[發明專利]同時研磨多個半導體晶片的方法

無效

• 申請號: 200910204416.4
• 申請日: 2008-03-19
• 公開（公告）號: CN101829948A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: G·皮奇;M·克斯坦;H·a·d·施普林
• 申請（專利權）人: 硅電子股份公司;彼特沃爾特斯有限責任公司
• 主分類號: B24B37/04
• 分類號: B24B37/04;H01L21/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 程大軍

本申請是2008年3月19日提交的名稱為“同時研磨多個半導體晶片的方法”的200810086098.1號申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種同時雙側研磨多個半導體晶片的方法，其中每個半導體晶片以自由運動的方式位于通過轉動設備帶動旋轉的多個轉盤之一的挖去部分中，并由此在擺線軌跡上運動，其中，在所述半導體晶片兩個旋轉的環形工作盤之間以去除材料的方式加工，其中每個工作盤包括含有粘合磨料的工作層。

背景技術

電子技術、微電子技術和微電子機械技術需要半導體晶片作為原材料(基體)，其極端要求為整體或局部平整度、相對前側的局部平整度(納米拓撲)、粗糙度、潔凈度以及不含有雜原子，特別是不含金屬。半導體晶片是由半導體材料制成的晶片。半導體材料是化合物半導體如砷化鎵，或者元素半導體如主要的硅、有時是鎵，或者是它們的層結構。層結構例如是：絕緣的中間層上的承載構件的硅上層(“絕緣體之上的硅”，SOI)，或者是硅/鍺中間層之上的晶格變形的硅上層，其中鍺的比例在硅基體上向上層增加(“變形的硅”，s-Si)，或者是二者的結合(“絕緣體上的變形硅”，sSOI)。

用于電子元件的半導體材料優選是單晶形式的，而用于太陽能電池(光電池)的則優選是多晶形式的。

根據現有技術，為了生產半導體晶片，要生產半導體晶錠，其通常通過多線鋸(“多線切片”，MWS)首先被分成薄晶片。接下來進行一個或多個加工步驟，這些步驟通常分類為以下組群：

a)機械加工；

b)化學加工；

c)化學機械加工；

d)適當時制備層結構。

上述組群中的各獨立步驟的組合以及順序根據實際應用改變。還進一步使用了多樣的次級步驟，例如邊緣加工、清洗、分類、測量、熱處理、包裝等等。

現有技術的機械加工步驟是：粗磨(成批同時雙側粗磨多個半導體晶片)、單側夾緊工件地單面研磨單個的半導體晶片(通常以逐次雙側研磨的方式進行，“單側研磨”，SSG；“逐次SSG”)，或者是單個半導體晶片在兩個研磨盤中間的同時雙側研磨(同時“雙盤研磨”，DDG)。

化學加工包括蝕刻步驟，例如在浴室中進行的堿性、酸性或酸堿結合的蝕刻，如果適當的話，在移動半導體晶片和蝕刻浴(“層狀流動蝕刻”，LFE)時、通過將蝕刻劑引入晶片中心并通過晶片旋轉使之徑向甩出來進行的單側蝕刻(“旋轉蝕刻”)、或者在氣相中蝕刻。

化學機械加工包括拋光法，在該方法中，通過半導體晶片和拋光布之間在力作用下的相對運動、并通過提供拋光漿料(例如堿性硅溶膠)來達到去除材料的目的。現有技術中描述了成批雙側拋光(DSP)以及成批和單個晶片的單側拋光(在拋光加工期間，通過真空、粘接或粘合而將半導體晶片安裝在支撐體的一側)。

層結構可能的最終產品通過外延淀積、通常是氣相、氧化、蒸汽沉積(例如金屬化)等等來進行。

為了生產特別平的半導體晶片，進行如下的加工步驟是特別重要的：半導體晶片在盡可能無強制力、“自由浮動”、無力鎖合或形狀鎖合的夾緊的情況下進行加工(“自由浮動加工”，FFP)。在MWS中，通過例如熱漂移或交變負載產生的表面不平整通過FFP被特別迅速地去除，并且幾乎沒有材料損耗。現有技術中已知的FFP包括粗磨、DDG和DSP。

特別有利的是，在加工工序開始時利用一種或多種FFP，也就是說通常利用機械的FFP，這是因為，利用機械加工，可特別迅速和經濟地實現最少的完全去除不平整所需的材料，并且，這樣就避免了在材料的高去除情況下的化學加工或化學機械加工的優先蝕刻的缺點。

但是只有在FFP方法以同樣的節奏實現由載荷到載荷的基本連續加工時，才能夠達到上述的優點。這是因為，調整(setting)、修整(truing)、磨銳(dressing)過程可能需要的或變換工具而頻繁需要的中斷導致不可預知的“冷啟動”影響，這種影響使該方法期望的特征無效，并對節約成本方面產生相反的影響。

隨著松散提供的粗磨顆粒的滾動，易碎的被磨蝕材料被去除，因此粗磨產生很高的損傷深度和表面粗糙度。這需要復雜的后續加工，以去除這些被損傷的表面層，由此粗磨的優點又一次被無效。而且，在由半導體晶片的邊緣向中心轉移期間由于被提供的顆粒的鋒利度的損耗和損失，粗磨經常會產生具有不利的凸形厚度分布曲線的半導體晶片，這樣的半導體晶片具有減小的邊緣厚度(晶片厚度的“邊緣下降”)。