CN101927447B - 双面抛光半导体晶片的方法 - Google Patents

双面抛光半导体晶片的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101927447B
CN101927447B CN2010101447264A CN201010144726A CN101927447B CN 101927447 B CN101927447 B CN 101927447B CN 2010101447264 A CN2010101447264 A CN 2010101447264A CN 201010144726 A CN201010144726 A CN 201010144726A CN 101927447 B CN101927447 B CN 101927447B
Authority
CN
China
Prior art keywords
polishing
abrasive material
semiconductor wafer
polishing pad
described method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010101447264A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101927447A (zh
Inventor
J·施万德纳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siltronic AG
Original Assignee
Siltronic AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siltronic AG filed Critical Siltronic AG
Publication of CN101927447A publication Critical patent/CN101927447A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101927447B publication Critical patent/CN101927447B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008—Multistep processes
    • H01L21/0201—Specific process step
    • H01L21/02024—Mirror polishing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/08—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for double side lapping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/20—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B7/22—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
    • B24B7/228—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain for grinding thin, brittle parts, e.g. semiconductors, wafers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种双面抛光半导体晶片的方法，所述方法包括在第一步中，用含有固着磨料的抛光垫抛光半导体晶片的正面，同时用不含磨料的抛光垫抛光半导体晶片的背面，但是在这个过程中将含有磨料的抛光剂加入到该抛光垫和半导体晶片的背面之间，然后翻转半导体晶片，然后在第二步中，用含有固着磨料的抛光垫抛光半导体晶片的背面，同时用不含固着磨料的抛光垫抛光半导体晶片的正面，含有磨料的抛光剂被加入到该抛光垫和半导体晶片的正面之间。

Description

双面抛光半导体晶片的方法
技术领域
本发明涉及双面抛光半导体晶片的方法。
