硅片CMP抛光工艺技术研究
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关键 词 ：硅 片 ；化学机械抛光 ；去除速率 ；缺陷
中图 分类号 ：Ｔ ３ ５ 文献标识码： 文章编 ￣： ０ — ４ ４２ １）５ ０ ９ — ４ Ｎ ０． ２ Ａ ＇ ０ １ ３ ７ （０ ０ － ２ ９ ０ １ ０
Ｓ ｕ ｙｏ ｈ ｍｉａ ｅ ｈ ｎｃ ｌ ｏ ｉｈ ｎ ｆＳ ｌ ｏ ａ ｅ ｔ ｄ ｎＣ ｅ ｃ ｌ ｃ ａ ｉａ ｌ ｉｇ ｏ ｉ ｃ ｎＷ ｆ ｒ Ｍ Ｐ ｓ ｉ
抛光液ｐ 值的关 系， 中可 以看 出， Ｈ 从 随着抛光液ｐ 值 的 Ｈ
增大， 抛光去除率逐步提高， 当ｐ 值达 到近似 １时， 但 Ｈ ３ 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， 抛光片表 面质量 下降 ；所 以确定 而且
电子 工 艺 技 术
Ｅｅ ｔｏ ｉ ｓＰｒ ｃ ｓ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｌ ｃ ｒ ｎ ｃ ｏ ｅ ｓＴ ｃ ｎ ｌ ｑ
— —
２１年 ９ 第 ３卷 第５ ００ 月 １
对硅 片进行 三道 抛光 工序 ，分别是 粗抛 光 、细抛光
和精抛 光 。粗抛 工序 的 目的是去 除晶 片表面 由加工
ｓ ｌｔ ｎ ｒ ｐ ｏ ｏ ｅ ． ｏ ｉ ｓ ｕ ｏ ｗｅｅ ｒｐ ｓ ｄ
Ｋ ｙｗｏ ｄ ： ｉ ｏ ｆｒＣ ｈ ｍｉ Ｉ ｃ ａ ｉ Ｉ ｏｓ ｉｇ ＭａｅｉＩｅ ｖ Ｉａｅ Ｄ ｆｃ ｅ ｒｓ Ｓｌ ｎｗａｅ； ＭＰｆ ｅ ｃ ｈ ｎｃ ｌ ｈ ） ｔｒ ｍｏａ ｒｔ； ｅｅ ｔ ｉ ｃ Ｃ ａ Ｍｅ ａＰ ｉ ｎ ； ａｒ Ｄ ｃ ｍｅ ｔ ｏ ｅ Ａ ｒｉｌ ： ０ １３ ７ （０ ００ ．２ ９０ ｏ ｕ ｎ ｄ ： Ａ ｔｃｅｌ １ ０ ．４ ４ ２ １ ）５０ ９ ．４ Ｃ Ｄ
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 ，及时除去反应 产物 ，从 而达到去除晶片表面损伤
用 蜡粘 贴在 陶瓷 盘上 ，抛 光过 程 中 ，将 硅片 加压 于
一
旋转 的抛 光 垫上 ，同时加入 适 当 的抛 光 液 ，以达
Ｏｌ ｔｒ ｌｅ ｖｌａｅａ ｄｓ ｒ ｃ ｕ ｌｙｏ ｅ１．６ｃ ｉｃｎｗａｅ ｓｆｃｓ ｄｔ ｖｓｉａｅ Ｔ ｅａ ｐｏ ｒ ｔ ｒｃｓ ｒｍａｅｉ ｍｏａ ｒｔ ｎ ｕｆ ｅｑ ａｉ ｆ ｈ ０１ ｍ ｓｉｏ ｆｒ ｏ ｕｅ ｏｉ ｅ ｔ ｔ． ｈ ｐ ｒｐｉ ｅｐｏ ｅｓ ａｒ ａ ｔ ｔ ｌ ｗａ ｎ ｇ ａ
ｐ ｒｍｅｅｓｗｅｅａ ｑ ｉ ｄ ｂ ｓ ｅ ， ｏ ｅｋ ｄ ｆ ｅｅ ｔ ｉ ｐ ｅ ｒｄｄ ｒ ｇｔｅｐ ｌｈｎ ｒｃｓ ｅｅａ ａ ｚｄ ａ ｄｔｅ ａａ ｔｒ ｒ ｃｕｒ ， ｅ ｉ ｓ ｓ ｍ ｉ ｓｏ ｆｃｓｗｈ ｈａ ｐ ａｅ ｕｉ ｈ ｏｓ ｉ ｐｏ ｅ ｓｗ ｒ ｎ ｌ ｅ ， ｎ ｈ ｅ ｄ ｎ ｄ ｃ ｎ ｉ ｇ ｙ
２实验过程
２１ ． 实验设备和材料 实验设备 ：１Ｐ ２ 抛光 机 实验 使用的材料 ：Ｎ Ｌ Ｏ ３ ８ Ａ Ｃ ２ ９ 抛光液 ；Ｓ ｂ ０ ｕ ａ８ ０
