用于研磨半导体晶片的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于研磨半导体晶片的方法，其中借助于研磨工具以及冷却剂加工该半导体晶片以便去除材料，该研磨工具包含高度为h的研磨齿，该冷却剂被供应到该半导体晶片与该研磨工具之间的接触区域内，并且在研磨期间的任何时间，借助于喷嘴将冲洗流体施加到该半导体晶片一侧的区域上，其特征在于，该区域与该半导体晶片的中心之间的距离不小于2mm并且不大于10mm。大于10mm。大于10mm。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于研磨半导体晶片的方法


[0001]本专利技术的主题是一种用于研磨由半导体材料制成的晶片的方法。本专利技术基于流体在研磨工具的周围的最佳分布，以便处理半导体晶片以便同时从两侧去除材料。

技术介绍

[0002]电子、微电子和微机电领域需要在全局和局部平面度、单面局部平面度(纳米拓扑)、粗糙度和清洁度方面具有极高要求的半导体晶片(基板)作为起始材料。半导体晶片是由半导体材料制成的晶片，特别是化合物半导体如砷化镓或元素半导体如硅和锗。
[0003]根据现有技术，半导体晶片是在多个连续的工艺步骤中生产的。一般采用以下生产顺序：
[0004]‑
生产单晶半导体棒(晶体生长)，
[0005]‑
将半导体棒分成单独的棒块，
[0006]‑
将该棒分成单独的晶片(内径或线锯切)，
[0007]‑
机械处理晶片(精磨(lapping)、研磨)，
[0008]‑
化学处理晶片(碱性或酸性蚀刻)，
[0009]‑
化学和机械处理晶片(抛光)，
[0010]‑
可选的进一步涂覆步骤(例如外延、温度处理)。
[0011]半导体晶片的机械处理用于去除由锯切引起的波纹，去除由较粗的锯切工艺而在晶体结构方面受损或被锯线污染的表面层，并且主要是为了整体平坦化半导体晶片。此外，半导体晶片的机械处理用于产生均匀的厚度分布，也就是说，晶片具有均匀的厚度。
[0012]精磨和表面研磨(单盘、双盘)已知为用于机械处理半导体晶片的方法。
[0013]同时用于几个半导体晶片的双盘精磨技术已经知道了一段时间，并且例如在EP 547894 A1中被描述。在双盘精磨中，半导体晶片在一定压力下被移动，在上和下工作盘之间提供含有研磨物质的悬浮液，精磨盘通常由钢制成，并设有通道用于改进的悬浮液分布，从而去除材料。半导体晶片由承载器引导，该承载器具有用于在精磨期间接收半导体晶片的切口，其中半导体晶片由承载器保持在几何路径上，该承载器借助于内部和外部驱动链轮被设置为转动。
[0014]在单盘研磨中，半导体晶片的背面被保持在卡盘上，并通过杯形研磨轮在正面被平面化，卡盘和研磨轮旋转以及缓慢的轴向和径向进给。例如从US 2008 021 40 94A1或从EP 0 955 126 A2中已知用于半导体晶片的单盘表面研磨的方法和设备。
[0015]在同时双盘研磨(sDDG)中，半导体晶片的两面同时被处理，其方式是在安装在相对共线主轴上的两个研磨盘之间自由地浮动，并且在水垫(流体静力学原理)或气垫(空气静力学原理)之间轴向引导的过程中作用于前侧和后侧，很大程度上不受约束力的影响，并且通过薄的、松散环绕的引导环或通过单独径向辐条防止径向浮动。例如从EP 0 755 751 A1、EP 0 971 398 A1、DE 10 2004 011 996 A1和DE 10 2006 032 455 A1中已知用于同时对半导体晶片进行双盘表面研磨的方法和设备。
[0016]然而，由于运动学的原因，半导体晶片的双盘研磨(DDG)原则上会导致半导体晶片的中心的材料去除程度更高(“研磨肚脐(grinding navel)”)。为了在研磨之后获得具有尽可能好的几何形状的半导体晶片，安装有研磨盘的两个研磨主轴必须被安装成精确地共线对准，因为径向和/或轴向偏差对于研磨的晶片的形状和纳米拓扑具有负面影响。德国申请DE 10 2007 049 810 A1例如教导了一种用于校正双盘研磨机中的研磨主轴位置的方法。
[0017]在研磨过程中
‑
这涉及单盘和涉及双盘研磨方法
‑
有必要冷却研磨工具和/或处理过的半导体晶片。水或去离子水通常被用作冷却剂。在双盘研磨机中，冷却液通常离开研磨工具的中心，并且通过离心力被输送或弹射到研磨齿上，该些研磨齿被呈圆形形状设置在研磨盘的外缘。冷却剂通过量，即在限定时间内离开的冷却剂的量，可以被电子地或机械地控制。
[0018]文献DE 10 2007 030 958 A1教导了一种用于研磨半导体晶片的方法，其中半导体晶片借由至少一个研磨工具以及供应的冷却剂被处理以在一侧或两侧去除材料。为了确保在研磨期间持续冷却，冷却剂流量会随着研磨齿高度的减小而降低，因为冷却剂流量保持较高而不改变，将另外不可避免地导致打滑效应。
[0019]文献DE 10 2017 215 705 A1中的专利技术基于流体在用于处理半导体晶片的研磨工具中的最佳分布，以便同时去除两侧上的材料，这使用优化的滑板来实现。这里教导了流体的不均匀分布对研磨结果具有负面影响。
[0020]专利文献US 2019/134782 A1公开了可用于双盘研磨的研磨盘的某些设计。还教导了使用通过喷嘴施加到半导体晶片上的水。