特别是，本发明用于双面抛光下一代硅片，主要是直径为450mm的晶片。目前，在电子工业中主要将直径为300mm的抛光硅片或外延涂覆硅片用于最苛求的应用。衬底直径为450mm的硅片尚在发展中。
背景技术
电子工业需要更大的衬底用于生产它们的元件，不管是微处理器或者是存储器片，其原因是它们巨大的经济优势前景。在半导体工业中，长期以来人们习惯将注意力放在可利用的衬底面积上，或者换句话说考虑在一个衬底上能容纳多少个元件即逻辑芯片或存储器芯片。这与元件生产商的多个工艺步骤都是针对整个衬底的事实有关，但是也有一些单独的步骤用于对衬底进行结构化，也就是产生元件结构，随后得到单独的芯片，因此这两组工艺步骤的生产成本都是尤其由衬底尺寸决定的。衬底尺寸在很大程度上影响每个元件的生产成本，因此具有很大的经济重要性。
然而，增加衬底尺寸带来很大的，有时是全新的迄今未知的技术问题。最后所有的工艺步骤，不管在性质上是纯机械(用锯切割、研磨、磨光)、化学(蚀刻、清洗)或化学-物理(抛光)以及热过程(外延生长、退火)，都需要衬底的改变，在使用的机器和系统(设备)上也要部分改变。
本发明致力于抛光半导体晶片，当将晶片用于生产存储器片时，将其作为最后的关键工艺步骤，或者当将晶片用作所谓的外延片用于生产现代微处理器时，原则上将其作为晶片外延生长之前的倒数第二个关键工艺步骤。
在制造半导体晶片中，在距离晶片边缘小于或等于2mm处的区域中获得足够好的边缘几何结构和获得纳米拓扑是特别关键的。
基于面积为2mm*2mm的正方形测量窗口，纳米拓扑通常表示为高度变量PV(＝“波峰比波谷”)。
术语“纳米拓扑”由SEMI(国际半导体设备和材料协会)定义为整个晶片正面在0.2-20mm的空间波长范围(横向相关长度)中和“质量保证区”(FQA，在产品说明书中规定的性能必须得到满足的表面区域)内的平面化偏差。纳米拓扑通过全面扫描整个晶片表面来测量，测量不同大小的区域并且有重叠。在这些测量区域中的任何一个表面高度变量(峰比谷)都不允许超过整个晶片所要求的最大值。测量区域的大小根据说明书来限定，例如在2*2mm2、5*5mm2和10*10mm2上。
通常半导体晶片的最终纳米拓扑是通过抛光工艺产生的。为了提高半导体晶片的平面性，同时抛光半导体晶片的正面和背面的设备和方法已经出现，并且在进一步发展中。
例如在US3691694中描述了所谓的双面抛光(DSP)。根据EP208315B1中描述的双面抛光的一个实施方案，具有合适尺寸的凹口的金属或塑料“载板”或“模板”中的晶片在由机器和工艺参数预定的路线上在两个旋转的抛光板之间移动，并从而被抛光，所述抛光板覆盖有存在抛光溶胶的抛光垫。
如例如DE10004578C1中所描述的，双面抛光步骤通常是用硬度为60-90(Shore A)的均质多孔聚合物泡沫垫来进行的。在这里公开的是粘附在上抛光板的抛光垫布满通道网络，而粘附在下抛光板的抛光垫具有光滑表面，没有这样的纹理。这种措施一方面是为了保证在抛光过程中所使用的抛光剂的均匀分布，另一方面防止在完成抛光后抬起上抛光板时半导体晶片粘在上抛光垫上。
为了进行双面抛光，将半导体晶片放在载板的凹口中，使得半导体晶片的背面位于下抛光板上。
除了DSP之外，为了消除缺陷和降低表面粗糙度，现有技术中所谓的CMP也是必须的。在CMP中，使用比DSP中柔软的抛光垫。而且，通过CMP仅抛光半导体晶片的一面，也就是随后欲将元件生产其上的面。现有技术也称为精整抛光(finish polishing)。CMP方法在例如US2002-0077039和US2008-0305722中有公开。
WO99/55491 A1描述了一种两阶段抛光方法，第一FAP(“固着磨料抛光”)抛光步骤使用磨料固定在其中的抛光板，随后是第二CMP(“化学机械抛光”)抛光步骤。在CMP中(如在DSP中)，与FAP抛光相比，抛光垫中不含固着的磨料物质。这里，如在DSP步骤中，悬浮液形式的磨料物质加入到硅片和抛光垫之间。这样的两阶段抛光方法特别用于消除FAP步骤在衬底抛光的表面上留下的刮痕。
德国专利申请DE 102 007 035 266 A1描述了一种抛光硅材料衬底的方法，其包括两个FAP类型的抛光步骤，不同之处在于含有游离的磨料物质固体的抛光剂悬浮液在一个抛光步骤中加入到衬底和抛光垫之间，而在第二个抛光步骤中，所述抛光剂悬浮液被不含固体的抛光剂溶液代替。
已经发现双面抛光之后进行现有技术已知的精整CMP抛光的方法将不能满足以后边缘几何学和纳米拓扑学的要求，不适用于加工衬底直径为450mm的晶片。
