專利名稱：半導(dǎo)體襯底的表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體襯底的表面處理方法以及半導(dǎo)體襯底的制作方法。
背景技術(shù)：
體硅以及SOI材料合稱為硅基材料，是微電子的基礎(chǔ)材料，被廣泛應(yīng)用到集成電 路的各個領(lǐng)域。以SOI材料為例，按其頂層硅薄層的厚度，可分為薄膜SOI (頂層硅通常小于IMffl)和厚膜SOI (頂層硅通常大于IMffl)兩大類。薄膜SOI市場95%的應(yīng)用集中在8英寸和12英寸，其中絕大多數(shù)用戶為尖端微電子技術(shù)的引導(dǎo)者，如IBM、AMD、Motorola、Intel、UMC、TSMC、OKI等。目前供應(yīng)商為日本信越(SHO、法國Soitec、日本SUMC0，其中前兩家供應(yīng)了約90%以上的產(chǎn)品。薄膜SOI市場主要的驅(qū)動力來自于高速、低功耗產(chǎn)品，特別是微處理器(CPU)應(yīng)用。這些產(chǎn)品的技術(shù)含量高，附加值大，是整個集成電路的龍頭。很多對SOI的報(bào)道均集中在以上這些激動人心的尖端應(yīng)用上，而實(shí)際上SOI早期的應(yīng)用集中在航空航天和軍事領(lǐng)域，現(xiàn)在拓展到功率和靈巧器件以及MEMS應(yīng)用。特別是在汽車電子、顯示、無線通訊等方面發(fā)展迅速。由于電源的控制與轉(zhuǎn)換、汽車電子以及消費(fèi)性功率器件方面對惡劣環(huán)境、高溫、大電流、高功耗方面的要求，使得在可靠性方面的嚴(yán)格要求不得不采用SOI器件。在這些領(lǐng)域多采用厚膜SOI材料，集中在6英寸和8英寸，目前的用戶包括美國 Maxim、ADI、TI (USA),日本 NEC、Toshiba、Panasonic、Denso、TI (Japan)、FUJI、Omron等，歐洲Philips、X-Fab等。這個領(lǐng)域的特點(diǎn)在于SOI器件技術(shù)相對比較成熟，技術(shù)含量相對較低，器件的利潤也相對降低，對SOI材料的價格比較敏感。在這些SOI材料用戶里面，很大的應(yīng)用主要來源于各種應(yīng)用中的驅(qū)動電路如Maxim的應(yīng)用于主要為手機(jī)接受段的放大器電路！Panasonic、TI、FUJI、Toshiba、NEC等主要應(yīng)用在顯示驅(qū)動電路中的掃描驅(qū)動電路；DENS0的應(yīng)用主要在汽車電子、無線射頻電路等；Toshiba的應(yīng)用甚至在空調(diào)的電源控制電路中；0mrOn主要在傳感器方面；ADI也主要在高溫電路、傳感器等；而Phillips的應(yīng)用則主要是功率器件中的LDM0S，用于消費(fèi)類電子中如汽車音響、聲頻、音頻放大器等；韓國的Magnchip(Hynix)則為Kopin生產(chǎn)用于數(shù)碼相機(jī)用的顯示驅(qū)動電路和為LG生產(chǎn)的PDP顯示驅(qū)動電路等。目前，厚膜SOI材料的主要制備技術(shù)為鍵合及背面腐蝕技術(shù)(BESOI)，其具有工藝簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此受到人們的重視。BESOI技術(shù)首先采用研磨的辦法減薄頂層硅，在此過程中在其表面形成一個幾微米厚的研磨損傷層。因此，隨后需要采用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)拋光去除損傷層并且降低其表面粗糙度以達(dá)到CMOS工藝的要求。而實(shí)驗(yàn)表明，拋光會造成SOI的頂層硅厚度均勻性降低，并且CMP去除量越大整個頂層硅均勻性越差。如何降低研磨后的CMP工藝對頂層硅總厚度均勻性偏差的影響，這是本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員長期面臨但一直無法解決的問題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種半導(dǎo)體襯底的表面處理方法以及半導(dǎo)體襯底的制作方法，提高襯底表面拋光后的平整度。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體襯底的表面處理方法，包括如下步驟提供一半導(dǎo)體襯底；研磨減薄所述半導(dǎo)體襯底的一表面；采用氧化物拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面；采用半導(dǎo)體襯底拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面?？蛇x的，所述采用氧化物拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面的步驟，進(jìn)一步是采用雙面拋光工藝；所述采用半導(dǎo)體襯底拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面的步驟，進(jìn)一步是采用單面拋光工藝。