专利名称：硅片研磨表面粗糙度控制方法
技术领域：
本发明涉及硅片加工方法，尤其涉及一种对集成电路衬底用单晶硅片进 行研磨，减小其表面粗糙度的硅片研磨表面粗糙度控制方法。
背景技术：
硅是具有金刚石晶体结构，原子间以共价键结合的硬脆材料，是一种很
好的半导体材料，目前构成集成电路半导体芯片的90%以上都是硅晶片(硅 片)。为了在硅片上印刷集成电路，以及与其它元件结合紧密，硅片的表面 必须平直，特别是随着集成电路的集成程度不断提高，对硅片表面平直度及 粗糙度的要求提出更严格的要求。
研磨是硅片切片后对其表面的第一次机械加工，也是硅片加工技术中最 基本的工序。研磨的目的是为了去除硅片表面的切片刀痕和凹凸不平，使表 面加工损伤达到一致，使其在化学腐蚀过程中，表面腐蚀速率达到均匀一致。 通常研磨工序包括在研磨机研磨盘其间设置的承载载具上放置硅片，向研磨 盘和硅片间加注研磨液，启动研磨机，调整适当研磨速率，通过研磨液和磨 盘的共同作用，对硅片进行磨削，达到去除硅片表面的破损层和部分损伤层 的目的。
在甚大规模集成电路的制备过程中，硅片表面粗糙度是影响电子元器件 质量与可靠性的最重要因素之一，硅片表面粗糙度过大将导致严重的后果。
分析研究表明在集成电路制备工艺和研磨工艺操作过程中，如果硅片粗糙 度过大的区域，pn结的二极管噪声将增加，这对于器件来说是及其不利的； 并且在表面粗糙度大的区域，会增强pn结的扩散，形成pn结击穿。另外在 表面粗糙度大的区域，表面应力会比其他区域大的多，造成吸附金属离子、 颗粒等污染物，导致电子元器件漏电流增加，形成软击穿，从而使半导体器 件性能劣化。
目前，在硅片加工工业中，是通过提高磨削速率的方法，有效地去除硅 片表面的破损层和部分损伤层，而提高磨削速率的方法多数是采用选用硬度 和力度大的材料作为研磨机磨盘和研磨液的材料，比如选择金刚石作为磨料。但是，仅仅考虑磨具和磨料还是远远不够的，因为单独选择硬度和力度 大的材料作为磨具和磨料会产生许多问题，如由于磨具和磨料材料硬度和 力度加大，导致的研磨中温度升高以致烧伤硅片表面、表面张力过大而产生 裂纹等问题，都会进一步造成硅片表面粗糙度变坏、表面划伤、产生裂痕、 损伤磨具等。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种硅片 研磨表面粗糙度控制方法，其通过改变研磨工艺条件及改进研磨液性能，达 到减小硅片表面粗糙度，使硅片具有较好研磨表面的功效，加工工艺简单， 操作方便，满足环保要求，生产成本较低。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
本发明硅片研磨表面粗糙度控制方法，包括在研磨机研磨盘其间设置的 承载载具上放置硅片，向研磨盘和硅片间加注研磨液，启动研磨机，通过研 磨液和磨盘的共同作用，对硅片进行磨削；其特征在于，所述研磨液中添加 活性剂；所述研磨工序前增加使用活性剂浸润研磨盘步骤，研磨工序完成后 增加水磨步骤。
前述的硅片研磨表面粗糙度控制方法，其中研磨液中添加的活性剂是非 离子表面活性剂，该非离子表面活性剂的添加比例是研磨液重量的0.5%至 10%。
前述的硅片研磨表面粗糙度控制方法，其中非离子表面活性剂是聚氧乙 烯系非离子表面活性剂、多元醇酯类非离子表面活性剂和高分子及元素有机 系非离子表面活性剂中的一种或几种组合。
前述的硅片研磨表面粗糙度控制方法，其中研磨工序前增加使用活性剂 浸润研磨盘步骤是将活性剂喷淋在研磨盘上，浸润数分钟。
前述的硅片研磨表面粗糙度控制方法，其中研磨工序完成后增加水磨步 骤是用去离子水代替研磨液研磨数分钟，再停机。
本发明硅片研磨表面粗糙度控制方法的有益效果，其通过改变研磨工艺 条件及改进研磨液性能，达到减小硅片表面粗糙度，使硅片具有较好研磨表 面的功效，该方法加工工艺简单，操作方便，满足环保要求，生产成本较低。
具体实施例方式
本发明硅片研磨表面粗糙度控制方法，包括在研磨机研磨盘其间设置的承载载具上放置硅片，向研磨盘和硅片间加注研磨液，启动研磨机，通过研 磨液和磨盘的共同作用，对硅片进行磨削；其中，所述研磨液中添加活性剂; 所述研磨工序前增加使用活性剂浸润研磨盘步骤，研磨工序完成后增加水磨 步骤。
本发明硅片研磨表面粗糙度控制方法，其研磨液中添加的活性剂是非离 子表面活性剂，该非离子表面活性剂是聚氧乙烯系非离子表面活性剂、多元 醇酯类非离子表面活性剂和高分子及元素有机系非离子表面活性剂中的一种 或几种组合；该活性剂的添加比例是研磨液重量的0.5%至10%，可以保证 在研磨过程中减小磨料对硅片的表面的损伤，并且降低磨削表面张力，提高 渗透性和润滑性起到降温、去损的作用。
本发明硅片研磨表面粗糙度控制方法，所述研磨工序前增加使用活性剂 浸润研磨盘步骤是将活性剂喷淋在研磨盘上，浸润3至5分钟，可以有效减 小磨粒、磨屑与磨削表面之间的摩擦、起到润滑的作用；所述研磨工序完成 后增加水磨步骤是用去离子水代替研磨液研磨1至5分钟，再停机。
