本發(fā)明涉及電化學(xué)機(jī)械拋光，具體涉及一種碳化硅襯底電化學(xué)機(jī)械拋光方法。

背景技術(shù)：

1、在半導(dǎo)體產(chǎn)品制造過程中，晶圓是當(dāng)前集成電路的基礎(chǔ)半成品，在晶圓的加工過程中，需要對晶圓表面進(jìn)行研磨使其平坦化；其中，晶圓可以使用碳化硅為襯底，碳化硅材料具有禁帶寬度大、熱導(dǎo)率高、飽和電子遷移速率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，是一種熱門的晶圓材料。

2、目前，最常見的拋光技術(shù)為電化學(xué)機(jī)械拋光(ecmp)工藝，主要通過電化學(xué)反應(yīng)對碳化硅表面進(jìn)行氧化生成較軟的氧化層，加快碳化硅表面的氧化效率，降低碳化硅表面硬度，再配合機(jī)械拋光去除表面氧化層，晶圓表面氧化-機(jī)械拋光-氧化-機(jī)械拋光過程不斷循環(huán)，可以大大提高碳化硅材料表面的拋光效率；該方法不受晶圓尺寸和形狀的制約，可拋光大尺寸的晶圓?，F(xiàn)有技術(shù)公開了一種用于碳化硅襯底的電化學(xué)機(jī)械拋光方法，該方法采用固結(jié)磨料研磨墊和導(dǎo)電化學(xué)液相互配合，提高電化學(xué)反應(yīng)速率，拋光效率比傳統(tǒng)化學(xué)機(jī)械拋光提高50％，但是拋光效率仍然較低，拋光頭的壽命較短，未能完全滿足高精度表面的加工需求。

3、因此，如何提高碳化硅襯底電化學(xué)機(jī)械拋光的拋光效率，是本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種碳化硅襯底電化學(xué)機(jī)械拋光方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中拋光效率低的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種碳化硅襯底電化學(xué)機(jī)械拋光方法，包括如下步驟：

3、將待拋光碳化硅襯底固定在拋光頭，使待拋光面朝向拋光臺，將帶有若干通孔的研磨墊平鋪在拋光臺上；

4、所述拋光頭和所述拋光臺分別連接供電電源；在以第一流速噴淋拋光液的同時(shí)，所述待拋光碳化硅襯底、所述拋光頭、所述拋光臺實(shí)現(xiàn)電性接觸，使所述待拋光碳化硅襯底的表面形成氧化層；

5、所述拋光液中含有拋光磨粒，所述拋光磨粒的莫氏硬度為6-8；所述拋光液中，所述拋光磨粒的含量為25wt％-40wt％；電流為6a-7.5a；

6、所述拋光頭和所述拋光臺發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)進(jìn)行拋光，去除所述氧化層。

7、所述拋光磨粒的莫氏硬度可以是6、7或8；所述拋光液中，所述拋光磨粒的含量可以是25wt％、27wt％、30wt％、35wt％、40wt％；所述電流可以是6a、6.5a、7a、7.5a。

8、在一些可選的實(shí)施方式中，所述拋光磨粒包括二氧化硅。

9、在一些可選的實(shí)施方式中，所述拋光液的ph為10-12；所述拋光液的ph為10、10.5、11、11.5或12。

10、在一些可選的實(shí)施方式中，所述第一流速為150ml/min-200ml/min；所述第一流速可以是150ml/min、160ml/min、170ml/min、180ml/min、190ml/min或200ml/min。

11、在一些可選的實(shí)施方式中，在將所述待拋光碳化硅襯底固定在拋光頭前，還包括先采用清洗液以第二流速對所述研磨墊進(jìn)行第一清洗，再對研磨墊進(jìn)行預(yù)研磨的步驟，然后采用拋光液以第三流速浸潤所述研磨墊的步驟。