这个问题带来了本发明的目的。
发明内容
本发明的目的通过一种双面抛光半导体晶片的方法来实现，所述方法包括在第一步中，用含有固着磨料的抛光垫抛光半导体晶片的正面，同时用不含磨料的抛光垫抛光半导体晶片的背面，但是在这个过程中将含有磨料的抛光剂加入到该抛光垫和半导体晶片的背面之间，然后翻转半导体晶片，然后在第二步中，用含有固着磨料的抛光垫抛光半导体晶片的背面，同时用不含固着磨料的抛光垫抛光半导体晶片的正面，含有磨料的抛光剂被加入到该抛光垫和半导体晶片的正面之间。
具体实施方式
因此本发明提供了一种组合的同时双面抛光工艺。其中FAP抛光和CMP抛光首先同时在正面/背面进行，然后在背面/正面进行。这个新的方法可以避免传统的DSP步骤和随后独立的CMP步骤。
本发明可在现有的进行双面抛光半导体晶片的设备上进行，例如在来自Peter Wolters，Rendsburg(Germany)的AC2000类型的市售双面抛光机。
所述抛光机配有外轮和内轮的销式联锁装置以驱动载板。所述装置可设计成用于一个或多个载板。为了较高的产量优选配有多个载板，如例如DE-100 07 390 A1中所描述的，其中，载板在围绕装置中心的行星路线上移动。该装置包括下抛光板和上抛光板，所述抛光板可水平地自由旋转，并且覆盖有抛光垫。在抛光过程中，半导体晶片位于载板的凹口中和两个抛光板之间，所述抛光板旋转并且对半导体晶片施加特定的抛光压力，同时持续供应抛光剂。也使载板在运动中，优选通过咬合在载板周围的齿上的旋转销环。
典型的载板包含凹口以容纳三个半导体晶片。在凹口的周围有镶嵌物用于保护半导体晶片的易碎边缘，特别包括保护其受到由载板主体释放出的金属的影响。载板主体可由例如金属、陶瓷、塑料、纤维增强塑料或者涂有“类金刚石”(DLC层)的金属组成。不过优选钢，特别优选不锈铬钢。优选设计凹口以容纳奇数个直径为至少200mm，优选300mm，特别优选450mm和厚度为500-1000μm的半导体晶片。
所用的抛光剂含有磨料。
磨料物质颗粒的粒径分布优选呈单峰分布。
平均粒径为5-300nm，特别优选5-50nm。
磨料物质由机械去除衬底材料的材料，优选元素铝、铈或硅的一种或多种氧化物组成。
磨料物质在抛光剂悬浮液中的比例优选为0.25-20重量％，特别优选0.25-1重量％。
特别优选使用胶体分散的二氧化硅作为抛光剂悬浮液。
例如，可使用来自Bayer AG的含水抛光剂Levasil和来自Fujimi的Glanzox
Figure GSA00000064598700042
抛光剂优选含有添加剂，例如碳酸钠(Na2CO3)、碳酸钾(K2CO3)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化铵(NH4OH)、氢氧化四甲铵(TMAH)。
不过，抛光剂悬浮液可含有一种或多种其它添加剂，例如表面活性添加剂如润湿剂和表面活性剂、用作保护胶体的稳定剂、防腐剂、生物杀灭剂、醇和螯合剂。
在本发明的方法中，使用含有磨料物质粘合在其中的抛光垫(FAP或FA垫)。
合适的磨料物质包括例如元素铈、铝、硅或锆的氧化物颗粒和硬质物质如碳化硅、氮化硼和金刚石的颗粒。
特别合适的抛光垫具有多个重复的微结构赋予的表面形貌。这些微结构(“柱”)具有例如横截面为圆柱形或多边形的柱状或者角锥状或平截头角锥状。
在例如WO92/13680A1和US2005/227590A1中对这样的抛光垫有更详细的描述。
更特别优选使用其中固着氧化铈磨料的抛光垫，如在例如US6602117B1中所描述的。
所用的FAP抛光垫的粒径(固着磨料/颗粒的粒径)优选大于或等于0.1μm并且小于或等于1.0μm。
特别优选粒径为0.1-0.6μm。
更特别优选粒径为0.1-0.25μm。
一个抛光板配有这样的一个FAP垫。
第二个抛光板带有传统的CMP抛光垫。
所用的CMP抛光垫是具有多孔基质的抛光垫。
抛光垫优选由热塑性或热固性聚合物组成。对于这种材料可使用多种物质，例如聚氨酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚酯等。
抛光垫优选含有多微孔的固体聚氨酯。
也优选使用由泡沫板或毡或纤维底材制成的抛光垫，其浸渍有聚合物。
也可将涂覆/浸渍抛光垫设计成底材和涂层具有不同的孔分布和不同的孔径。
抛光垫可以是基本平坦的或多孔的。
为了控制抛光垫的多孔性，可在抛光垫中加入填料。