抛光垫 ；Ｓ ｂ ０ 抛光垫 ；Ｐ ｌｅ抛光垫 ；陶瓷盘 ； ｕ ａ５ ０ ｏｉ ｘ ｔ
ＷＡ 蜡 ；Ｄ 水 。 Ｘ Ｉ
２ ． 验 过 程 ２实
层与沾 污杂质 的抛光 目的 ，这个化 学和机 械共 同作用
的过 程 就 是 硅 片 Ｃ Ｐ 光 的 过程 。 Ｍ 抛
到平坦度极佳 的镜 面抛 光效果 。 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（ ７ 一） 工程师， １ ５ ， ９ 男， 主要从事 半导体材料研 发工作。
摘 要 ：介绍 了硅 片机 械一 化学抛光技术 ，重点分析 了１．６ ｍ ０１ 硅片抛光加工过程 中抛光 液的ｐ 值 、抛光压 ｃ Ｈ
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。
Ｌ Ｕ Ｙｕ ｌ ｇ Ｉ —ｎ ｉ
（ｈ ６ｈＲ ｓａｃ ｓｉ ｔ ｆ Ｅ Ｃ Ｔａｊ ０ ２ ０ Ｃ ｉａ Ｔ ｅ４ ｔ ｅ ｅ ｒｈＩ ｔ ｕｅｏ Ｔ ， ｉｎｉ ３ ０ ２ ， ｈｎ Ｊ ｎ ｔ Ｃ ｎ
wenku.baidu.com
Ａ ｓ ｒｃ： ｈ ＭＰｔｃ ｎ ｌ ｙｏ ｉ ｏ ｆｒ ｗａ ｅｃｉ ｄ Ｔ ｅｐ ａ ｅｏ ｌ ｒ， ｏｓ ｉｇｐｅ ｓｒ， ｏｓ ｉｇｃ ｔ ｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅＣ ｈ ｏ ｇ ｆｓｉ ｎｗａｅｓ ｓｄｓ ｒ ｅ ． ｈ Ｈｖ ｌ ｆ ｕ ｙ ｐ ｌ ｈ ｒｓｕｅ ｐ ｌ ｈ ｌ ｈ ｅ ｏ ｌ ｃ ｂ ｕ ｓｒ ｉ ｎ ｉ ｎ ｏ
电 子 工艺 技 术
２ １ｚ ０ Ｏ＇ ￣９
Ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｓＰｒ ｃ ｓ ｅ ｈ ｏ ｏ ｌ ｃ ｒ ｎ ｃ ｏ ｅ ｓＴ ｃ ｎ ｌ
— —
硅 片 ＣＭＰ 光 工 艺 技 术 研 究 抛
刘 玉 岭
（ 中国电子 科技集团公司第四十六研 究所 ，天津 ３ ０ ２ ０ ２ ０）
１硅 片 ＣＭＰ 光 原理 抛
化学机械抛光 （ Ｍ Ｃ Ｐ）是 目前最为普遍 的半导体 材料表面平整技术 ，它是将机械摩擦 和化学腐蚀相结 合 的工艺 ，兼收 了二者 的优点 ，可 以获得 比较完美 的
品片表面… 。硅片Ｃ Ｐ 般采用的是碱性二氧化硅抛光 Ｍ － 液 ，化学反应方程式为 ：Ｓ＋ ２ ＋ ０ 一＞ ｉ３＋ Ｈ ， ｉＨ Ｏ ２ Ｈ ＝ Ｓ０２ ２ ２ － 它 是 利用碱 与硅 的化 学腐蚀 反 应生成 可 溶性硅 酸盐 ， 再通过细小柔 软 、比表面积大 、带有负 电荷 的ＳＯ 胶 ｉ，
中图 分类号 ：Ｔ ３ ５ 文献标识码： 文章编 ￣： ０ — ４ ４２ １）５ ０ ９ — ４ Ｎ ０． ２ Ａ ＇ ０ １ ３ ７ （０ ０ － ２ ９ ０ １ ０
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抛光液ｐ 值的关 系， 中可 以看 出， Ｈ 从 随着抛光液ｐ 值 的 Ｈ
增大， 抛光去除率逐步提高， 当ｐ 值达 到近似 １时， 但 Ｈ ３ 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， 抛光片表 面质量 下降 ；所 以确定 而且