12、在一些可選的實(shí)施方式中，所述清洗液包括去離子水中的至少一種。

13、在一些可選的實(shí)施方式中，所述第二流速為6l/min-7l/min，第一清洗的時(shí)間為10s-20s；所述第二流速可以是6l/min、6.25l/min、6.5l/min、6.75l/min或7l/min；第一清洗的時(shí)間可以是10s、12s、14s、16s、18s或20s。

14、在一些可選的實(shí)施方式中，所述第三流速為250ml/min-300ml/min；所述第三流速可以是250ml/min、260ml/min、270ml/min、280ml/min、290ml/min或300ml/min。

15、在一些可選的實(shí)施方式中，所述浸潤時(shí)間為10s-15s；浸潤時(shí)間可以是10s、11s、12s、13s、14s或15s。

16、在一些可選的實(shí)施方式中，所述預(yù)研磨的壓力為6psi-7psi；所述預(yù)研磨的壓力可以是6psi、6.3psi、6.5psi、6.8psi或7psi。

17、在一些可選的實(shí)施方式中，所述預(yù)研磨的時(shí)間為1min-2min；所述預(yù)研磨的時(shí)間可以是1min、1.5min或2min。

18、在一些可選的實(shí)施方式中，所述預(yù)研磨是在清洗液以第四流速噴淋下進(jìn)行的，所述第四流速為6l/min-7l/min；所述第四流速可以是6l/min、6.25l/min、6.5l/min、6.75l/min或7l/min。

19、在一些可選的實(shí)施方式中，在所述拋光步驟后，還包括采用清洗液以第五流速對所述研磨墊進(jìn)行第二清洗的；

20、在一些可選的實(shí)施方式中，所述清洗液包括去離子水中的至少一種。

21、在一些可選的實(shí)施方式中，所述第五流速為6l/min-7l/min，第二清洗的時(shí)間為10s-15s；所述第五流速可以是6l/min、6.25l/min、6.5l/min、6.75l/min或7l/min；第二清洗的時(shí)間可以是10s、11s、12s、13s、14s或15s。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：

23、1、本發(fā)明提供的碳化硅電化學(xué)機(jī)械拋光方法，包括如下步驟：將待拋光碳化硅襯底固定在拋光頭，使待拋光面朝向拋光臺，將帶有若干通孔的研磨墊平鋪在拋光臺上；所述拋光頭和所述拋光臺分別連接供電電源；在以第一流速噴淋拋光液的同時(shí)，所述待拋光碳化硅襯底、所述拋光頭、所述拋光臺實(shí)現(xiàn)電性接觸，使所述待拋光碳化硅襯底表面形成氧化層；所述拋光液中含有拋光磨粒，所述拋光磨粒的硬度為6-8，所述拋光液中，所述拋光磨粒的含量為25wt％-40wt％；電流為6a-7.5a；所述拋光頭和所述拋光臺發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)進(jìn)行拋光，去除所述氧化層。將待拋光碳化硅襯底固定在拋光頭，在噴淋拋光液的同時(shí)，所述待拋光碳化硅襯底、所述拋光頭、所述拋光臺實(shí)現(xiàn)電性接觸，使所述待拋光碳化硅襯底表面形成氧化層，拋光頭慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)，給碳化硅襯底充分的電化學(xué)反應(yīng)空間，使得碳化硅襯底整個(gè)待拋光面都能均勻的進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，再進(jìn)行拋光去除氧化層；本發(fā)明限定拋光磨粒的硬度為6-8，其硬度與碳化硅襯底表面生成的氧化層(二氧化硅)的硬度相當(dāng)，可以有效去除氧化層，去除率mrr＞20μm/h，大大提高拋光效率，同時(shí)提高平整度，成本較低；控制拋光液中磨粒的含量為25wt％-40wt％，若磨粒含量＜25wt％，摩擦的機(jī)械力過小，不能快速去除晶圓表面生成的氧化層，去除率低；若磨粒含量＞40wt％，拋光液成本過高造成浪費(fèi)；通過晶圓電流為6a-7.5a，若電流＜6a，晶圓表面電化學(xué)反應(yīng)不夠迅速，生成氧化層速率慢，后續(xù)去除率低；若電流＞7.5a，過高的電流對拋光頭的通電零件造成影響，減少了拋光頭的使用壽命。