可選的，所述采用氧化物拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面的步驟，進(jìn)一步是采用單面拋光工藝；所述采用半導(dǎo)體襯底拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面的步驟，進(jìn)一步是采用單面拋光工藝，且包括粗拋光步驟和精細(xì)拋光步驟。 本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種半導(dǎo)體襯底的制作方法，包括如下步驟提供支撐襯底；研磨減薄支撐襯底的一表面；采用氧化物拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面；采用半導(dǎo)體襯底拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面；提供器件襯底；在器件襯底的拋光表面和/或支撐襯底的一表面形成絕緣層；以絕緣層為中間層，將支撐襯底和器件襯底鍵合在一起。可選的，進(jìn)一步包括如下步驟研磨減薄所述器件襯底的暴露表面；采用氧化物拋光漿料拋光所述器件襯底的被研磨減薄的表面；采用半導(dǎo)體襯底拋光漿料拋光所述器件襯底的被研磨減薄的表面。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，研磨工藝會在半導(dǎo)體襯底的表面形成一層自然氧化層，本發(fā)明采用了能夠腐蝕半導(dǎo)體襯底的自然氧化層的氧化物拋光漿料對半導(dǎo)體襯底實(shí)施拋光，保證在對半導(dǎo)體襯底表面化學(xué)機(jī)械拋光之前，半導(dǎo)體襯底的表面是絕對無任何多余物質(zhì)的，避免不同物質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度不同對研磨造成影響。


附圖I所示是本發(fā)明所述半導(dǎo)體襯底的表面處理方法具體實(shí)施方式
的實(shí)施步驟示意圖。附圖2A至附圖2D所示是附圖I所示方法的工藝流程圖。附圖3所示是本發(fā)明所述半導(dǎo)體襯底的制作方法具體實(shí)施方式
的實(shí)施步驟示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的半導(dǎo)體襯底的表面處理方法以及半導(dǎo)體襯底的制作方法的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)說明。首先結(jié)合附圖給出本發(fā)明所述半導(dǎo)體襯底的表面處理方法的具體實(shí)施方式
。附圖I所示是本具體實(shí)施方式
的實(shí)施步驟示意圖，包括步驟S100，提供一半導(dǎo)體襯底；步驟S110，研磨減薄所述半導(dǎo)體襯底的一表面；步驟S120，采用氧化物拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面；步驟S130，采用半導(dǎo)體襯底拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面。附圖2A至附圖2D所示是本具體實(shí)施方式
的工藝流程圖。附圖2A所不,參考步驟S100,提供一半導(dǎo)體襯底200。所述半導(dǎo)體襯底200可以是包括單晶硅襯底在內(nèi)的任何一種常見的半導(dǎo)體襯底，本具體實(shí)施方式
以單晶硅為例。附圖2B所示,參考步驟S110,研磨減薄所述半導(dǎo)體襯底200的一表面。本步驟會在損傷的表面形成一層自然氧化層220。本步驟的目的在于減小半導(dǎo)體襯底200的總厚度偏差。研磨設(shè)備可以是線切割機(jī)或者雙面研磨機(jī)，優(yōu)選為單面研磨機(jī)，首先粗磨快速減薄，砂輪轉(zhuǎn)速大于2000rpm，隨后精磨減小研磨造成的損傷，砂輪轉(zhuǎn)速大于2000rpm。此工藝會迅速減薄半導(dǎo)體襯底200，但同時也會在半導(dǎo)體襯底200的表面形成研磨損傷，并經(jīng)對研磨工藝的仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，研磨減薄的過程中，高速研磨會產(chǎn)生高溫，雖然有水冷，但是仍然會在損傷的表面形成一層自然氧化層 220。附圖2C所示，參考步驟S120，采用氧化物拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底200的被研磨減薄的表面。本步驟將半導(dǎo)體襯底200被研磨減薄表面的自然氧化層220除去。自然氧化層220由于是半導(dǎo)體襯底200的材料在高溫氧化下形成，故其機(jī)械強(qiáng)度與半導(dǎo)體襯底200本身通常是不一致的。