[发明专利]用于生产半导体晶片的方法

说明书

本发明涉及用于生产半导体晶片的方法。

根据现有技术，半导体晶片在多个相继进行的方法步骤中生产，一般可以再分成以下各类：

a)半导体材料构成的单晶的生产(单晶拉制)；

b)半导体单晶分离成单独的晶片(“晶片生成”、“切割”)；

c)半导体晶片的机械加工；

d)半导体晶片的化学加工；

e)半导体晶片的化学机械加工；

f)导体晶片的热处理和/或半导体晶片的外延生长涂布。

此外，还有许多二级步骤，如清洗、测定和包装。

半导体单晶的生产方法通常包括由熔体拉制单晶(CZ或“Czochralski”方法)或者多晶半导体材料构成的晶棒再结晶(FZ或“浮融区”方法)。

已知的分离方法包括线切割(“多线切割，MWS)”和内径切割。

线切割的情况下，在一个加工操作中从一块晶体上切下多个半导体晶片。

机械加工用来去除切割波纹，去除由更粗糙的切割方法在晶体形状(crystalline fashion)中损伤的表层或锯线污染的表层，并主要用于半导体晶片的总体平整。表面研磨(单面，双面)及精研已为人所知，边缘机械处理步骤也已为人所知。

在单面研磨的情况下，半导体晶片背面固定在支承体(“卡盘”)上，旋转支承体和杯式研磨盘并且径向慢速推进，研磨盘对正面进行平整。例如，从US-3,905,162和US-5,400,548或EP-0955126人们已经知道用于半导体晶片表面研磨的方法和装置。在此情况下，半导体晶片其中一个表面稳固地固定在晶片固定器上，而其相对的表面通过晶片固定器和研磨盘的旋转及其相互压迫，利用研磨盘进行加工。在此情况下，半导体晶片固定在晶片固定器上，其方式能使其中心基本上对应于晶片固定器的旋转中心。此外，研磨盘的布置方式应能使半导体晶片的旋转中心可到达研磨盘齿面形成的工作区或边缘区。结果是，研磨平面不做任何运动，半导体晶片的整个表面就可以得到研磨。

在同步双面研磨(“双圆盘研磨”，DDG)的情况下，半导体晶片双面同时处理，其方式应使其能在安装于相对的共线心轴上的两个研磨盘之间自由浮动，并能在方法中得到引导，其方式应使其能在作用于正面和背面的水垫(流体静力学原理)或气垫(气体静力学原理)之间在轴向基本上没有约束力，并能通过围绕的薄引导环或单独的径向辐条避免其在径向松散地飘离。

在精研的情况下，在上工作盘和下工作盘之间提供含研磨材料的浆液，半导体晶片在特定的压力下移动，工作盘通常由钢构成并且一般配备有用于更好分配精研剂的通道，从而除去半导体材料。

DE 10344602A1和DE 102006032455A1公开了用于同时对多个半导体晶片的两个面进行同步研磨的方法，其包括的运动顺序类似于精研的运动顺序，但是其特征在于使用研磨剂，所述研磨剂稳固地接合在用于工作盘的工作层(“薄膜”，“垫”)中。其中一种这类方法称为“精研动力学的细细磨”或“行星垫研磨”(PPG)。

例如US 6,007,407A和US 6,599,177B2描述了用于PPG情形的粘合到两个工作盘上的工作层。在加工过程中，半导体晶片插入到薄的引导盒、所谓的载具中，所述引导盒有相应的开口，用于接收半导体晶片。载具带有外齿，外齿啮合到滚动装置中，滚动装置包括内齿环和外齿环，载具通过所述滚动装置在工作盘之间形成的工作间隙中移动。

半导体晶片的边缘，包括诸如定向切口的所存在的任何机械印记，通常同样进行加工(“边缘圆整”、“边缘切口研磨”)。使用曲面研磨盘的常规研磨步骤或使用连续或循环工具推进的带式研磨方法可用于此目的。

通常要提供这些边缘圆整方法，因为边缘处于未加工状态时是特别断裂敏感的，半导体晶片在边缘区域即使有轻微的压力和/或温度荷载都会造成损伤。

用蚀刻介质研磨及处理的晶片边缘通常要在后续加工步骤中抛光。在此情况下，中心旋转的半导体晶片的边缘以特定的力(接触压力)压迫在中心旋转的抛光鼓上。US 5,989,105公开了这一类型的边缘抛光方法，其中抛光鼓由铝合金构成并带有作用于其上的抛光垫。半导体晶片通常固定在平的晶片固定器、即所谓的卡盘上。半导体晶片的边缘凸出于卡盘之外，这样抛光鼓可自由地接近它。

一组化学加工步骤通常包括湿化学清洗和/或蚀刻步骤。

一组化学机械加工步骤包括抛光步骤，通过这些步骤，部分经由化学反应并且部分经机械材料去除(研磨)，表面得到平滑，而残留的表面损伤得以除去。