电子 工 艺 技 术
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２１年 ９ 第 ３卷 第５ ００ 月 １
对硅 片进行 三道 抛光 工序 ，分别是 粗抛 光 、细抛光
和精抛 光 。粗抛 工序 的 目的是去 除晶 片表面 由加工
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Ｋ ｙｗｏ ｄ ： ｉ ｏ ｆｒＣ ｈ ｍｉ Ｉ ｃ ａ ｉ Ｉ ｏｓ ｉｇ ＭａｅｉＩｅ ｖ Ｉａｅ Ｄ ｆｃ ｅ ｒｓ Ｓｌ ｎｗａｅ； ＭＰｆ ｅ ｃ ｈ ｎｃ ｌ ｈ ） ｔｒ ｍｏａ ｒｔ； ｅｅ ｔ ｉ ｃ Ｃ ａ Ｍｅ ａＰ ｉ ｎ ； ａｒ Ｄ ｃ ｍｅ ｔ ｏ ｅ Ａ ｒｉｌ ： ０ １３ ７ （０ ００ ．２ ９０ ｏ ｕ ｎ ｄ ： Ａ ｔｃｅｌ １ ０ ．４ ４ ２ １ ）５０ ９ ．４ Ｃ Ｄ
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 ，及时除去反应 产物 ，从 而达到去除晶片表面损伤
用 蜡粘 贴在 陶瓷 盘上 ，抛 光过 程 中 ，将 硅片 加压 于
一
旋转 的抛 光 垫上 ，同时加入 适 当 的抛 光 液 ，以达
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２实验过程
２１ ． 实验设备和材料 实验设备 ：１Ｐ ２ 抛光 机 实验 使用的材料 ：Ｎ Ｌ Ｏ ３ ８ Ａ Ｃ ２ ９ 抛光液 ；Ｓ ｂ ０ ｕ ａ８ ０
抛光垫 ；Ｓ ｂ ０ 抛光垫 ；Ｐ ｌｅ抛光垫 ；陶瓷盘 ； ｕ ａ５ ０ ｏｉ ｘ ｔ
ＷＡ 蜡 ；Ｄ 水 。 Ｘ Ｉ
２ ． 验 过 程 ２实
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到平坦度极佳 的镜 面抛 光效果 。 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（ ７ 一） 工程师， １ ５ ， ９ 男， 主要从事 半导体材料研 发工作。
摘 要 ：介绍 了硅 片机 械一 化学抛光技术 ，重点分析 了１．６ ｍ ０１ 硅片抛光加工过程 中抛光 液的ｐ 值 、抛光压 ｃ Ｈ
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硅 片 ＣＭＰ 光 工 艺 技 术 研 究 抛
刘 玉 岭
（ 中国电子 科技集团公司第四十六研 究所 ，天津 ３ ０ ２ ０ ２ ０）
１硅 片 ＣＭＰ 光 原理 抛
化学机械抛光 （ Ｍ Ｃ Ｐ）是 目前最为普遍 的半导体 材料表面平整技术 ，它是将机械摩擦 和化学腐蚀相结 合 的工艺 ，兼收 了二者 的优点 ，可 以获得 比较完美 的
品片表面… 。硅片Ｃ Ｐ 般采用的是碱性二氧化硅抛光 Ｍ － 液 ，化学反应方程式为 ：Ｓ＋ ２ ＋ ０ 一＞ ｉ３＋ Ｈ ， ｉＨ Ｏ ２ Ｈ ＝ Ｓ０２ ２ ２ － 它 是 利用碱 与硅 的化 学腐蚀 反 应生成 可 溶性硅 酸盐 ， 再通过细小柔 软 、比表面积大 、带有负 电荷 的ＳＯ 胶 ｉ，