本发明在研磨工序前增加用活性剂浸润研磨盘数分钟，可以有效减小磨 粒、磨屑与磨削表面之间的摩擦，起到润滑作用；在研磨液中加入0.5%至10% 的活性剂，可以保证在研磨过程中减小磨料对硅片表面的损伤，并且降低磨 削表面张力，提高渗透性和润滑性，从而起到降温和去损的作用；正常研磨 工序过后，再加入一道水磨(水抛)工序，是用去离子水代替研磨液进行研 磨(水抛)数分钟，再停机，可以使研磨的硅片剩余损伤层进一步縮小，减 少后续工序加工量，降低研磨硅片粗糙度。
本发明在研磨液中加入活性剂后增加了磨料的悬浮性，并能起到一定 的润滑、冷却和去损作用。活性剂能增加磨料的悬浮性，是因为其能在固体 颗粒表面上产生足够高的位垒，使颗粒分散开来。分散体是具有表面积、表 面能很大的热力学不稳定体系，活性剂吸附在固-液界面上，大大降低了表面 自由能，减少了它们互相聚结的趋势。另外由于活性剂吸附，使固体表面吸 附层增厚，形成空间位垒，阻碍颗粒相互靠拢，使新的表面裸露出来与磨料 了接触，进一步使研磨效率大大提高。
本发明硅片研磨表面粗糙度控制方法的优点是1、加入活性剂可以使 磨料分布均匀并在短时间内不产生沉淀，提高磨削加工质量和效率；2、活 性剂能吸附在固体颗粒表面上产生足够高的位垒，使颗粒分开，以达到分散、悬浮的特性；3、用活性剂浸润磨盘可以起到冷却作用，防止研磨片表面因 应力过大而烧伤；4、增加水抛工序，可以使研磨片剩余损伤层小，使后步 工序加工量减小，并降低研磨片粗糙度；5、在研磨加工过程中会有大量细 碎的磨屑和磨粒粉末，通过本工艺方法可以使磨削产物不易形成难清除的表 面吸附；(6)清洗剂中选用的化学试剂，不污染环境，不易燃烧，属于非 破坏臭氧层物质，满足环保要求；(7)工艺简单，操作方便。 实施例1:
首先，配置硅片研磨液-
分别称取重量为2%的脂肪醇聚氧乙烯(20)醚(商品名为平平加0—20， 结构为RO(CH2CH20)2QH, R=C12.18H25.37)， 3%的环氧乙垸和高级脂肪醇的縮 合物(JFC)(结构为R-0(C2H40)nH))，在室温下加入到lkg的研磨液中， 搅拌均匀备用。
研磨时，先用活性剂，即选用脂肪醇聚氧乙烯(20)醚及环氧乙烷和高 级脂肪醇縮合物(JFC)的混合物浸润研磨盘4分钟；然后开始研磨，使用 双面研磨机，在研磨机上下研磨盘间设置的承载载具上放置硅片，然后向研 磨盘和硅片间加注配置的硅片研磨液，启动研磨机，采用常规研磨工艺条件， 通过研磨液和磨盘的共同作用，对硅片进行磨削；研磨工序完成后，再进行 水抛工序，用去离子水代替研磨液，水抛2分钟，停机。
实验效果分析经过上述方法研磨的硅片，表面刀痕和划伤明显减少， 可以减少20%的回工片。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上 的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等 同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1、 一种硅片研磨表面粗糙度控制方法，包括在研磨机研磨盘其间设置 的承载载具上放置硅片，向研磨盘和硅片间加注研磨液，启动研磨机，通过 研磨液和磨盘的共同作用，对硅片进行磨削；其特征在于，所述研磨液中添 加活性剂；所述研磨工序前增加使用活性剂浸润研磨盘步骤，研磨工序完成 后增加水磨步骤。
2、 根据权利要求1所述的硅片研磨表面粗糙度控制方法，其特征在于， 所述研磨液中添加的活性剂是非离子表面活性剂，该非离子表面活性剂的添 加比例是研磨液重量的0.5%至10%。
3、 根据权利要求2所述的硅片研磨表面粗糙度控制方法，其特征在于， 所述非离子表面活性剂是聚氧乙烯系非离子表面活性剂、多元醇酯类非离子 表面活性剂和高分子及元素有机系非离子表面活性剂中的一种或几种组合。
4、 根据权利要求1所述的硅片研磨表面粗糙度控制方法，其特征在于， 所述研磨工序前增加使用活性剂浸润研磨盘步骤是将活性剂喷淋在研磨盘 上，浸润数分钟。
5、 根据权利要求1所述的硅片研磨表面粗糙度控制方法，其特征在于， 所述研磨工序完成后增加水磨步骤是用去离子水代替研磨液研磨数分钟，再 停机。
全文摘要
本发明提供一种硅片研磨表面粗糙度控制方法，包括在研磨机研磨盘其间设置的承载载具上放置硅片，向研磨盘和硅片间加注研磨液，启动研磨机，通过研磨液和磨盘的共同作用，对硅片进行磨削；其改进之处是，所述研磨液中添加活性剂；所述研磨工序前增加使用活性剂浸润研磨盘步骤，研磨工序完成后增加水磨步骤；其通过改变研磨工艺条件及改进研磨液性能，达到减小硅片表面粗糙度，使硅片具有较好研磨表面的功效，工艺简单，操作方便，满足环保要求，生产成本较低。
文档编号B24B37/005GK101310926SQ20071005742
公开日2008年11月26日 申请日期2007年5月22日 优先权日2007年5月22日
发明者仲跻和, 亮 吴, 李家荣 申请人:天津晶岭电子材料科技有限公司