[發明專利]包括同時拋光襯底晶片的正面和反面的拋光半導體晶片的方法

無效

• 申請號: 201310585234.2
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103839798A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: A·海爾邁爾;L·米斯圖爾;K·勒特格;田畑誠
• 申請（專利權）人: 硅電子股份公司
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 譚邦會

本發明提供用于拋光半導體晶片的方法，其包括同時拋光襯底晶片的正面和反面。

襯底晶片的兩個側面的同時拋光也被稱為雙面拋光，下文簡稱為DSP。

從晶體切割半導體晶片，尤其由單晶硅制成的半導體晶片，并且施加一系列加工步驟，所述加工步驟經常還包括至少一次DSP。在采用DSP之前，半導體晶片通過初步加工操作，其尤其可以包括清潔步驟、成形步驟和表面改善步驟。這些步驟包括例如側面的磨合(lapping)和/或研磨、半導體晶片的蝕刻和半導體晶片的邊緣的磨圓和拋光。意圖用于DSP并已接受該初步加工的半導體晶片在下文中被稱為襯底晶片。

DSP的目的通常為將半導體晶片轉變為具有經拋光的正面和反面的狀態，其意圖在于使兩個側面具有最大平坦度，并且彼此最大程度地平行。“塌邊(edge?roll-off)”是指拋光半導體晶片的厚度在緊隨半導體晶片的磨圓和拋光邊緣的前方區域中顯著降低時的情況。以定量術語描述塌邊的幾何形狀的參數具體是ESFQR和ZDD。在通過DSP的拋光之后，可以經常觀察到塌邊，其由相對大量級的ESFQR和ZDD值表示。

US2011/0130073A1表明，將半導體晶片的DSP分為兩步驟，在第一步驟中使用產生相對高的材料去除的拋光漿液，并且在第二步驟中切換為產生相對低的材料去除的拋光漿液具有益處。該過程可縮短DSP的持續時間，而不影響半導體晶片的平坦度和表面粗糙度。

本發明的目的是描述一種方法，通過該方法可以在完成DSP時仍可實現較低的塌邊，其優于并高于這些益處。

可通過用于拋光半導體晶片的以下方法實現該目的，所述方法包括在拋光介質的存在下同時拋光襯底晶片的正面和反面，實現從襯底晶片的正面和反面去除材料，所述方法分為第一和第二步驟，第一步驟中的材料去除速度高于第二步驟，其中將第一拋光漿液用作第一步驟中的拋光介質，并將第二拋光漿液用作第二步驟中的拋光介質，并且第二拋光漿液與第一拋光漿液的區別至少在于第二拋光漿液包含聚合物添加劑。

第一和第二拋光漿液的區別可能不僅與聚合物添加劑的存在有關，而且還與其他成分有關。關于匹配性組分(matching?component)，濃度上可存在差異。化學和物理性質，例如pH可以相同或不同。

第一和第二步驟立即連續進行，不用更換拋光機。

該拋光機包括兩個拋光板，所述拋光板均由拋光墊覆蓋，并且包括至少一個載體，所述載體布置在拋光墊之間并具有凹陷，所述凹陷中放置用于拋光的襯底晶片。合適的拋光機在市場上可購得。

材料的去除速度在第一步驟中優選不小于0.4μm/min且不大于1.0μm/min，并且在第二步驟中優選不小于0.15μm/min且不大于0.5μm/min。

每單位側面面積在第一步驟中的材料去除優選不小于4μm且不大于15μm，并且在第二步驟優選不小于0.5μm且不大于2μm。

優選地，材料去除產生的效果在于，在實施根據本發明的方法之后，拋光半導體晶片的平均厚度和載體的平均厚度之間的差值或負或正。

在第一和第二步驟期間，可以用相同的拋光壓力或不同的拋光壓力來進行拋光。

相比第一步驟，第二步驟中所用的第二拋光漿液包含聚合物添加劑。可用的聚合物添加劑優選包含一種或多種化合物，所述化合物在US2011/0217845A1中作為非離子物活性劑或水溶性聚合物提及其名稱。

實例為一種或多種以下的化合物：聚氧乙烯、聚乙二醇、聚氧丙烯、聚氧丁烯、聚氧乙烯-聚氧化亞丙基二醇、聚氧乙烯-聚氧化亞丁基二醇和水溶性纖維素衍生物。

第二拋光漿液中的聚合物添加劑的濃度優選不小于0.001重量%且不大于0.1重量%。

可以通過提供包含聚合物添加劑的拋光漿液作為第一拋光漿液的替代物而開始第二步驟。或者，提供的第二拋光漿液包含第一拋光漿液和聚合物添加劑的混合物。

第一和第二拋光漿液包含至少一種磨料活性成分，優選膠體分散的二氧化硅。磨料活性成分的濃度可以相同或不同。

第一和第二拋光漿液優選具有不小于10且不大于13的pH，并且包含至少一種以下堿性化合物：碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨和四甲基氫氧化銨。堿性化合物的濃度和性質可以相同或不同。

待拋光的襯底晶片優選為基本上由單晶硅組成的半導體晶片。在襯底晶片根據本發明進行DSP之后，以ESFQR_max表示的經拋光的半導體晶片的邊緣幾何形狀優選不大于40nm。ESFQR_max為半導體晶片的邊緣段的ESFQR，其中測量最高的塌邊。