一种减少埋层空洞型SOI晶片化学机械研磨破裂的工艺

摘要

本发明公开了一种减少埋层空洞型SOI晶片化学机械研磨破裂的工艺，属于微电子材料工艺技术领域。针对埋层空洞型SOI晶片(Cavity SOI)的化学机械研磨减薄，主要步骤为：压力设定、键合、粗磨、精抛，完成埋层空洞型SOI晶片的制作。根据SOI晶片顶层硅膜的最终厚度设定键合腔内压力，以及粗磨、精抛两级化学机械抛光的步骤。通过设定键合腔内压力可以平衡化学机械研磨过程的热致顶层硅膜变形，从而避免或减少SOI晶片顶层硅膜的破裂，提高了顶层硅膜厚度一致性，很好地控制了产品质量，降低了加工成本。

主权项

1.一种减少埋层空洞型SOI晶片化学机械研磨破裂的工艺，包括如下步骤： a）、氧化；对硅衬底（4）进行氧化，在硅衬底（4）表面形成二氧化硅介质层（2）； b）、刻蚀；刻蚀二氧化硅介质层（2），在SiO₂介质层（2）表面开出窗洞，窗洞的底部至SiO₂介质层（2）和硅衬底（4）的临界面，形成键合腔（3）； c）、键合；将刻蚀的硅衬底（4）与一顶部硅层（1）键合，形成“Si/SiO₂/Si”三层结构； d）、研磨；对键合好的“Si/SiO₂/Si”三层结构的顶层硅膜（7）进行研磨； e）、抛光；继续对顶层硅膜（7）进行抛光，直至将顶层硅膜（7）厚度减薄至设定目标厚度； 其特征是，在步骤b）之后，步骤c）之前，还包括计算键合腔（3）内压力的步骤，所述计算键合腔（3）内压力的步骤为，将键合腔（3）尺寸、顶层硅膜（7）厚度、温度差参数代入下式（1）计算，根据埋层空洞型SOI晶片顶层硅膜（7）厚度目标值，计算压差对顶层硅膜（7）变形量的影响； 式中：P为键合腔（3）内压力；l为键合腔（3）长度；W为键合腔（3）宽度；h为键合腔（3）高度；t为顶层硅膜（7）厚度；T为温度差；k为修正系数，取值范围为1.6～4.8； 由式（1）计算出键合腔（3）内压力P，平衡化学机械研磨过程的热致顶层硅膜（7）变形，根据计算出的键合腔（3）内压力值，设定晶片键合工艺 过程的压力参数值与计算出的键合腔（3）内压力值一致，再晶片键合，形成“Si/SiO₂/Si”三层结构。