[发明专利]同时研磨多个半导体晶片的方法

说明书

本申请是2008年3月19日提交的名称为“同时研磨多个半导体晶片的方法”的200810086098.1号申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种同时双侧研磨多个半导体晶片的方法，其中每个半导体晶片以自由运动的方式位于通过转动设备带动旋转的多个转盘之一的挖去部分中，并由此在摆线轨迹上运动，其中，在所述半导体晶片两个旋转的环形工作盘之间以去除材料的方式加工，其中每个工作盘包括含有粘合磨料的工作层。

背景技术

电子技术、微电子技术和微电子机械技术需要半导体晶片作为原材料(基体)，其极端要求为整体或局部平整度、相对前侧的局部平整度(纳米拓扑)、粗糙度、洁净度以及不含有杂原子，特别是不含金属。半导体晶片是由半导体材料制成的晶片。半导体材料是化合物半导体如砷化镓，或者元素半导体如主要的硅、有时是镓，或者是它们的层结构。层结构例如是：绝缘的中间层上的承载构件的硅上层(“绝缘体之上的硅”，SOI)，或者是硅/锗中间层之上的晶格变形的硅上层，其中锗的比例在硅基体上向上层增加(“变形的硅”，s-Si)，或者是二者的结合(“绝缘体上的变形硅”，sSOI)。

用于电子元件的半导体材料优选是单晶形式的，而用于太阳能电池(光电池)的则优选是多晶形式的。

根据现有技术，为了生产半导体晶片，要生产半导体晶锭，其通常通过多线锯(“多线切片”，MWS)首先被分成薄晶片。接下来进行一个或多个加工步骤，这些步骤通常分类为以下组群：

a)机械加工；

b)化学加工；

c)化学机械加工；

d)适当时制备层结构。

上述组群中的各独立步骤的组合以及顺序根据实际应用改变。还进一步使用了多样的次级步骤，例如边缘加工、清洗、分类、测量、热处理、包装等等。

现有技术的机械加工步骤是：粗磨(成批同时双侧粗磨多个半导体晶片)、单侧夹紧工件地单面研磨单个的半导体晶片(通常以逐次双侧研磨的方式进行，“单侧研磨”，SSG；“逐次SSG”)，或者是单个半导体晶片在两个研磨盘中间的同时双侧研磨(同时“双盘研磨”，DDG)。

化学加工包括蚀刻步骤，例如在浴室中进行的碱性、酸性或酸碱结合的蚀刻，如果适当的话，在移动半导体晶片和蚀刻浴(“层状流动蚀刻”，LFE)时、通过将蚀刻剂引入晶片中心并通过晶片旋转使之径向甩出来进行的单侧蚀刻(“旋转蚀刻”)、或者在气相中蚀刻。

化学机械加工包括抛光法，在该方法中，通过半导体晶片和抛光布之间在力作用下的相对运动、并通过提供抛光浆料(例如碱性硅溶胶)来达到去除材料的目的。现有技术中描述了成批双侧抛光(DSP)以及成批和单个晶片的单侧抛光(在抛光加工期间，通过真空、粘接或粘合而将半导体晶片安装在支撑体的一侧)。

层结构可能的最终产品通过外延淀积、通常是气相、氧化、蒸汽沉积(例如金属化)等等来进行。

为了生产特别平的半导体晶片，进行如下的加工步骤是特别重要的：半导体晶片在尽可能无强制力、“自由浮动”、无力锁合或形状锁合的夹紧的情况下进行加工(“自由浮动加工”，FFP)。在MWS中，通过例如热漂移或交变负载产生的表面不平整通过FFP被特别迅速地去除，并且几乎没有材料损耗。现有技术中已知的FFP包括粗磨、DDG和DSP。

特别有利的是，在加工工序开始时利用一种或多种FFP，也就是说通常利用机械的FFP，这是因为，利用机械加工，可特别迅速和经济地实现最少的完全去除不平整所需的材料，并且，这样就避免了在材料的高去除情况下的化学加工或化学机械加工的优先蚀刻的缺点。

但是只有在FFP方法以同样的节奏实现由载荷到载荷的基本连续加工时，才能够达到上述的优点。这是因为，调整(setting)、修整(truing)、磨锐(dressing)过程可能需要的或变换工具而频繁需要的中断导致不可预知的“冷启动”影响，这种影响使该方法期望的特征无效，并对节约成本方面产生相反的影响。

随着松散提供的粗磨颗粒的滚动，易碎的被磨蚀材料被去除，因此粗磨产生很高的损伤深度和表面粗糙度。这需要复杂的后续加工，以去除这些被损伤的表面层，由此粗磨的优点又一次被无效。而且，在由半导体晶片的边缘向中心转移期间由于被提供的颗粒的锋利度的损耗和损失，粗磨经常会产生具有不利的凸形厚度分布曲线的半导体晶片，这样的半导体晶片具有减小的边缘厚度(晶片厚度的“边缘下降”)。