晶圆表面抛光是一种对硅晶圆表面进行清洁、除去多余的颗粒,并对表面进行平滑、去毛刺处理的工艺过程。 在制造过程中,为了避免制造缺陷造成芯片尺寸缺陷,需要使用一系列化学机械抛光工艺(CMP)对硅晶圆表面进行清洁和去毛刺处理。 为了保证硅片生产一致性,在硅片生产前需要进行一系列表面清洗和去除残留的颗粒杂质。在硅片生产时,也要进行多次的粗抛、细抛和抛光。

通过对抛光工艺的优化,可以有效地降低抛光成本,减少对其他加工工艺和设备的依赖。 晶圆表面抛光一般分为:湿抛(化学机械抛光)法、湿膜预光罩(MBE)法、干光罩(PIP)法等。 湿抛过程中由于要在硅片上不断施加化学机械力,使得硅片受到机械应力而产生变形甚至断裂的情况;由于湿膜预光罩不能很好地消除薄膜中存在的气泡缺陷和薄膜表面的应力,导致湿膜预光罩工艺效率较低。

晶圆和芯片的研磨和切割要多久(这三种晶圆表面抛光方法)(1)

1.湿抛

硅片湿抛工艺(CMP)是利用研磨抛光工具(如金刚石或粗抛光工具)在硅片表面施加化学机械力,从而去除表面缺陷和氧化层,使其粗糙度得到提高。 CMP法的优势在于: 可以获得更高程度的均匀表面; 可以减少硅片的变形; 降低加工成本; 对硅片表面无损伤,且不会造成表面质量问题。

2.湿膜预光罩(MBE)法

湿膜预光罩除膜工艺与 CMP的湿喷工艺类似,不同之处在于它是在硅片表面上覆盖一层薄薄的膜材,使得经过预处理的硅片可以进行 CMP加工。 在湿膜预光罩中,硅片表面与金属、有机物以及其他介质接触以产生接触反应,从而去除硅层中残留的杂质。 采用这样一种工艺可以大大降低由于化学机械抛光(CMP)过程而导致的硅片变形现象,并且提高抛光效率。 对于较大的圆形硅片而言,其直径通常为100 mm。若采用湿膜预光罩工艺对直径为300 mm的圆片进行抛光,效率约为100%。 在生产过程中,由于 MBE对硅片要求很高,对设备要求也很高,所以它是目前使用较少的一种抛光工艺。

3.干光罩

干光罩又称干模,是在晶圆表面涂覆一层具有一定厚度的涂层,使晶圆表面具有一定的粗糙度。在湿磨或干磨工艺中,由于湿磨液中的磨粒对膜面的作用不同,而导致各工序之间所需的转速、时间差异较大。 通过对湿光过程中各工序进行优化,可以有效地减少湿磨带来的时间损失和工艺波动,提高效率。 另外,湿抛后残留在芯片表面上的颗粒杂质和油污也会影响湿膜的质量,而此时需要再进行多次研磨和抛光才能将颗粒杂质去除干净。同时,由于颗粒粘附在硅片表面不能去除掉,导致硅片表面出现较大划痕。 为避免抛光后有残留残留物引起芯片良率下降、增加成本等问题,可在硅片上制备不同厚度的干光罩。 干光罩是将涂覆有一定厚度涂层的晶圆放置于涂覆有不同厚度涂层的湿膜预处理后制成的一个特殊光罩。

晶圆和芯片的研磨和切割要多久(这三种晶圆表面抛光方法)(2)

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