(中国电子科技集团公司第四十六研究所 天津市 300220)
摘要：针对酸腐蚀过程中不同腐蚀去除量以及硅片的不同转速，探究抛光后SFQR的变化，同时，对酸腐蚀处理后的表面形貌进行了对比分析，研究不同的腐蚀类型对抛光后SFQR的影响。
关键词：酸腐蚀、碱腐蚀、SFQR、转速
前言
近年来，随着集成电路、分立器件、MEMS等产业的飞速发展，对硅衬底提出了更高的要求。由于1C工艺的特征线宽越小，光刻过程光学系统的放大倍数就会越大，而相应的景深范围就会越小，因此硅衬底片需要具有良好的局部平整度才能满足光刻工艺。酸腐蚀硅片较碱腐蚀硅片具有更光洁的表面、更低的粗糙度、更低的表面金属含量和更高的生产效率，因此越来越受到青睐，如何保证酸腐蚀的TFIR（局部平整度）变化，获得更好的抛光衬底片，成为一个值得研究的问题。
1、实验设计
硅衬底片加工制造过程中，化学腐蚀主要包括酸腐蚀和碱腐蚀两种方式，其中，酸腐蚀工艺又包含不同的变量条件，每种变量条件都会对硅片抛光后的表面形貌，几何参数带来一定影响。实验采用直径150mm、N<111>,480μm，电阻率10〜20Ω•cm硅片。通过JAC-AWES设备进行酸腐蚀处理，腐蚀液为HN03 、HF、CH3COOH。利用PROFORMA300对晶片进行几何参数测试。实验主要研究两个方面，一是不同酸腐蚀去除量对抛光后SFQR的影响，二是酸腐蚀过程不同硅片转速对抛光后SFQR的结果分析。硅片加工流程，见图1.
结果与分析
研磨后的SFQR集中0.04-0.09μm，从表2实验结果可以看出，酸腐蚀后的SFQR集中在0.07-0.13μm 之间，抛光后的SFQR集中在0.13-0.3μm 之间，随着酸腐蚀去除量的增加，腐蚀后硅片的SFQR都有逐渐变差的趋势，相应地，抛光后的SFQR也有逐渐变差的趋势。图2进一步说明，随着酸腐蚀去除量的增加，腐蚀后硅片局部区域的厚度差有增加的趋势，这也说明随着酸腐蚀去除量的增加，硅片表面的局部起伏加剧，这种局部起伏对后续的抛光过程是有一定影响的，会影响到抛光过程的材料去除速率, 最终体现为抛光后SFQR的差异性。
酸腐蚀是一个各向同性过程，该过程没有方向性和选择性，随着腐蚀去除量的增加，硅片表面的起伏会被逐渐放大。此外，硅片与酸腐蚀剂的反应是一个放热过程，如果散热不均很容易造成化学反应的不均匀，虽然在腐蚀过程会引入鼓泡、晶片旋转等辅助手段，但仍不可避免的存在不同位置去除速率存在差异的问题，随着酸腐蚀去除量的增加，硅片表面各处腐蚀去除量差异逐渐明显，尤其是硅片中心区域的起伏更加剧烈，这种结果会影响到接下来的抛光品质。
2.2酸腐蚀过程不同硅片转速对抛光后SFQR的影响
改变酸腐蚀过程中硅片的旋转速度，按照相同工艺条件进行腐蚀和抛光，统计拋光前后SFQR数据，对比分析不同硅片转速对抛光后SFQR的影响。统计趋势分布图，见表3
结果与分析
从结果可以看出，随着腐蚀过程硅片转速的增加，腐蚀后硅片的 SFQR有变差的趋势，说明随着腐蚀过程硅片转速也会对腐蚀后硅片表面宏观平整度状况产生一定的影响。在两种不同腐蚀去除量的实验条件下，腐蚀转速对硅片局部厚度变化的影响不显著，因此几组实验硅片的表面局部起伏状况差异不大，再经过相同的拋光工艺处理，最终所获得的的SFQR参数也无明显差异，因此在其他腐蚀条件相同的情况下，腐蚀过程中的不同转速对抛光后SFQR的影响不显著。
酸腐蚀过程中需要使用晶片旋转、晶片摆动以及打气泡等方式来改善平整度，这使得同一枚晶片内部的中心区域的腐蚀条件与外围区域有差别，硅片中心区域是液体运动的“涡核”，而且酸腐蚀硅片中心热量集中，容易造成腐蚀不均匀，腐蚀完成后靠近中心区域的表面起伏相对剧烈，进而影响抛光过程，因此抛光后相应区域的局部平整度较差。
3、结论
本文设计了酸腐蚀实验，探究了酸腐蚀去除量、硅片旋转速度对抛光后SFQR的影响，根据实验结果进行了分析与讨论：
（1）随着酸腐蚀去除量的增加，腐蚀后和抛光后硅片的SFQR都有逐渐变差的趋势。
（2）腐蚀过程硅片转速也会对腐蚀后硅片表面宏观平整度状况产生一定的影响。
（3）在两种不同腐蚀去除量的实验条件下，腐蚀转速对硅片局部厚度变化的影响不显著。
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论文作者:宋晶,吕菲,李春龙,田原
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/19
标签：硅片论文; 酸腐论文; 转速论文; 过程论文; 表面论文; 局部论文; 晶片论文; 《电力设备》2018年第16期论文;