24、2、本發(fā)明提供的碳化硅電化學(xué)機(jī)械拋光方法，在形成氧化層過程中，控制第一流速為150ml/min-200ml/min，若流速＜150ml/min，在研磨墊和通孔上沒有足夠的拋光液，使得晶圓表面電化學(xué)反應(yīng)不充分，去除率低；若流速＞200ml/min，拋光液使用不充分，造成拋光液浪費(fèi)。

25、3、本發(fā)明提供的碳化硅電化學(xué)機(jī)械拋光方法，在將待拋光碳化硅襯底固定在拋光頭前，包括采用清洗液以第二流速對所述研磨墊進(jìn)行第一清洗，使研磨墊表面濕潤，在后續(xù)預(yù)研磨步驟中不損傷研磨墊表面，控制第一清洗時(shí)間為10s-20s，若第一清洗時(shí)間＜10s，研磨墊上的去離子水過少，難以充分分布在研磨墊上；反之第一清洗時(shí)間＞20s研磨墊上的去離子水過多，造成浪費(fèi)。

26、4、本發(fā)明提供的碳化硅電化學(xué)機(jī)械拋光方法，還包括采用拋光液以第三流速浸潤所述研磨墊的步驟，使得各個(gè)通孔流滿拋光液，浸潤時(shí)間為10s-15s，使得拋光液充分鋪滿研磨墊表面及通孔中，以使通電時(shí)電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行；若浸潤時(shí)間＜10s，研磨墊通孔中的拋光液過少，后續(xù)不能充分電化學(xué)反應(yīng)；若浸潤＞15s，研磨墊上的拋光液過多，造成拋光液浪費(fèi)；第三流速為250ml/min-300ml/min，若第三流速＜250ml/min，則會(huì)使研磨墊的通孔中的拋光液過少，影響后續(xù)電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，若第三流速＞300ml/min，則會(huì)導(dǎo)致研磨墊上的拋光液過多，造成拋光液浪費(fèi)，增加成本。

27、5、本發(fā)明提供的碳化硅電化學(xué)機(jī)械拋光方法，采用研磨液整理器對研磨墊進(jìn)行預(yù)研磨的步驟，預(yù)研磨時(shí)間為1min-2min，可以為了去除研磨墊表面上一次研磨的雜質(zhì)；若預(yù)研磨時(shí)間＜1min，無法完全去除上一次研磨的雜質(zhì)；預(yù)研磨時(shí)間＞2min，花費(fèi)時(shí)間長，影響整體拋光效率；在預(yù)研磨過程中，第四流速為6l/min-7l/min，若第四流速＜6l/min，無法完全去除上一次研磨的雜質(zhì)；反之流速＞7l/min，對研磨墊的沖擊力太大，降低研磨墊的使用壽命，且容易造成通孔破壞；預(yù)研磨的壓力為6psi-7psi，若壓力＜6psi，無法完全去除上一次研磨的雜質(zhì)；若壓力＞7psi，則研磨墊整理器對研磨墊的摩擦力過大，降低研磨墊的使用壽命。

28、5、本發(fā)明提供的碳化硅電化學(xué)機(jī)械拋光方法，在所述拋光步驟結(jié)束后，還包括采用清洗液以第五流速對所述研磨墊進(jìn)行第二清洗的步驟；清除拋光后研磨墊上和通孔中殘余的拋光液的磨粒；控制第二清洗時(shí)間為10s-15s，若第二清洗時(shí)間＜10s，不能夠充分將拋光后所述研磨墊上和通孔中的磨粒清除，造成通孔堵塞；若第二清洗時(shí)間＞15s，導(dǎo)致拋光效率降低；控制第五流速為6l/min-7l/min，若第五流速＜6l/min，不能夠充分將拋光后所述研磨墊上和通孔中的磨粒清除；若第五流速＞7l/min，對研磨墊的沖擊力太大，降低研磨墊的使用壽命，破壞通孔。