市售的抛光垫有例如，来自Rodel Inc.的SPM3100、或来自Rohm&Hass的DCP系列垫和IC1000TM、PolytexTM或SUBATM品牌垫。
半导体晶片优选是硅片、硅锗片、二氧化硅片、氮化硅片或砷化镓片和其它所谓的III-V半导体晶片。
优选使用单晶形式的硅，例如通过Czochralski或悬浮区熔法进行晶化。
特别优选具有(100)、(110)或(111)晶向的硅。
本发明的方法的起始产物是多个半导体晶片，其以已知的方式由晶体切割成，边缘成圆形，并任选进行进一步的工艺步骤。所述半导体晶片可具有磨光的、研磨的、蚀刻的、抛光的、外延涂覆的或其它方式涂覆的表面。
如上所述，当在双面抛光机例如来自Peter Wolters/Rendsburg的AC2000型的机器上进行本发明的抛光时，现有技术中必须的单面精整抛光(CMP)可以避免掉，因为决定几何学的抛光和决定表面质量的抛光都在一种机器上完全进行。
在现有技术中，一次抛光和精整抛光(DSP和CMP)是在不同的抛光机上单独进行的。现有技术中通过CMP仅抛光半导体晶片的正面。
为了获得最佳的晶片几何学，这里最重要的是边缘几何学(消除塌边)，用行星动力学进行同时双面抛光和结合使用固着磨料和CMP抛光垫提供了优势，因为固着磨料抛光工艺可以避免含有硅溶胶的组分以得到必须的抛光去除，由于可任选设计成带有突出物的硬质垫，并且可以特意使半导体晶片的边缘区域受到影响。
而且，通过其中一个配有CMP抛光垫的抛光板可以很容易地将CMP抛光结合到同时双面抛光中，在所述抛光板上进行CMP步骤。
根据本发明的双面抛光在两个抛光子步骤中进行，在所述两个子步骤之间晶片被翻转。
整个抛光工艺是在一个抛光机上进行，这样一个事实在很大程度上简化了整个工艺过程，以及节省了空间。
边缘抛光可以在本发明的双面抛光之前进行，可以在双面抛光的两个抛光子步骤之间进行，或者甚至可以在完成双面抛光之后进行。
为此，对中心旋转的硅片的边缘用特定的力向着中心旋转的抛光筒按压(施压)。这样的边缘抛光方法在US5,989,105中已知，其中抛光筒由铝合金组成，并带有抛光垫。通常将硅片固定在平展的晶片容纳器，所谓的夹盘中，使得抛光筒可自由接近它。
这些传统的边缘抛光方法尤其不利地影响了半导体晶片的边缘区域的局部几何学。这与以下事实有关：用相对“较软的边缘抛光垫”(传统上使用较软的抛光垫，在抛光垫上施涂硅溶胶)，不仅边缘被抛光，半导体晶片正面和/或背面上的外部也被抛光，这可以解释为硬硅边缘被“浸没”在施涂抛光剂悬浮液的抛光垫中。具体而言其影响是不仅边缘区域中的物质被去除，正面和/或背面上临近区域中的物质也被去除。
优选的是，在本发明的方法中半导体晶片的边缘抛光通过将半导体晶片固定在中心旋转的夹盘上，将半导体晶片和向夹盘相对倾斜的并且带有含固着磨料的抛光垫的中心旋转抛光筒集合在一起，并且将半导体晶片和所述抛光筒压在一起，同时持续供应不含固体的抛光剂溶液来进行。
所述抛光剂溶液优选是水或以下化合物的水溶液：碳酸钠(Na2CO3)、碳酸钾(K2CO3)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化铵(NH4OH)、氢氧化四甲铵(TMAH)、或其任意混合物。
所述化合物在抛光剂溶液中的比例优选为0.01-10重量％。
抛光剂溶液的pH优选为10-12。
用于边缘抛光的并且固定在抛光筒上的抛光垫优选含有磨料物质，所述磨料物质选自元素铈、铝、硅或锆的氧化物颗粒、或者硬质物质如碳化硅、氮化硼和金刚石的颗粒。特别优选使用其中固着有氧化铈磨料的抛光垫，如在例如US6602117B1中所描述的。
磨料的平均粒径优选为0.1-1μm，特别优选0.1-0.6μm，更特别优选0.1-0.25μm。
优选进行两阶段边缘抛光，第一阶段边缘抛光在双面抛光的两个子步骤之间进行，而第二阶段边缘抛光在整个双面抛光结束之后进行，通过分成两个阶段可以更细微地调节边缘抛光，并因此可以尽可能小得影响晶片边缘几何学，特别是因为已知边缘抛光通常使半导体晶片的局部边缘区域的几何学降级。
优选在进行第二阶段边缘抛光的同时供应含有磨料的抛光剂悬浮液。
磨料物质在所述抛光剂悬浮液中的比例优选为0.25-20重量％。
抛光剂悬浮液中的磨料物质优选自元素铝、铈或硅的氧化物中的一种或多种。
优选抛光剂悬浮液是胶体分散的二氧化硅。
抛光剂悬浮液的pH优选为9-11.5。
