单晶硅片抗机械力的提高制造技术

本发明专利技术与单晶硅片的减薄方法相关，以便圆片最终厚度小于８０ｕｍ。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术与单晶硅片上半导体器件的制造有关。为了制造分立或集成硅半导体器件，首先要把单晶硅锭切成在上面通常要做出许多相同器件的圆片。圆片通常要抛光，以使得表面光滑和平行，来满足以后的圆片工艺。然后，抛光的圆片进行不同的掺杂工艺，根据制作的器件图形生成具有不同掺杂水平的半导体区域。根据应用，通常就集成电路来说，器件做在圆片所谓的“正面”，并且所有相应的金属接触孔也在正面。对于功率或高压器件，器件做在硅片正面和背面上，并且在硅片的背面还包括一个或几个接触。半导体器件制造的不同步骤(掩膜，隔离淀积或生长，注入/扩散，清洗，等等)要求对圆片分批或单片进行多项处理。然而，硅片非常脆(易碎)，并且这种处理会带来很高的碎片危险。此外，表面越大，对于一定厚度的圆片就更容易碎。为了解决这个脆性问题，圆片要根据它们的直径确定最小厚度。硅片的目前直径在100um到200um的范围内，而且还有望更大的直径。例如，对于制造集成电路直径为200mm的圆片，厚度一般在800um的数量级。大多时候，在划片以及将电路封在管壳中之前，必须将硅片进行背面减薄(修整)。这种修整有几个目的。第一个目的是考虑到管壳的尺寸，这些管壳放置较小尺寸晶体管组成的电路(这样厚度更小)。第二个目的是减少或去除背面的寄生注入/扩散，它们很可能产生工作缺陷。这种在圆片工艺结束时修整的方法减少了全部圆片在加工第一步破碎的危险。然而，减薄的圆片对于以后的步骤(金属化，清洗，芯片切割，等等)以及所需的处理来说就变得极其脆弱。此外，这种机械脆性也体现在做好的集成电路芯片中。目前在集成电路制造工艺结束时，减薄圆片采用的方法包括采用金钢研磨轮对圆片背面进行修整，从而减小它们的最终厚度。为制造功率器件，硅圆片从其两个表面进行掺杂。这样圆片的最终厚度必须在器件制作各步之前确定。这样，硅片将以初始化的修整被减到最终衬底厚度(根据圆片直径通常在200um到400um之间)。在这项技术中，一般采用能够得到比研磨或化学腐蚀方法(等其它修整方法)更好的表面光滑度的机械-化学抛光法。可期望能够进一步减少圆片厚度，尤其是这会有利于圆片厚度中注入/扩散的工作。然而，目前厚度的这种减少不是导致脆性的原因。事实上，目前圆片厚度的限制是由最小可接受的不会由于处理而带来许多损失的抗机械力指标决定。就目前200um到400um间的厚度来说，对于用来做集成电路来说，硅片已是极为易脆。本专利技术的一个目的是提供一个比现有圆片脆性小，具体说就是不易碎的新硅片。本专利技术的另一个目的是提供一个具有厚度基本均匀的硅片。本专利技术的另一个目的是提供一个改善圆片上制造集成电路时抗机械力的硅片。本专利技术的一个特征是提供一种将圆片厚度减薄到小于大约80um的减薄方法。当现有技术中因为薄厚度圆片的脆性而要求厚度增加时，本专利技术却相反地使得圆片厚度减少。事实上，使用者已经发现，厚度降到80um水平以下时，硅片不再易碎。它变得柔韧。参照其它的材料，可以认为，对于硅来说，其脆性与厚度相关。事实上，目前做成极薄厚度(从几百埃到几个微米)的二氧化硅(SiO2)仍很容易碎。为了使二氧化硅不易碎，有必要在其中加入添加剂，生成在一定厚度下并且根据采用的添加剂而变得不易脆的玻璃。然而，这种添加剂不易与半导体领域中硅的使用相兼容。这样，相对于现有技术来说，本专利技术至少具有三个显著效果。第一个显著效果就是，在承受机械应力时，厚度小于80um的圆片会弯曲，而不是破裂。第二个显著效果就是，一旦机械应力消失，圆片就会重新恢复它的起始平面形状，并且不会留有缺陷痕迹。第三个显著效果就是，圆片的柔韧性并没有改变单晶硅作为半导体材料的功能。此外，这些特点与得到圆片的硅锭所形成的晶面无关。本专利技术的另一个目的是提供一种尤其适用于获得很薄和厚度基本均匀的硅片减薄方法。为了达到这个目的，本专利技术的特征是提供只在圆片和它的支承座间靠分子真空将圆片固定于支承座上的机械-化学抛光步骤。更具体地说，本专利技术提供了一个具有小于80um厚度的单晶硅片。