重⋯。硅片表面状态直接影响器件的线宽容量、工艺范围、产量和生产能力。特征尺寸的连续缩小对硅片表面质量的要求不断提高f3j。所以如何解决这道工序中的问题有很大的现实意义。2原理分析和试验2．1研磨液的应用研磨液的引入使解决上述问题成为可能。传统的减小应力方法多采用增加切削、研磨浆液的润滑性，提高

6、浆液的散热能力，以迅速扩散加工产生的大量热量，减少热应力⋯。我校将cMP技术的某些机理引入到硅片切削和磨削工艺中，根据硅的化学作用，采用碱性浆液，加入多种活性剂，改万方数据制造技术Manufacruri“g1echn010”：=；；=；；i；ii；；=j；；；；；ii；；=；；；；iiiiji；；；i一进浆液的物理化学特性，增加加工工程中的化学作用，极大地改进了加工工艺，缓和了剧烈的机械作用。研磨液由多种成分组成，主要包括：有机碱、表面活性剂和螯合剂。使用有机碱是为了防止引入杂质金属离子给以后器件造成的致命伤害。原理如下Si+20H+H20一Si0

7、32一+2H2f在加工过程中，硅片可以与研磨液发生化学反应，提高了研磨速率且缓和了单纯、居4烈的机械作用。此实验就是为了分析采用不同浆液测得的应力大小和硅晶片的机械损伤，比较哪一种研磨液效果比较好。2．2表面活性剂作用及原理表面活性剂就是使表面具有活性性质I41。具有在两种物质间的界面上易于聚集，能显著改变这两种物质间的界面性质，尤其是显著降低溶剂表面张力和物质界面张力，并具有一定结构、亲水亲油特性和特殊吸附性能的物质[3】。根据亲水基的不同结构，可将表面活性剂分为离子型表面活性剂、非离子表面活性剂和特殊表砸活性剂【5l。单个活性剂分子在水溶液中总

8、是不停转动，当两个活性剂分子的憎水基相遇时，总是相互吸引以求降低所受斥力。因此，除极稀溶液外，活性剂分子在水溶液中多数是以