优选的是，抛光剂悬浮液的pH通过加入选自以下组中的添加剂来进行调节：碳酸钠(Na2CO3)、碳酸钾(K2CO3)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化铵(NH4OH)、氢氧化四甲铵(TMAH)、或其任意混合物。
本发明可以特意影响外边缘区域，并提高边缘区域的局部几何学(小于或等于2mm EE，特别是小于或等于1mm)。
而且本发明简化了工艺流程。通过在一个抛光剂上进行一次抛光和精整抛光工艺缩短了整个抛光过程。避免了现有技术中的CMP抛光工艺，这具有成本优势。
实施例
进行分离的自由浮动式双面抛光工艺，其在第一个步骤中从硅片中去除了大部分要求的设定材料，在第二个步骤中进行硅片的精整抛光：
首先，在上FAP抛光垫上抛光正面。
同时，用CMP抛光垫抛光背面。
在第一个步骤和第二个步骤之间进行晶片的翻转。
在第二个步骤中，在下CMP抛光垫上对正面进行精整抛光，同时在上FAP抛光垫上对背面进行精整抛光。
这两个步骤在同一个具有行星动力学的双面抛光机上进行。
结果是精整抛光的晶片具有最佳的边缘几何学、改进的纳米拓扑性能和可变的背面粗糙度。
上抛光板覆盖有固着磨料抛光垫，而下抛光板覆盖有典型的精整抛光垫。
可以调整FAP抛光垫以控制边缘处的晶片边缘几何学，以得到晶片突出物。
因而可显著降低塌边。在晶片的边缘处得到改进的局部几何学。
步骤1：
通过FAP抛光对晶片正面进行抛光，同时通过CMP抛光对晶片背面进行抛光。
在以传统的方式用基于胶体二氧化硅溶胶(例如来自Bayer AG的Levasil
Figure GSA00000064598700091
)和碱性抛光溶液(例如K2CO3+KOH)的抛光浆开始抛光工艺，也就是类似于传统的DSP抛光工艺时就开始第一个子步骤，以启动在CMP抛光垫上的一次抛光工艺。
作为CMP抛光垫(“精整垫”)，优选使用来自Rodel Inc.的SPM 3100。
在开始抛光工艺之后，停止外部的二氧化硅溶胶供应，使得两个抛光垫现在仅接收碱性抛光溶液。
在停止外部二氧化硅溶胶工艺之后为了在软CMP垫上实现最佳的材料去除，除了优选的碳酸钾(K2CO3)和KOH之外，尤其还可以使用硅酸钾(K2SiO3)。
除了铵之外，还可以考虑碳酸盐、氢氧化物、硅酸盐化合物，其阳离子来自元素周期表的第一主族(例如钠、锂)。
例如，硅酸钾是二氧化硅的钾盐。对于类似浓度的碱，K2SiO3的pH与K2CO3的pH相当(pH范围：11-12.5)。
通过加入少量的硅酸钾，一旦(用二氧化硅溶胶)开始，在没有外部胶体SiO2供应的情况下可以维持化学-机械一次抛光工艺过程。
在实现特定目标的材料去除，也就是大多数(＞50％)的设定材料去除之后，继而用二氧化硅溶胶停止抛光，对于所述二氧化硅溶胶这里使用Glanzox 3900*，因此它比其它二氧化硅溶胶具有更好的平滑性能。
这得到半导体晶片的亲水表面，在所述表面上未发生不可控的蚀刻，从而得到光滑的表面。
*Glanzox 3900是由Fujimi Incorporated，Japan提供的浓缩液形式的抛光剂悬浮液的产品名称。未稀释的溶液具有10.5的pH，并含有约9重量％的平均粒径为30-40nm的胶体SiO2。
中间步骤：“晶片翻转”，翻转半导体晶片
步骤2：
通过FAP抛光对背面进行抛光同时通过CMP抛光(精整抛光)对正面进行抛光，以降低缺陷率、FAP导致的微损害(FAP)和调整正面的表面粗糙度。
应当选择这第二个子步骤的持续时间使得一方面在正面(＝精整抛光的表面)得到想要的结果，另一方面得到准确限定的背面粗糙度。
这里主要使用二氧化硅溶胶Glanzox 3900作为磨料成分。
为了在对背面进行FAP抛光的过程中实现想要的背面粗糙度，优选进行以下程序：
在背面的平面上，半导体晶片的平均表面粗糙度Ra优选在0.3-4.5nm的宽范围内，以小于或等于250μm的空间波长来表示。适用于测定表面粗糙度的为具有250μm滤波器的Chapman Surface Profiler MP 2000(长于250μm的空间波长＝波度数据，参照Chapman Technical Note-TG-1，Rev-01-09)。
如果想要上述范围内的高背面粗糙度，将优选使用粒径为0.5-1.0μm的FAP垫。
如果想要上述范围内的低背面粗糙度，将优选使用粒径为0.1-0.25μm的FAP垫。
