[发明专利]控制半导体晶圆片表面形貌的方法和半导体晶片

说明书

本发明公开了控制半导体晶圆片表面形貌的方法和半导体晶片，其中，控制半导体晶圆片表面形貌的方法包括：对半导体晶圆片的正面进行单面减薄处理，以便使得所述表面形成中心高边缘低的凸面；对经过所述单面减薄处理的半导体晶圆片两个表面依次进行粗抛处理、中抛处理和精抛处理，以便得到半导体晶片。采用该方法可以有效提高半导体晶片表面平整度，减小厚度偏差，提高多片式单面抛光工艺加工水平，处理后的半导体晶片能够满足集成电路线宽的要求。

技术领域

本发明属于半导体晶圆片领域，具体而言，本发明涉及控制半导体晶圆片表面形貌的方法和半导体晶片。

背景技术

通常用像半导体单晶硅棒制备半导体晶片，截断、滚圆单晶棒，并把单晶棒磨削线切割成具有用于晶片在后续工序中正确定位的一个或多个平坦面。然后把晶锭切割成分别经受减小晶片厚度，去除由切割加工引起的损伤和形成高反射表面的许多处理加工的独立半导体晶片。在通常的晶片整形处理中，为减少在进一步处理期间损伤晶片的风险，把每一片晶片的圆周边缘倒圆。然后使用磨料剂(研磨浆料)和一套转动的研磨盘在晶片的正反表面上进行研磨加工。研磨加工减少晶片的厚度以去除由切割引起的表面损伤并使每片晶片的相对的侧表面平坦而且平行。除此之外，晶片也采用双面减薄方法来取代双面研磨。即一对研磨轮(砂轮)都彼此相对，将其间的晶片夹住，使其垂直取向。砂轮相对于晶片高速运动，晶片能得到很好的平整度。

研磨加工一完成，晶片就经受腐蚀处理，进一步减小晶片的厚度并去除由先前的处理加工引起的机械损伤。然后用抛光垫、胶状氧化硅浆料(抛光浆料)和化学腐蚀剂抛光各片晶片中的一个侧表面(往往称之为晶片的“正面”)以确保晶片具有高反射、无损伤的表面。一般采用粗磨料的粗抛光和减少非镜面反射光(光雾)的精抛光的两步法抛光晶片。

MEMC电子材料有限公司发布的专利半导体晶片处理方法，专利号CN1272222A，发明了用砂轮减薄半导体晶片的正面和背面，快速的减小半导体晶片的厚度。然后用研磨砂浆研磨半导体晶片正反两面，进一步减少半导体晶片的厚度。然后用抛光液抛光半导体晶片正反两面，使晶片达到预定的最终厚度。该专利也阐述了，在抛光前也采用砂轮减薄半导体晶圆片正面技术，用来减少抛光加工时间。由于砂轮减薄半导体晶片，晶片的去除速率比较快，故该专利采用减薄技术，用于双面研磨工序之前和抛光工序之前，目的是减少双面研磨加工时间和抛光工艺加工半导体晶片的加工时间。砂轮减薄工艺虽然对于半导体晶片的去除速率比较快，但是也会对半导体晶片损伤层、纳米形貌、profile产生影响。恶化的半导体晶片表面的损伤层、纳米形貌、profile会对抛光工艺产生恶化结果，使晶片抛光之后无法得到良好镜面、纳米形貌、profile的晶片。该专利并没有阐述减薄技术如何控制晶片的损伤层、纳米形貌、profile。

德国SILTRONIC公司发明的专利：用于抛光半导体晶片方法及用该方法制造半导体晶片，专利号(CN101148025B)。该发明涉及用于在上抛光盘与下抛光盘之间抛光半导体晶片的方法，其中，该半导体晶片在一个转盘的空腔中在输入抛光剂的情况下被双面抛光。该方法包括：在第一抛光步骤中双面抛光该半导体晶片，该双面抛光以一个负的过量结束，其中，该过量是该第一抛光步骤之后该半导体晶片的厚度与该转盘的厚度之间的差值；在第二抛光步骤中双面抛光该半导体晶片，在该第二抛光步骤中从该半导体晶片的侧面抛去小于1μm的材料。本发明也涉及半导体晶片，该半导体晶片用硅制成，具有一个被抛光的正面及一个被抛光的背面，具有通过小于100nm的SBIRmax值来表达的正面全局平整度，并且在一个边缘区域中具有通过35nm或更小的PSFQR值来表达的正面局部平整度，其中，总是考虑2mm的边缘排除量。

德国SILTRONIC公司发明的专利第一步抛光控制半导体晶片的profile，使晶片成凹状。第二步再控制晶片的表面形貌，以达到比较好的平整度和ESFQR。