磨片与腐蚀结合提高硅片正背面平坦度的工艺的制作方法

本发明涉及硅片加工，具体涉及一种磨片与腐蚀结合提高硅片正背面平坦度的工艺。

背景技术：

1、随着器件特征尺寸的减小，对硅片表面质量要求越来越高，对于8寸抛光片，平坦度(总平坦度，局部平坦度)是一个非常重要的特征尺寸。平坦度是指硅片背面为理想平面时，硅片正面相对于某一规定基准面的偏差。目前平坦度一般采用非接触电容法检测，通过此方法测量背面的起伏变化会被叠加到正面，从而造成测试结果大于实际值。

2、硅片背面的不平整度会影响到硅片平坦度的测量值，如果硅片背面起伏较大，即使正面足够平整，硅片的平坦度参数仍然不好，因为需要同时提升硅片正面与背面平整度。

3、硅片抛光一般采用背面贴蜡抛光，背面贴蜡，对硅片正面进行抛光。采用单面抛光，抛光后平坦度受背面影响较大，1、硅片背面不整度，会影响背面贴蜡的均匀性，影响贴蜡效果，从而导致抛光平坦度降低，2、背面不平整度还会放大平坦度测量值，因为平坦度测量时，背面的不平整度会叠加到正面。

技术实现思路

1、本发明主要解决现有技术中存在的不足，提供了一种磨片与腐蚀结合提高硅片正背面平坦度的工艺，通过磨片和腐蚀2个工艺结合，提高硅片正面背面平坦度，使得抛光前获得较好的正背面平坦度，抛光后能获得较好的平坦度结果。

2、本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

3、一种磨片与腐蚀结合提高硅片正背面平坦度的工艺，包括如下操作步骤：

4、步骤一：采用磨片设备对硅片进行磨片；磨片去除量为65±5μm，磨片后硅片厚度为770±5μm。

5、第一步：磨片设备先开机，对磨片需要的研磨剂进行配液。

6、第二步：将线切后的硅片放置到研磨载体的硅片槽内，每个研磨载体放置5枚硅片，磨片机架上有5个研磨载体，研磨载体的厚度620～737μm。

7、第三步：硅片放置好后，开始磨片加工，研磨载体和硅片放置与磨片机架上下定盘中间，上定盘固定，下定盘旋转，下定盘转速30r/min，研磨压力900kg。

8、第四步：在磨片设备内完成研磨后进行测厚和下料，接着目检合格后进入喷淋、鼓泡和洗净。

9、步骤二：进行腐蚀工艺去除磨片后的损伤层，腐蚀去除量为30±3μm。

10、第一步：酸腐蚀前对硅片进行清洗，目的是去除硅片表面的颗粒及沾污，避免在腐蚀过程中导致金属扩散和污迹。

11、第二步：在腐蚀设备上对硅片进行酸腐蚀，酸腐蚀的药液由hf、hno3和ch3cooh，腐蚀加工流程为：打开硅片盒置于水车→倒片机→腐蚀笼→腐蚀机→倒片机→水车打开硅片盒置于水车。

12、腐蚀过程中腐蚀速率、腐蚀均匀性对腐蚀后硅片的形貌及平坦度起着非常关键的作用，通过控制腐蚀温度、腐蚀笼转速，n2鼓泡流量、n2鼓泡时间，控制腐蚀速率和腐蚀均匀性。

13、第三步：完成腐蚀过程的硅片经过目检合格后进入喷淋、鼓泡和洗净。

14、作为优选，下定盘旋转时，由于摩擦的作用，会带动研磨载体进行公转，于是研磨载体内硅片相对上下定盘有一个公转速度，同时外齿轮有一个转速，内齿轮有一个转速，内外齿轮转动会带动研磨载体进行自转，通过调节内齿轮，控制研磨载体自转为顺时针和逆时针。

15、作为优选，研磨载体公转速度计算公式为：d＝(a×za+b×zb)/(za+zb)；研磨载体自转速度为：c＝(a×za-b×zb)/(za-zb)；za为外齿轮齿数，zb为内齿轮齿数，a为外齿轮转速，b为内齿轮转速。

16、作为优选，当外齿轮线速度比内齿轮线速度大，研磨载体时针旋转，当外齿轮线速度比内齿轮线速度小，研磨载体逆时针旋转。

17、作为优选，研磨载体公转速度为15r/min，自转速度为19r/min，硅片外周没有出现塌边，能够获得较好的硅片平坦度。

18、作为优选，硅片磨片后，先要进行dk热处理，才能进行平坦度测量，dk热处理温度650℃，时间30min，通过dk的作用是消除氧施主，稳定电阻率，由于平坦度测试设备采用电容法检测，硅片不做dk，由于氧施主的作用，电阻率会失真，使得平坦度测量不准。

19、作为优选，酸腐蚀前清洗的药液由nh4oh和h2o2组成，处理温度65℃，清洗完的硅片必须在8小时之内投入酸腐蚀机，超过8小时则需要重新清洗。

20、作为优选，酸腐蚀药液hf、hno3、ch3cooh，反应公式：si+2hno3→sio2+2hno2、2hno2→no+no2+h2o、sio2+6hf→h2sif6+2h2o；hno3的作用是将硅氧化成sio2，再用hf溶解sio2，形成h2sif6。