为了在背面实现想要的表面粗糙度，对背面进行额外的单面抛光可能是有利的。这优选在三个步骤中进行，每个步骤都使用含有磨料物质粘合在其中的抛光垫，并且将抛光垫用抛光压按压到硅片的背面上，在第一个步骤中将不含固体的抛光剂加入到抛光垫和硅片背面之间，而含有磨料物质的抛光剂加入到第二和第三个步骤中，在第一和第二个步骤中抛光压为8-15psi，在第三个步骤中减至0.5-5psi。
在本发明的方法中抛光硅片的背面的第一个步骤中抛光剂溶液最简单的情况下是水，优选去离子水(DIW)，纯度是用于硅工业所要求的纯度。不过抛光剂溶液还可含有化合物如碳酸钠(Na2CO3)、碳酸钾(K2CO3)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化铵(NH4OH)、氢氧化四甲铵(TMAH)、或其任意混合物。
更特别优选使用碳酸钾。
在抛光硅片背面的第二个步骤中，使用含有磨料的抛光剂。
磨料物质由机械去除衬底材料的材料组成，优选是元素铝、铈或硅的一种或多种氧化物。
特别优选含有胶体分散二氧化硅的抛光剂悬浮液。
在抛光硅片背面的第三个步骤中，与第二个步骤一样使用含有磨料的抛光剂。与第一和第二个步骤相比，抛光压由8-15psi减至0.5-5psi。
传统的抛光机就适用于进行这些抛光，例如来自Strasbaugh Inc.的抛光机“nHance 6EG”。
Strasbaugh Inc.的抛光机的抛光板具有抛光垫和抛光头，其完全自动化地加工半导体晶片。安装的抛光头是通用的，其包括覆盖由“背垫”的固定的基板和移动的扣环。抛光期间半导体晶片浮在其上的气垫可通过基板中的孔安装在两个同心压力区中：内压力区和外压力区。移动的扣环可通过压缩气囊进行加压以对抛光垫一与半导体晶片接触即预加应力，并保持其平展。

Claims (18)

1.一种双面抛光半导体晶片的方法，其包括在第一步中，用含有固着磨料的抛光垫抛光所述半导体晶片的正面，同时用不含固着磨料的抛光垫抛光所述半导体晶片的背面，但是在这个过程中将含有磨料的抛光剂加入到该抛光垫和该半导体晶片的背面之间；然后翻转半导体晶片；接着在第二步中，用含有固着磨料的抛光垫抛光半导体晶片的背面，同时用不含固着磨料的抛光垫抛光半导体晶片的正面，含有磨料的抛光剂被加入到该抛光垫和该半导体晶片的正面之间。
2.权利要求1所述的方法，其中所述抛光剂含有选自元素铝、铈和硅的氧化物中的一种或多种的磨料。
3.权利要求1所述的方法，其中所述抛光剂是胶体分散二氧化硅。
4.权利要求2或3所述的方法，其中所述抛光剂含有一种或多种选自以下组中的添加剂：碳酸钠(Na2CO3)、碳酸钾(K2CO3)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化铵(NH4OH)和氢氧化四甲铵(TMAH)。
5.权利要求1的方法，其中所述含有固着磨料的抛光垫含有选自元素铈、铝、硅和锆的氧化物的颗粒或选自以下硬质物质的颗粒：碳化硅、氮化硼和金刚石。
6.权利要求5所述的方法，其中所述抛光垫含有氧化铈颗粒。
7.权利要求1所述的方法，其中所述含有固着磨料的抛光垫含有粒径大于或等于0.1μm并且小于或等于1.0μm的颗粒。
8.权利要求1所述的方法，其中所述不含固着磨料的抛光垫具有多孔基质。
9.权利要求1所述的方法，其中所述不含固着磨料的抛光垫由热塑性或热固性聚合物组成。
10.权利要求9所述的方法，其中所述不含固着磨料的抛光垫含有多微孔的固体聚氨酯。
11.权利要求1所述的方法，其中所述半导体晶片包括硅、硅-锗、二氧化硅、氮化硅或砷化镓、或其它III-V半导体。
12.权利要求1所述的方法，其中半导体晶片的至少一次边缘抛光在第一步双面抛光之前、或第二步双面抛光之后或在两步双面抛光之间进行。
13.权利要求12所述的方法，其中进行两次边缘抛光，第一次边缘抛光在两步双面抛光之间进行，而第二次边缘抛光在第二步双面抛光之后进行。
14.权利要求13所述的方法，其中所述两次边缘抛光分别通过以下步骤来进行：将半导体晶片固定在中心旋转的夹盘上，将半导体晶片和向所述夹盘相对倾斜并带有含固着磨料的抛光垫的中心旋转抛光筒集合在一起，并且将半导体晶片和所述抛光筒压在一起，同时持续供应抛光剂。
15.权利要求14所述的方法，其中在第一次边缘抛光中使用不含固体的抛光剂。
16.权利要求14或15所述的方法，其中进行第二次边缘抛光的同时供应含有磨料的抛光剂悬浮液。
17.权利要求14所述的方法，其中固定在所述抛光筒上的抛光垫含有选自元素铈、铝、硅和锆的氧化物颗粒的磨料物质或选自以下硬质物质的颗粒的磨料物质：碳化硅、氮化硼和金刚石。
