[發(fā)明專利]雙側(cè)化學(xué)研磨半導(dǎo)體晶片的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010144739.1
• 申請日: 2010-03-22
• 公開（公告）號: CN101954620A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·施萬德納
• 申請（專利權(quán)）人: 硅電子股份公司
• 主分類號: B24B37/04
• 分類號: B24B37/04;H01L21/306
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 過曉東

本發(fā)明涉及雙側(cè)化學(xué)研磨半導(dǎo)體晶片的方法。

特別地，本發(fā)明旨在提供下一代技術(shù)的硅晶片的新的處理步驟，該硅晶片的直徑主要為450mm。目前，在電子工業(yè)需求量最大的應(yīng)用中使用直徑為300mm的經(jīng)拋光或外延涂布的硅晶片。直徑為200mm的硅晶片正逐漸被300mm晶片所替代。

電子工業(yè)需要更大的襯底以生產(chǎn)該工業(yè)中的組件的主要原因是，更大的襯底得到的微處理器或存儲芯片具有巨大的經(jīng)濟(jì)利益。在半導(dǎo)體工業(yè)中，長久以來習(xí)慣于關(guān)注可用的襯底面積，換句話說，探求單個襯底上能夠容納的組件(即，邏輯芯片或存儲芯片)數(shù)有多高。這和下列事實有關(guān)：組件制造商的很多處理步驟指向整個襯底，并且形成襯底圖案(即隨后產(chǎn)生單個芯片的組件結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)過程)的單個步驟也是，因此就生產(chǎn)成本而言，這兩組處理步驟尤其取決于襯底尺寸。襯底尺寸非常顯著地影響每個組件的生產(chǎn)成本，因此具有重要的經(jīng)濟(jì)價值。

然而，襯底直徑的擴大伴隨了主要的、部分全新的、迄今無人知道的技術(shù)問題。

最終，所有的處理步驟都需要徹底修改，無論它們是純粹的機械(鋸、研磨、精研)、化學(xué)(刻蝕、清潔)還是本質(zhì)上的化學(xué)-機械過程(拋光)，以及熱處理(外延涂布、退火)，特別是有關(guān)機器及其安裝(器材)的問題。

化學(xué)機械處理包括拋光方法，在該拋光方法中通過施力和提供拋光漿料(例如堿性硅溶膠)，借助于半導(dǎo)體晶片和拋光襯墊的相對運動獲得材料除去效果?，F(xiàn)有技術(shù)已描述了批量雙側(cè)拋光(batch?double-side?polishing，DSP)和批量及單個晶片單側(cè)拋光(在拋光處理期間，半導(dǎo)體晶片借助于支持體一側(cè)上的真空、粘結(jié)或粘合而安裝)。

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的機械處理步驟是精研(“批量”中的多個半導(dǎo)體晶片的同時雙側(cè)精研)、夾緊工件一側(cè)的單個半導(dǎo)體晶片的單側(cè)研磨(通常順序單側(cè)研磨晶片的雙側(cè)而進(jìn)行，“單側(cè)研磨(single-side?grinding，SSG)”；“順續(xù)SSG”)、或兩個研磨盤之間的單個半導(dǎo)體晶片的同時雙側(cè)研磨(同時“雙盤研磨(double-disk?grinding，DOG)”)。

從例如US-3,905,162以及US-5,400,548或EP-0955126已知半導(dǎo)體晶片的單側(cè)表面研磨方法和設(shè)備。在該情況下，半導(dǎo)體晶片通過其一個表面固定于晶片支持物上，同時其相對表面通過晶片支持物和研磨盤旋轉(zhuǎn)并彼此相對加壓而借助于研磨盤進(jìn)行處理。在此情況下，半導(dǎo)體晶片按照其中心基本對應(yīng)晶片支持物的旋轉(zhuǎn)中心的方式固定于晶片支持物上。此外，研磨盤按照半導(dǎo)體晶片的旋轉(zhuǎn)中心壓入研磨盤的工作區(qū)域或邊緣區(qū)域的方式放置，所述邊緣區(qū)域通過齒形成。從而，可在不移動研磨平面的情況下研磨半導(dǎo)體晶片的整個表面。

按照例如JP2000-280155A和JP2002-307303A描述的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的DDG機器具有兩個研磨輪，彼此相對，且旋轉(zhuǎn)軸共線設(shè)置。在研磨操作期間，位于研磨輪之間的晶片形式的工件由兩個沿軸旋轉(zhuǎn)的研磨輪同時進(jìn)行雙側(cè)處理，該工件由環(huán)狀支持和旋轉(zhuǎn)裝置保持在位置內(nèi)，同時沿其自己的軸旋轉(zhuǎn)。在研磨操作期間，兩個研磨輪沿著軸向前進(jìn)，直到工件已達(dá)到所需的最終厚度。

舉例而言，該保持和旋轉(zhuǎn)裝置可以含有和工件的邊緣嚙合的摩擦輪。然而，它也可以是以環(huán)狀形式圍繞工件，并和可能存在于工件外圍的劃痕、凹槽或凹口嚙合的裝置。這類裝置統(tǒng)稱為“凹口指(notch?finger)”。為了處理工件的整個面積，相對于研磨輪以研磨輪的研磨部分形成圓形路徑的方式引導(dǎo)工件，所述圓形路徑圍繞工件的中心。

在該情況下，工件通常不處于固定位置，而是由兩個用于液壓支承的設(shè)備沿軸向保持在位置內(nèi)，所述設(shè)備下面稱作“液壓墊”，安裝在工件的兩側(cè)。這類設(shè)備描述于JP2000-280155A。按照現(xiàn)有技術(shù)，兩個液壓墊朝向工件的表面以平面方式設(shè)置，并彼此平行取向。每個液壓墊含有多個液壓支承，在它們之間設(shè)置凹槽，該凹槽用于排放用于液壓支承的介質(zhì)(下稱“液壓支承介質(zhì)”)和研磨冷卻劑。

為了生產(chǎn)特別平的半導(dǎo)體晶片，下列處理步驟特別重要：半導(dǎo)體晶片大量以無約束力的方式，按“自由浮動”的樣式，在沒有力鎖定或主動鎖緊的情況下進(jìn)行處理(“自由浮動處理(freefloating?processing，F(xiàn)FP)”)。通過FFP，通過例如MWS中的熱漂移或交替負(fù)載產(chǎn)生的比如波動被特別快速地消除，幾乎沒有材料損失。

現(xiàn)有技術(shù)中已知的FFP特別包括精研、DDG和DSP。