专利名称：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
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Si02颗粒、溶剂为K0H的成品抛光 液，它与去离子水的体积比配比为l : (10 35);中抛光过程采用溶质为粒径在5 25纳 米的Si02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Si02颗粒、溶剂为NH40H的成品抛光液，与去离子水 的体积比为l : (30 80);将三个抛光过程的温度控制在11 4(TC ;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GLANZOX 3500——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NH40H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。
具体实施例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Si02颗粒、溶剂为KOH的成品粗抛光液与 去离子水按l : 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/m^、转速了Orpm、温度40°C ; 中抛光取溶质为粒径在5 25纳米的Si02颗粒、溶剂为KOH的成品中抛光液与 去离子水按l : 40的体积比进行配比，进行化学机械抛光IO分钟，工艺条件为流量8L/ min、压力200g/mm2、转速50rpm、温度35 °C ; 精抛光取溶质为粒径在5 25纳米的Si(^颗粒、溶剂为NH40H的成品精抛光液与
去离子水按l : 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/m^、转速30rpm、温度2(TC、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Si02颗粒、溶剂为KOH的成品粗抛光液 与去离子水按l : 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°C ; 中抛光取溶质为粒径在5 25纳米的Si02颗粒、溶剂为KOH的成品中抛光液与 去离子水按1 : 25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10L/ min、压力250g/mm2、转速60rpm、温度30°C ; 精抛光取溶质为粒径在5 25纳米的Si02颗粒、溶剂为NH40H的成品精抛光 液与去离子水按l : 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 3. 5L/min、压力150g/mrf、转速20rpm、温度15°C 、在精抛光过程的最后一个阶段，用2%的 抛光用表面活性剂(Fujimi公司的GLANZOX 3500)——为抛光液，抛光硅衬底材料表面5 秒，之后将硅衬底材料浸入去离子水中浸泡10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。
权利要求
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，其特征在于它采用三步抛光法(1)、粗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，上述的含有SiO2颗粒的KOH的成品抛光液与去离子水的体积比配比为1∶10～35；抛光过程的温度控制在11～40℃；(2)中抛光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，与去离子水的体积比配比为1∶15～40；抛光过程的温度控制在11～40℃；(3)、精抛光精抛光过程采用溶质为粒径在5～25纳米的SiO2颗粒、溶剂为NHOH的成品抛光液，与去离子水的体积比配比为1∶(30～80)；抛光过程的温度控制在11～40℃；(4)、在精抛光的后期，以去离子水或0.1％～10％的抛光用表面活性剂为抛光液，抛光硅衬底材料表面5～20秒钟。
2. 根据权利要求1所述的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，其特征在于它还包括在完成精抛光过程后，将硅衬底材料浸入去离子水中或对硅衬底材料表面进行去离子水喷淋不少于5分钟，再将其取出放入专用工装夹具中。
全文摘要
本发明涉及了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，它采用三步抛光法粗抛光采用溶质为粒径在45～80纳米的SiO2颗粒、溶剂为KOH的成品抛光液，该成品抛光液与去离子水的体积比配比为1∶10～35，温度控制在11～40℃；中抛光采用溶质为粒径在5～25纳米的SiO2颗粒、溶剂为KOH的成品抛光液，该抛光液与去离子水的体积比配比为1∶15～40；温度控制在11～40℃；精抛光采用溶质为粒径在5～25纳米的SiO2颗粒、溶剂为NH4OH的成品抛光液，该抛光液与去离子水的体积比配比为1∶(30～80)；温度控制在11～40℃；最后以去离子水或0.1％～10％的抛光用表面活性剂为抛光液，抛光表面5～20秒钟。本发明的优点是方法简单、有效、且不影响生产效率。
文档编号H01L21/02GK101752239SQ20081023945
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月10日 优先权日2008年12月10日
发明者史训达, 林霖 申请人:北京有色金属研究总院;有研半导体材料股份有限公司