[發明專利]使用化學機械拋光精加工用于接合的晶片的裝置和方法

無效

• 申請號: 01141207.0
• 申請日: 2001-09-28
• 公開（公告）號: CN1373499A
• 公開（公告）日: 2002-10-09
• 發明（設計）人: 唐納德·F·卡納貝利;蓋伊·M.·科恩;黃麗娟;約翰·A.·奧托;邁克爾·F.·羅法羅;趙澤安
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/302;B24B1/00;B24B7/22
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王以平

1.一種用于拋光與精加工適合于進行晶片對晶片接合的晶片表面的裝置，包括：

半導體襯底，

形成在所述襯底上的第一材料層，

CMP工具，

刷洗清潔工具，

化學晶片清潔工具，與

晶片接合工具。

2.根據權利1的裝置，其中所述半導體襯底可以是從包括Si、SiGe、Ge、SiC、GaAs、InP、SOS、SOI與BESOI的組中選擇的一個單晶晶片。

3.根據權利要求1的裝置，其中所述第一材料層可以是從包括Si、SiGe、Ge、SiC、SiGeC、GaAs與InP的組中選擇的一個單晶層。

4.根據權利要求1的裝置，其中所述第一材料層可以是一個從包括多晶硅、多晶SiGe、多晶Ge、多晶SiC與多晶SiGeC的組中選擇的多晶層。

5.根據權利要求1的裝置，其中所述第一材料層可以是非晶的，且可以是氧化硅、二氧化硅、低溫氧化物(LTO)、高溫熱氧化物、PECVD氧化物、PECVD?TEOS、氮化硅與氮氧化硅。

6.根據權利要求1的裝置，其中CMP工具可以是任何晶片拋光設備，而優選的工具是包括一個圓形旋轉拋光臺板與一個旋轉晶片載體的Westech?372拋光工具。

7.根據權利要求6的裝置，其中CMP工具在下列條件下工作：

向下力為1psi，

臺板速度為50rpm，

載體速度為30rpm，

背側空氣壓力為0.5psi，與

拋光漿料流速為140毫升/分。

8.根據權利要求6的裝置，其中CMP工具使用一個兩個墊板的疊置系統，其中頂板由澆鑄的聚合材料例如尿烷制成并含有均勻分布微孔，優選的頂板為市場上的由Rodel公司生產的產品號為IC1000的墊板。

9.根據權利要求8的裝置，其中在拋光之前使用固定的磨料金剛石修整器首先修整頂板300秒，并在開始拋光下一個晶片之前再另外修整頂板25秒。

10.根據權利要求6的裝置，其中CMP工具使用一個兩個墊板的疊置系統，其中底板由聚酯纖維與尿烷粘合劑材料制成，優選的底板為市場上的由Rodel公司生產的產品號為Suba?IV的墊板。

11.根據權利要求6的裝置，其中CMP工具使用的拋光漿料包括硅石磨料在水中的膠狀分散質。

12.根據權利要求11的裝置，其中拋光漿料以50-200毫升/分范圍的優選流速被汲送至拋光墊板表面上。

13.根據權利要求11的裝置，其中拋光漿料有下列組成與性能：

pH值在9.5-11.0范圍，

固體重量百分比在5-30％范圍，與

顆粒尺寸在12-200nm范圍。

14.根據權利要求6的裝置，其中刷洗清潔工具是一個雙側滾筒刷洗清潔器，包括一個刷洗清潔階段。

15.根據權利要求14的裝置，其中滾筒刷洗清潔步驟的持續時間優選為99秒長。

16.根據權利要求1的裝置，其中化學晶片清潔處理是用于半導體襯底的標準的半導體晶片清潔程序，包括一個RCA或Huang清潔程序步驟。

17.根據權利要求1的裝置，其中最后的拋光晶片達到一個粗糙度小于9RMS的、光滑的、可接合的且可使用標準的接合工具與技術同另一個加工晶片接合的表面。

18.一種使用CMP工具拋光晶片的方法，包括步驟：

把一個選定的晶片放入CMP工具，

施加一個1psi的向下力，

施加一個50rpm的臺板速度，

施加一個30rpm的載體速度，

施加一個0.5psi的背側空氣壓力，與

提供一個140毫升/分的拋光漿料流速。