在后續(xù)的化學(xué)機(jī)械拋光過程中，拋光液由SiO2拋漿組成，因此對半導(dǎo)體襯底200表面自然氧化層220的拋光是通過SiO2的機(jī)械研磨來實(shí)現(xiàn)，在這個過程中由于自然氧化層220機(jī)械強(qiáng)度與半導(dǎo)體襯底200的機(jī)械強(qiáng)度不一致的影響，拋光對半導(dǎo)體襯底200的去除量并不均勻，因此拋光后會造成或者半導(dǎo)體襯底200的厚度均勻性降低，并且化學(xué)機(jī)械拋光時間越長，厚度均勻性越差?！ぴ诎l(fā)現(xiàn)這個問題的基礎(chǔ)上，本發(fā)明采用了能夠腐蝕半導(dǎo)體襯底200的自然氧化層220的氧化物拋光漿料對半導(dǎo)體襯底200實(shí)施拋光，保證在對半導(dǎo)體襯底200表面化學(xué)機(jī)械拋光之前，半導(dǎo)體襯底200的表面是絕對無任何多余物質(zhì)的，避免不同物質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度不同對研磨造成影響，提高襯底表面的平整度。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇不同成分的拋光液和拋光方式。拋光方式可以是單面拋光或者雙面拋光，或者兩者的結(jié)合，拋光液可以根據(jù)襯底材料靈活選取。如果整體工藝采用單面和雙面拋光的結(jié)合，則本步驟為雙面拋光，注入氧化物拋光漿料，氧化物拋光漿與水的比例小于1:100，拋光時間小于10分鐘。如果整體工藝采用單面拋光，則本步驟為單面拋光，注入專用的氧化物拋光漿料，氧化物拋光漿與水的比例小于I : 100，拋光時間小于10分鐘。附圖2D所示，參考步驟S130，采用半導(dǎo)體襯底拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底200的被研磨減薄的表面。本步驟的目的在于將半導(dǎo)體襯底200的被研磨減薄的表面平坦化。若步驟S120采用的是雙面拋光工藝，則本步驟為單面拋光，首先實(shí)施粗拋光，使用粗拋漿，拋漿與水的比例小于為I :100 ;在實(shí)施精細(xì)拋光，精細(xì)拋光中，精拋漿與水的比例應(yīng)小于I :100，本步驟總的拋光去除量不大于8微米。亦可以不采用粗拋光過程，而應(yīng)選用5%HF或者10%的HF酸處理雙面拋光后的半導(dǎo)體襯底200，浸泡不超過5分鐘，隨后直接實(shí)施精細(xì)拋光，精拋漿與水的比例應(yīng)小于I :100，總的拋光去除量不大于8微米。若步驟S120采用的是單面拋光，則本步驟為單面拋光，首先實(shí)施粗拋光，使用粗拋漿，拋漿與水的比例小于為1:100 ;在實(shí)施精細(xì)拋光，精細(xì)拋光中，精拋漿與水的比例應(yīng)小于I : 100，本步驟總的拋光去除量不大于8微米。接下來結(jié)合附圖給 出本發(fā)明所述半導(dǎo)體襯底的制作方法的具體實(shí)施方式
。附圖3所示是本具體實(shí)施方式
的實(shí)施步驟示意圖，包括步驟S300，提供支撐襯底；步驟S311，研磨減薄支撐襯底的一表面；步驟S312，采用氧化物拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面；步驟S313，采用半導(dǎo)體襯底拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面；步驟S321，提供器件襯底；步驟S322，在器件襯底的拋光表面和/或支撐襯底的一表面形成絕緣層；步驟S323，以絕緣層為中間層，將支撐襯底和器件襯底鍵合在一起；步驟S331，研磨減薄所述器件襯底的暴露表面；步驟S332，采用氧化物拋光漿料拋光所述器件襯底的被研磨減薄的表面；步驟S333，采用半導(dǎo)體襯底拋光漿料拋光所述器件襯底的被研磨減薄的表面。其中步驟S300至步驟S313的實(shí)施，請參考前一具體實(shí)施方式
，此處不再贅述。步驟S322，在器件襯底的拋光表面和/或支撐襯底的一表面形成絕緣層，可以采用氧化工藝，也可以采用PECVD或者LPCVD淀積絕緣層，絕緣介質(zhì)可以是二氧化硅也可以是氮化硅。優(yōu)化工藝是標(biāo)準(zhǔn)的熱氧化工藝，氧化條件可以濕氧也可以是干氧，氧化工藝取決于需要的氧化層厚度，溫度為900-1400°C，濕氧氧化，氧化層厚度需依據(jù)最終SOI的厚度決定。該鍵合可以是親水鍵合也可以是疏水鍵合，優(yōu)化為親水鍵合。此時，可以選擇等離子輔助的親水鍵合也可以是普通的親水鍵合。步驟S323，以絕緣層為中間層，將支撐襯底和器件襯底鍵合在一起，如果采用等離子體輔助親水鍵合，首先采用Ar或者N2或者02離子對表面進(jìn)行處理，隨后進(jìn)行退火加固，退火溫度為50-700 °C，優(yōu)化為300 °C，退火時間為10 min到10小時，優(yōu)化為2. 5小時，退火氣氛為氧氣、氬氣、氮?dú)饣蛘咂浠旌蠚怏w。