[发明专利]抛光半导体晶片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抛光至少一个由半导体材料（半导体晶片）构成的晶片的方法，其包含至少一个使用具有低压缩率的薄抛光垫的同时双面抛光步骤。

背景技术

作为用于有特别要求的部件的基底，由半导体材料（半导体晶片）构成的晶片必须要特别平坦，如那些例如最小结构长度≤22nm，即根据ITRS（“International Technology Roadmap for Semiconductors”）的22nm设计规范的组件。

根据现有技术，从半导体材料的单晶锯成的晶片在多个工作步骤中加以平整。

-机械晶片加工（磨片、研磨），

-化学晶片加工（碱性或酸性蚀刻），

-化学机械晶片加工：单面抛光（SSP）、双面抛光（DSP）、使用软抛光垫的单面无雾或镜面抛光（化学机械抛光，CMP）。

半导体晶片的机械加工主要用于半导体晶片的整体调平，此外用于半导体晶片的厚度校准，并且还用于去除先前的分离过程所产生的结晶损坏表面层和加工痕迹（锯槽、切口标记）。

在蚀刻的情况下，从半导体晶片的表面以化学方式去除污染物和/或自然氧化物。

最后借助于化学机械抛光对半导体晶片的表面进行最后的平滑处理。

在单面抛光（SSP）的情况下，半导体晶片借助于蜡、经由真空或借助于粘着而在加工期间保持在支撑板的背面上，并且在另一面上进行抛光。

例如，文献US 6,116,997A中公开了适合的单面抛光机。

在传统双面抛光（DSP）的情况下，将半导体晶片松散地插入到薄载板中的适合尺寸的切块中，并且在各自覆盖有抛光垫的上抛光板与下抛光板之间以“自由浮动”方式在正面和背面上同时进行抛光。

这种抛光法通过供应通常基于二氧化硅溶胶的抛光剂浆液来实现。在DSP的情况下，同时抛光半导体晶片的正面和背面。

例如，申请案DE 100 07 390 A1中公开了适合的双面抛光机。

例如，专利说明书US 3,691,694中描述了相应的DSP方法。

根据如专利说明书EP208315B1中所描述的DSP的实施方案，由金属或塑料构成并具有适合尺寸的切块的载板中的半导体晶片在抛光剂存在下，在由机器参数和加工参数预先确定的路径上在覆盖有抛光垫的两个旋转抛光板之间移动，从而进行抛光（在这个文献中采用术语“载板”）。

例如，如文献DE10004578C1中所描述，通常使用由均质的、多孔聚合物泡沫构成的抛光垫进行DSP。

取决于将要进行的抛光加工和分别所需要的从半导体晶片的一或多个表面材料去除，可以使用各自具有特定性能的不同抛光垫。

抛光垫可以由热塑性或热固性聚合物构成。作为被称作发泡抛光垫（发泡垫）的这些垫的材料，考虑到众多材料，例如聚氨酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚酯等。例如，US 2008/0102741 A1中描述了由聚合物制备的抛光垫。

然而，抛光垫还可以由浸渍有聚合物的发泡板或毡或纤维基底构成（非织造垫）。例如，US 5,510,175 A中描述了这种垫。

原则上，可能区分例如在表面中不含粘合研磨剂的抛光垫与含有粘合研磨剂的抛光垫。这些抛光垫被指定为固定研磨垫（FA垫）。

例如，欧洲专利申请EP 2 266 757 A1中公开了不含粘合研磨剂的抛光垫。

例如，申请US 2005 0 227 590 A1中公开了含有粘合研磨剂的抛光垫。美国专利5,958,794教导了一种使用含有粘合研磨剂的垫处理由半导体材料构成的基底表面的方法。

例如，抛光垫的另一个差异化特征是各抛光垫的硬度。较硬的抛光垫相比较软的抛光垫压缩率较小，但缺点为由于松散的粒子无法压进垫中，因此在抛光期间在半导体晶片的抛光表面中可能发生损坏。

如果例如抛光垫表面的几何形状已改变，或过多固体已并入到抛光垫的表面上，那么对用于抛光半导体晶片的抛光垫的调节（重整）就变得有必要（上光）。由于并入的固体，抛光垫的性能发生持久改变，并且因此特定抛光去除率首先受到不利影响，其次可能发生不均匀的抛光去除。

现有技术中已知的双面抛光法的缺点为，在由半导体材料构成的晶片的边缘区域中去除的材料量一般高于晶片的其他区域（边缘滚压（edge roll-off；ERO）），并且因此导致较差的边缘几何形状。