[發明專利]用于同時雙面去除材料式加工半導體晶片的嵌件托架和方法

有效

• 申請號: 201210023094.5
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102610510A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: G·皮奇;M·克斯坦
• 申請（專利權）人: 硅電子股份公司
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304;B24B37/04;B24B37/34
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 過曉東

技術領域

本發明涉及適合于接收一個或多個半導體晶片以在磨削裝置、研磨裝置或拋光裝置的兩個工作盤之間對其進行雙面加工的嵌件托架。所述嵌件托架包括具有第一表面和第二表面的由第一材料組成的芯部，其中第一表面和第二表面均帶有完全或部分地覆蓋第一表面和第二表面的由第二材料組成的涂層，以及至少一個用于接收半導體晶片的開口。涂層的背離芯部的表面具有由凸起和凹坑構成的結構。

背景技術

電子學、微電子學和微機電學需要在整體和局部平坦度、參考單面的平坦度(納米形貌)、粗糙度和清潔度方面具有極高要求的半導體晶片作為起始材料。半導體晶片是由半導體材料如元素半導體(硅、鍺)、化合物半導體(例如由元素周期表的第III主族元素如鋁、鎵或銦與元素周期表的第V主族元素如氮、磷或砷組成)或其化合物(例如Si_1-xGe_x，0＜x＜1)。

根據現有技術，利用多個彼此相繼的工藝步驟制造半導體晶片，這些工藝步驟通常被劃分成以下的組：

(a)制造通常為單晶的半導體棒；

(b)將棒切割成單個晶片；

(c)機械加工；

(d)化學加工；

(e)化學機械加工；

(f)任選額外地制造層結構。

作為機械加工步驟的組中的一個特別優選的方法，已知稱作“行星式墊研磨”(“PPG”，具有行星式運動學特性的墊研磨)的方法。例如DE?10?2007?013058A1描述了該方法，例如DE?199?37?784A1描述了適合于此的裝置。PPG是一種用于同時雙面研磨多個半導體晶片的方法，其中每個半導體晶片以可自由移動的方式位于多個利用滾動裝置進行旋轉的運行盤(嵌件托架，insert?carriers)之一的切口中，并由此以旋輪線軌跡運行。半導體晶片以去除材料的方式在兩個旋轉的工作盤之間進行加工。每個工作盤包括含有粘結的磨料的工作層。工作層以結構化的研磨墊的形式存在，其是以粘結、磁力、形狀配合連接(積極鎖緊)的方式(例如鎖緊連接)或者利用真空而固定在工作盤上。

類似的方法是所謂的“平面珩磨”或“精細研磨”。在此，將以之前針對PPG所述的排列方式的多個半導體晶片利用滾動裝置以特征旋輪線軌跡在兩個旋轉的大的工作盤之間引導。研磨顆粒牢固地粘結在工作盤中，從而利用研磨去除材料。在平面珩磨的情況下，研磨顆粒可以直接粘結在工作盤的表面內，或者利用多個單獨的研磨體即所謂的固定在工作盤上的“小珠(固著磨料)”以工作盤的平面覆蓋物的形式存在(P.Beyer等人，Industrie?Diamanten?Rundschau?IDR?39(2005)III，第202頁)。

在PPG研磨和固著磨料研磨的情況下，工作盤被設計為環形，運行盤的滾動裝置由相對于工作盤的旋轉軸同心設置的內針輪和外針輪形成。因此，內針輪和外針輪形成行星式齒輪排列的太陽齒輪和內齒輪，其用于使運行盤在固有旋轉的情況下如同行星圍繞該排列的中心軸進行旋轉-因此稱作“運行盤”。

最后，另一個與PPG研磨類似的方法是同時雙面軌道式研磨，例如US?2009/0311863A1中所述。在軌道式研磨的情況下，也將半導體晶片嵌入嵌件托架的接收開口中，其將半導體晶片在加工期間在旋轉的工作盤之間引導。但是與PPG研磨或固著磨料研磨不同，軌道式研磨裝置僅具有一個單獨的嵌件托架，其覆蓋整個工作盤。工作盤并不是被設計成環形，而是被設計成圓形。嵌件托架是利用多個位于工作盤外部并且繞其圓周排列的引導滾筒加以引導的。該引導滾筒的旋轉軸以偏心的方式與驅動軸連接。引導滾筒通過該驅動軸的旋轉執行偏心運動，并由此驅動嵌件托架的回轉運動或軌道運動。因此，在軌道式研磨的情況下，嵌件托架不圍繞其固有中軸旋轉，也不圍繞工作盤的旋轉軸旋轉，而是在工作盤的區域上執行小圓形式的擺動。該軌道運動的特征在于，在空間上固定的參照系中，在每個如此由嵌件托架引導的半導體晶片下方總是分別存在一個區域，其在運動期間持續地完全位于被半導體晶片掠過的區域內。