如果采用傳統(tǒng)的親水或疏水鍵合，加固溫度為800-1400°C，退火時間為O. 5-10小時，退火氣氛為氧氣、氬氣、氮?dú)饣蛘咂浠旌蠚怏w。鍵合后，還可以根據(jù)需要選擇進(jìn)行倒角。倒角寬度由客戶規(guī)格決定，通常為I. 5mm。將倒角后的襯底對在TMAH溶液中腐蝕，去除100微米邊緣殘余硅層。優(yōu)化的辦法是采用旋轉(zhuǎn)腐蝕的辦法，噴灑TMAH腐蝕液，腐蝕過程中，襯底對在旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為100-10000rpm，優(yōu)化為lOOOrpm，TMAH溫度優(yōu)化為95°C。鍵合完畢后的襯底，如果器件襯底的厚度超過實(shí)際需求，還可以對器件襯底進(jìn)行減薄處理，減薄可以采用步驟S331至步驟S333所述方法，以提高器件襯底表面的平整度。實(shí)施過程請參考前一具體實(shí)施方式
，此處不再贅述。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體襯底的表面處理方法，其特征在于，包括如下步驟 提供一半導(dǎo)體襯底； 研磨減薄所述半導(dǎo)體襯底的一表面； 采用氧化物拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面； 采用半導(dǎo)體襯底拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述采用氧化物拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面的步驟，進(jìn)一步是采用雙面拋光工藝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用半導(dǎo)體襯底拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面的步驟，進(jìn)一步是采用單面拋光工藝。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述采用氧化物拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面的步驟，進(jìn)一步是采用單面拋光工藝。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用半導(dǎo)體襯底拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面的步驟，進(jìn)一步是采用單面拋光工藝，且包括粗拋光步驟和精細(xì)拋光步驟。
6.一種半導(dǎo)體襯底的制作方法，其特征在于，包括如下步驟 提供支撐襯底； 研磨減薄支撐襯底的一表面； 采用氧化物拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面； 采用半導(dǎo)體襯底拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面； 提供器件襯底； 在器件襯底的拋光表面和/或支撐襯底的一表面形成絕緣層； 以絕緣層為中間層，將支撐襯底和器件襯底鍵合在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括如下步驟 研磨減薄所述器件襯底的暴露表面； 采用氧化物拋光漿料拋光所述器件襯底的被研磨減薄的表面； 采用半導(dǎo)體襯底拋光漿料拋光所述器件襯底的被研磨減薄的表面。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體襯底的表面處理方法以及半導(dǎo)體襯底的制作方法。所述半導(dǎo)體襯底的表面處理方法包括如下步驟提供一半導(dǎo)體襯底；研磨減薄所述半導(dǎo)體襯底的一表面；采用氧化物拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面；采用半導(dǎo)體襯底拋光漿料拋光所述半導(dǎo)體襯底的被研磨減薄的表面。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，研磨工藝會在半導(dǎo)體襯底的表面形成一層自然氧化層，本發(fā)明采用了能夠腐蝕半導(dǎo)體襯底的自然氧化層的氧化物拋光漿料對半導(dǎo)體襯底實(shí)施拋光，保證在對半導(dǎo)體襯底表面化學(xué)機(jī)械拋光之前，半導(dǎo)體襯底的表面是絕對無任何多余物質(zhì)的，避免不同物質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度不同對研磨造成影響。
文檔編號B24B29/02GK102909639SQ20121042289
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者魏星, 曹共柏, 張峰, 張苗, 王曦 申請人:上海新傲科技股份有限公司