根据本专利技术的优点，硅片柔韧而且富有弯曲弹性。根据本专利技术的一个实施方法，硅片具有25到60um间的一定厚度范围。根据本专利技术的一个实施方法，硅片形成一个制作半导体功率器件的衬底。根据本专利技术的一个实施方法，硅片正面包括确定集成电路的元件。本专利技术还提供了一种减薄单晶硅的方法，它包括将圆片减到80um以下的厚度。根据本专利技术的一个实施方法，该方法包括至少对硅片第一面进行机械-化学抛光修整，以及只靠圆片第二面和固定设备的平面支承座间产生的分子真空将圆片悬挂到相对于抛光毡以摆线旋转运动方式驱动的固定设备上。根据本专利技术的一个实施方法，该方法包括在机械-化学抛光前至少在圆片第一面进行化学腐蚀，本专利技术还提供了一个包括厚度小于80um硅衬底的半导体功率器件。本专利技术还提供了厚度小于80um的集成电路芯片。专利申请DD-A-217 246阐述了厚度小于50um用于X射线分析的硅片。该文件不同于任何抛光制造，并指出所用的制造方法导致±10um的厚度变化。这种圆片具有标称50um厚度的方法，使得有些地方厚度为40um，而其它地方厚度为60um。所以，圆片不足以满足形成半导体器件衬底。相比之下，根据本专利技术的抛光方法的一个优点是提供厚度基本均匀的圆片。上述本专利技术的目的，特点以及优点将在下面特定实施方法的非限制描述中详细讨论。下面将描述的减薄方法是尤其适用于得到非常薄硅片的方法。这个方法采用传统设备，如已知商标为“MECAPOL 660E”的设备，来完成机械-化学抛光步骤。这个设备一般由尺寸相对大的平板组成，并且在上面粘有抛光毡。抛光硅片放在可以悬挂在平板上面的圆片舟中，以便抛光硅片表面能与抛光毡接触。圆片粘在固定于圆片舟中的固定圆盘上被挂到支承座上面。这个圆盘一般靠圆片舟中的吸附固定。在抛光过程中，平板旋转。通过旋转臂悬挂于一个驱动机械上的圆片舟，以外摆线和交替十字运动方式旋转，并且降低，以便圆片与毡接触。支承座主要在于选择的材料，以使得避免了横向运动的圆片，靠相对于抛光面表面的表面张力保持与支承座间的固定。事实上，表面光滑，尤其是当表面抛光时，会使得圆片表面对表面地垂直粘附在支承座上。然而，已经知道，虽然合适的抛光面可与另一平面粘附，但两个表面相互间会滑动。这样，传统的机械-化学抛光设备一般包括固定在支承座或圆盘上的外围框架，这个框架有足够的高度超出支承座，从侧向固定圆片。为了能够使得硅片一直减薄到80um以下，根据本专利技术采用的设备没有横向圆片固定框。横向固定框的省略，对于与抛光面相对的圆片表面来说，避免了厚度容限，从而可以进行机械-化学抛光，以得到很薄的厚度。选择的支承座固定盘要坚固，并且在支承的一面要尽可能的平。例如，可采用不锈钢圆盘，或者为了重量轻，可采用铝圆盘，两种材料都适合得到平整表面。根据本专利技术，选取的支承座要有下列特性。第一，这个支承座要有足够的韧性来容许坚固的圆盘以及与抛光面相对的另一圆片表面的表面光滑误差。如果，圆片两面都要进行抛光，那么，第一面进行抛光过程中掩盖的另一面不会表现出很好的表面光滑性。此外，在对已完成集成电路制造的硅片用抛光方法进行减薄的例子中，无需修整的圆片正面由于电路制造的步骤而会变得很不平整。此外，至少在抛光开始，圆片会有一定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种作为半导体器件衬底的单晶硅片，所述硅片具有小于８０ｕｍ的均匀厚度，并且柔韧而且富有弯曲弹性。

【技术特征摘要】
FR 1997-10-15 97131301．一种作为半导体器件衬底的单晶硅片，所述硅片具有小于80um的均匀厚度，并且柔韧而且富有弯曲弹性。2．权利要求1中的硅片，厚度选择在25到60um间。3．权利要求1中的硅片，其中硅片作为半导体功率器件制造的衬底。4．权利要求1中的硅片，在正面包括组成集成电路的元件。5．一种将圆片厚度减到8...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚克维斯万德普特，福劳里恩博迪特，
申请(专利权)人：ST微电子公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]