技术实现思路

[0021]问题描述
[0022]所有所述的现有技术文献都具有共同的缺点，即在半导体晶片的中心处材料的去除程度高于在边缘处的材料的去除程度。这由此使该处理步骤中的半导体晶片的几何参数变差。在接下来的处理步骤中，该偏差没有或没有充分地被纠正。
[0023]目的描述
[0024]本专利技术的目的是提供一种没有显现出上述缺点的方法。
[0025]目标实现描述
[0026]该目的通过一种用于研磨半导体晶片的方法来实现，其中借助于研磨工具以及冷却剂处理该半导体晶片以便去除材料，该研磨工具包含高度为h的研磨齿，该冷却剂被供应到该半导体晶片与该研磨工具之间的接触区域内，其中，在研磨的任何时间，借助于喷嘴将冲洗流体施加到该半导体晶片一侧的区域上。
[0027]已经证明，当处理半导体晶片的两侧以去除材料并且将冲洗流体施加到半导体晶片两侧的区域上时，是特别有利的。
[0028]在该情况下，特别优选的是，随着研磨工具的研磨齿的高度h减小，单位时间的冷却剂的量减少。
[0029]有利的是，每次冷却剂的量和每次冲洗流体的量的总和在研磨期间保持恒定。
[0030]在所使用的喷嘴处测量的冲洗流体的过压优选不小于0.1巴，且特别优选不大于0.5巴。
[0031]优选地，确保每次冲洗流体的量不小于0.1l/min且不大于1l/min。
[0032]应特别注意在研磨期间冲洗流体的流动被导向的半导体晶片上的区域。在该情况下，距离半导体晶片的中心不小于2mm、优选不小于4mm且不大于10mm、优选不大于6mm的区域是优选的。
[0033]在该情况下使用的喷嘴优选地具有不大于1.5mm2且不小于0.1mm2的表面积。
[0034]特别优选地，每次冲洗流体的量在整个研磨过程期间保持恒定。
附图说明
[0035]图1示出了关于半导体晶片的中心处的几何形状的两个系列测试的结果。在该情况下，纵坐标表示半导体晶片的中心区域的几何形状(G)与理想几何形状的偏差。
[0036]在该情况下，B组中的半导体晶片(现有技术)与A组中的半导体晶片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于研磨半导体晶片的方法，其中借助于研磨工具以及冷却剂处理该半导体晶片以便去除材料，该研磨工具包含高度为h的研磨齿，该冷却剂被供应到该半导体晶片与该研磨工具之间的接触区域内，其中，在研磨的任何时间，借助于喷嘴将冲洗流体施加到该半导体晶片的一侧的区域上。2.根据权利要求1所述的方法，其中同时处理该半导体晶片的两侧以便去除材料，并将冲洗流体施加到该半导体晶片的两侧的区域上。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中每次冷却剂的量随着高度h的减小而减少。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中每次冷却剂的量与每次冲洗流体的量的总和保持恒定。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：硅电子股份公司，
类型：发明
国别省市：