[发明专利]晶片的周面倒角部分的抛光方法及其设备

说明书

                           技术领域

本发明涉及晶片的周面倒角部分的镜面抛光方法以及用于该方法的设备。

                           背景技术

诸如硅半导体或化合物半导体的镜面晶片的制造过程概述如下：首先把通过拉伸或类似方法制成的单晶块切成盘状，以获得薄片晶片；然后进行磨光工序，通过对切片工序中产生的很不平整的表层进行磨削，以加工出薄片晶片前后表面之间的平面度和平行度；由于晶片经历了这些机械加工工序后产生了损伤层，即由于表层上的机械冲击而造成损伤层，需要通过化学腐蚀将该层去除掉；作为晶片加工的最后工序，晶片被抛光成镜面。

这样产生的半导体晶片被送入后续的器件制造工序，器件制造工序包括基体工序、布线工序以及测试工序。在基体工序中，器件主要的基体结构成形在晶片上；将加工好的基体送入后续的布线工序，以形成进一步的器件结构，例如布置出电路；基体再被切成器件片，将它们送入组装工序。

显然，从单晶块到半导体器件的一系列工序中，这些工序的加工对象大多是晶片。不仅在镜面晶片的制造工序中，而且在器件制造工序中，晶片都被作为加工对象。因而在器件制造的基体工序和布线工序中都要对晶片进行处理，利用晶片的周面部分进行操作是贯穿始终的。因此，如果晶片具有切割时的直角形锋利边缘，就很容易造成机械损伤，例如破碎或破裂，进而使得颗粒附着在晶片的表面，导致后续工序的产量降低。

如果晶片的周面部分是粗糙表面，就不能很好地清除掉腐蚀工序中所使用的化学剂，因而对后续工序产生不良影响。另外，当单晶片在其主面上进行外延性生长，以增加其作为晶片制造工业产品的附加值时，周边表面上不规则的和有缺陷的晶体排列，会在主面的边缘处产生外延隆起(连续凸出的晶体生长)，即被称作晶瘤的多个凸起。因此，不仅对主面的加工，而且对周面的加工都要予以极大关注。目前，对晶片的周面除了进行倒角之外还将其抛光成镜面，以作为该表面的一个高度精加工工序从而避免破碎。

于是，在晶片周面的倒角工序中，在抛光之前首先根据周面的截面轮廓对其进行磨削，以预制出其倒角形状。在这一工序中，从磨石上破碎的磨料颗粒或者磨石的变形在晶片表面上产生深的划痕。因此，表面必须要抛光，其深度至少要去除掉这些划痕。

晶片周面的抛光常使用其上带有磨料颗粒的抛光带，以减轻使用抛光布时抛光工序中的负荷。使用抛光带较之使用抛光布会对表面产生更大损伤，而使用抛光布的抛光作业仍需仔细进行，总之是为了更好地避免损伤。

虽然晶片的主面是确定的单一表面，晶片的周面倒角部分却包含晶体取向的不同表面。由于碱性腐蚀溶液对硅的反应依照硅的晶体取向不同而不同，该反应实际上是各向异性的，因此，当倒角部分被碱性腐蚀时，晶体倒角部分上各处的表面粗糙度是不同的。如图1所示，晶体的倒角部分具有以45°角度间隔的一些表面(100)和表面(110)。当晶体被腐蚀时，尽管倒角部分的表面(110)处变得很粗糙，但倒角部分的表面(100)处却没有那么粗糙。这种晶片需要根据表面(110)处的表面粗糙度对其倒角部分进行抛光。

目前，晶片的周面倒角部分(亦即倒角周面)常以单一条件的工序进行抛光，称之为一步抛光。与此相反，晶片的主面通常以不同条件的多个工序进行抛光，即多步抛光，以便严格地达到既去除加工引起的损伤又提高表面光洁度。这是因为主面具有不均匀的多种特性，诸如平整度、弯曲度、波纹度或亮度，由单一条件的加工无法获得改善。在每步加工中，以不同的抛光率对主面进行抛光，以便解决各个问题。另一方面，对晶片的周面来说，所涉及的问题是加工损伤和粗糙度，于是晶片周面向来是一步抛光。

例如图4所示的设备一直被用于晶片周面倒角部分的抛光。该设备具有一个其上面固定着抛光布的旋转辊；一个使晶片在其自身上旋转的同时，将晶片的周面倒角部分压向上述旋转辊的晶片旋转部；以及一个把抛光膏提供到抛光布和晶片周面倒角接触区的管嘴。

由于对晶片周面的质量要求愈来愈高，也就要求对加工损伤和光洁度有更大改善。因而周面的抛光时间变得如此之长，以致出现与抛光布的使用寿命相关的问题。因此，这些问题导致了必须改善加工生产率和加工成本。在单一条件的抛光工序中，为了使不同表面粗糙度的不同表面区域变得均匀，周面常常过度抛光，这导致生产率降低。

                          发明内容

本发明是针对上述问题作出的，其目的在于减少晶片的周面倒角部分的抛光时间，并提高生产率。