硅片CMP抛光工艺技术研究.pdf

电子工艺技术
2010年9月ElectronicsProcessTechnology299

硅片CMP抛光工艺技术研究

刘玉岭
（中国电子科技集团公司第四十六研究所，天津300220）

摘要：介绍了硅片机械-化学抛光技术，重点分析了10.16cm硅片抛光加工过程中抛光液的pH值、抛光压
力和抛光垫等因素对硅片抛光去除速率及表面质量的影响。通过试验确定了硅片抛光过程中合适的工艺参数，
同时对抛光过程中出现的各种缺陷进行了分析总结，并提出了相应的解决方案。
关键词：硅片；化学机械抛光；去除速率；缺陷
中图分类号：TN305.2文献标识码:A文章编号:1001-3474(2010)05-0299-04

StudyonChemicalMechanicalPolishingofSiliconWafer

LIUYu-ling
(The46thResearchInstituteofCETC,Tianjin300220,China)

Abstract:TheCMPtechnologyofsiliconwaferswasdescribed.ThepHvalueofslurry,polishingpressure,polishingcloth
onmaterialremovalrateandsurfacequalityofthe10.16cmsiliconwaferwasfocusedtoinvestigate.Theappropriateprocess
parameterswereacquired,besides,somekindsofdefectswhichappearedduringthepolishingprocesswereanalyzed,andthe
solutionswereproposed.
Keywords:Siliconwafer;CMP(ChemicalMechanicalPolishing);Materialremovalrate;Defect
DocumentCode:AArticleID:1001-3474(2010)05-0299-04

1硅片CMP抛光原理2实验过程
化学机械抛光（CMP）是目前最为普遍的半导体2.1实验设备和材料
材料表面平整技术，它是将机械摩擦和化学腐蚀相结实验设备：12P抛光机
合的工艺，兼收了二者的优点，可以获得比较完美的实验使用的材料：NALCO2398抛光液；Suba800
晶片表面[1]。硅片CMP一般采用的是碱性二氧化硅抛光抛光垫；Suba500抛光垫；Politex抛光垫；陶瓷盘；
-2-
液，化学反应方程式为：Si+H2O+2OH=>SiO3+2H2,它WAX蜡；DI水。
是利用碱与硅的化学腐蚀反应生成可溶性硅酸盐，2.2实验过程

再通过细小柔软、比表面积大、带有负电荷的SiO2胶硅片抛光过程的示意图如图1所示，图中硅片利
粒的吸附作用及其与抛光垫和片子间的机械摩擦作用蜡粘贴在陶瓷盘上，抛光过程中，将硅片加压于
用，及时除去反应产物，从而达到去除晶片表面损伤一旋转的抛光垫上，同时加入适当的抛光液，以达
层与沾污杂质的抛光目的，这个化学和机械共同作用到平坦度极佳的镜面抛光效果。
的过程就是硅片CMP抛光的过程。为了确保硅片的抛光加工精度，根据工艺要求

作者简介:刘玉岭(1975-),男,工程师,主要从事半导体材料研发工作。
电子工艺技术
300ElectronicsProcessTechnology2010年9月第31卷第5期

对硅片进行三道抛光工序，分别是粗抛光、细抛光抛光液pH值的关系,从中可以看出,随着抛光液pH值的
和精抛光。粗抛工序的目的是去除晶片表面由加工增大,抛光去除率逐步提高,但当pH值达到近似13时,去
工序残留下的表面损伤层，并达到要求的几何尺寸除率迅速降低,而且抛光片表面质量下降；所以确定
加工精度，一般抛光加工量约15μm～20μm；细抛适宜的抛光液pH值是硅片加工过程中重要的工艺参
工序的目的是进一步降低晶片表面平整度以及粗糙数之一[2]。
度，一般抛光加工量约为3μm～6μm；精抛工序的3.2抛光压力
目的是“去雾”，确保晶片表面有极高的纳米形貌图3为实验获得的抛光去除速率与抛光压力的关
特性，一般抛光加工量约小于1μm；每道工序的目系曲线，从图3中可以看出，随着抛光压力的增大，
的不同，进而在抛光压力、抛光液的组份、粒度、晶片的抛光速率也随之增大，缩短了抛光时间，增
浓度及溶液的pH值、抛光垫的材质、结构及硬度、加了产能；但使用过高的压力在增加速率的同时，
抛光温度及抛光加工量等均有所差别。也增加抛光垫的损耗、不良的的温度控制及碎片等
特点。
压力

自转抛光液去)
离子水-1
抛光头0.9
0.8
陶瓷片抛光垫修整器