21、作为优选，腐蚀药液的浓度位置一定的比例，hf：hno3为0.2～0.3，在腐蚀完每一笼需要确认药液浓度，浓度不满足这个比例换液，则需要补充药液。

22、作为优选，腐蚀温度控制30±1°，通过调整腐蚀笼转速，n2鼓泡流量、n2鼓泡时间这3个参数，找到最优平坦度控制方法，首先对腐蚀笼转速进行了2组验证，转速20r/min和转速30r/min，转速20r/min，腐蚀后ttv均值1.76μm，转速30r/min，腐蚀后ttv 1.36μm，提高转速改善硅片平坦度，转速30r/min为最大转速，因此将转速固定为30r/min，n2鼓泡时间40s，n2鼓泡流量150l/min。

23、本发明能够达到如下效果：

24、本发明提供了一种磨片与腐蚀结合提高硅片正背面平坦度的工艺，与现有技术相比较，通过磨片和腐蚀2个工艺结合，提高硅片正面背面平坦度，使得抛光前获得较好的正背面平坦度，抛光后能获得较好的平坦度结果。

技术特征：

1.一种磨片与腐蚀结合提高硅片正背面平坦度的工艺，其特征在于包括如下操作步骤：

2.根据权利要求1所述的磨片与腐蚀结合提高硅片正背面平坦度的工艺，其特征在于：下定盘旋转时，由于摩擦的作用，会带动研磨载体(3)进行公转，于是研磨载体(3)内硅片相对上下定盘有一个公转速度，同时外齿轮(2)有一个转速，内齿轮(5)有一个转速，内外齿轮转动会带动研磨载体(3)进行自转，通过调节内齿轮(5)，控制研磨载体(3)自转为顺时针和逆时针。

3.根据权利要求2所述的磨片与腐蚀结合提高硅片正背面平坦度的工艺，其特征在于：研磨载体(3)公转速度计算公式为：d＝(a×za+b×zb)/(za+zb)；研磨载体(3)自转速度为：c＝(a×za-b×zb)/(za-zb)；za为外齿轮(2)齿数，zb为内齿轮(5)齿数，a为外齿轮(2)转速，b为内齿轮(5)转速。

4.根据权利要求3所述的磨片与腐蚀结合提高硅片正背面平坦度的工艺，其特征在于：当外齿轮(2)线速度比内齿轮(5)线速度大，研磨载体(3)顺时针旋转，当外齿轮(2)线速度比内齿轮(5)线速度小，研磨载体(3)逆时针旋转。

5.根据权利要求3所述的磨片与腐蚀结合提高硅片正背面平坦度的工艺，其特征在于：研磨载体(3)公转速度为15r/min，自转速度为19r/min，硅片外周没有出现塌边，能够获得较好的硅片平坦度。

6.根据权利要求1所述的磨片与腐蚀结合提高硅片正背面平坦度的工艺，其特征在于：硅片磨片后，先要进行dk热处理，才能进行平坦度测量，dk热处理温度650℃，时间30min，通过dk的作用是消除氧施主，稳定电阻率，由于平坦度测试设备采用电容法检测，硅片不做dk，由于氧施主的作用，电阻率会失真，使得平坦度测量不准。

7.根据权利要求1所述的磨片与腐蚀结合提高硅片正背面平坦度的工艺，其特征在于：酸腐蚀前清洗的药液由nh4oh和h2o2组成，处理温度65℃，清洗完的硅片必须在8小时之内投入酸腐蚀机，超过8小时则需要重新清洗。

8.根据权利要求1所述的磨片与腐蚀结合提高硅片正背面平坦度的工艺，其特征在于：酸腐蚀药液hf、hno3、ch3cooh，反应公式：si+2hno3→si02+2hno2、2hno2→no+no2+h2o、sio2+6hf→h2sif6+2h2o；hno3的作用是将硅氧化成sio2，再用hf溶解sio2，形成h2sif6。

9.根据权利要求8所述的磨片与腐蚀结合提高硅片正背面平坦度的工艺，其特征在于：腐蚀药液的浓度位置一定的比例，hf：hno3为0.2～0.3，在腐蚀完每一笼需要确认药液浓度，浓度不满足这个比例换液，则需要补充药液。

10.根据权利要求1所述的磨片与腐蚀结合提高硅片正背面平坦度的工艺，其特征在于：腐蚀温度控制30±1°，通过调整腐蚀笼转速，n2鼓泡流量、n2鼓泡时间这3个参数，找到最优平坦度控制方法，首先对腐蚀笼转速进行了2组验证，转速20r/min和转速30r/min，转速20r/min，腐蚀后ttv均值1.76μm，转速30r/min，腐蚀后ttv 1.36μm，提高转速改善硅片平坦度，转速30r/min为最大转速，因此将转速固定为30r/min，n2鼓泡时间40s，n2鼓泡流量150l/min。

技术总结
本发明涉及一种磨片与腐蚀结合提高硅片正背面平坦度的工艺，所属硅片加工技术领域，包括如下操作步骤：步骤一：采用磨片设备对硅片进行磨片；磨片去除量为65±5μm，磨片后硅片厚度为770±5μm。将线切后的硅片放置到研磨载体的硅片槽内，每个研磨载体放置5枚硅片，磨片机架上有5个研磨载体，研磨载体的厚度620～737μm，硅片放置好后，开始磨片加工。步骤二：进行腐蚀工艺去除磨片后的损伤层，腐蚀去除量为30±3μm。酸腐蚀前对硅片进行清洗，在腐蚀设备上对硅片进行酸腐蚀。通过磨片和腐蚀2个工艺结合，提高硅片正面背面平坦度，使得抛光前获得较好的正背面平坦度，抛光后能获得较好的平坦度结果。

技术研发人员：何荣,张森阳,蔡来强,高威,缪燃
受保护的技术使用者：杭州中欣晶圆半导体股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13