18.权利要求17所述的方法，其中所述固定在所述抛光筒上的抛光垫所含的磨料的平均粒径为0.1-1μm。
CN2010101447264A 2009-06-24 2010-03-22 双面抛光半导体晶片的方法 Expired - Fee Related CN101927447B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009030292A DE102009030292B4 (de) 2009-06-24 2009-06-24 Verfahren zum beidseitigen Polieren einer Halbleiterscheibe
DE102009030292.1 2009-06-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101927447A CN101927447A (zh) 2010-12-29
CN101927447B true CN101927447B (zh) 2012-08-29

Family

ID=43217807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010101447264A Expired - Fee Related CN101927447B (zh) 2009-06-24 2010-03-22 双面抛光半导体晶片的方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8376811B2 (zh)
JP (1) JP5127882B2 (zh)
KR (1) KR101139054B1 (zh)
CN (1) CN101927447B (zh)
DE (1) DE102009030292B4 (zh)
TW (1) TWI393183B (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009057593A1 (de) 2009-12-09 2011-06-16 Siltronic Ag Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe
DE102010042040A1 (de) * 2010-10-06 2012-04-12 Siltronic Ag Verfahren zum Schleifen einer Halbleiterscheibe
DE102011003008B4 (de) 2011-01-21 2018-07-12 Siltronic Ag Führungskäfig und Verfahren zur gleichzeitig beidseitigen Material abtragenden Bearbeitung von Halbleiterscheiben
CN102909646B (zh) * 2011-08-01 2015-04-01 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械研磨方法
WO2014052130A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Modified microgrinding process
JP2014167996A (ja) * 2013-02-28 2014-09-11 Ebara Corp 研磨装置および研磨方法
DE102013204839A1 (de) * 2013-03-19 2014-09-25 Siltronic Ag Verfahren zum Polieren einer Scheibe aus Halbleitermaterial
US8896964B1 (en) 2013-05-16 2014-11-25 Seagate Technology Llc Enlarged substrate for magnetic recording medium
CN107431034A (zh) * 2015-03-11 2017-12-01 贝卡尔特公司 用于临时键合晶片的载体
JP6323515B2 (ja) * 2016-08-31 2018-05-16 株式会社Sumco 半導体ウェーハのラッピング方法および半導体ウェーハ
CN108400081A (zh) * 2017-02-08 2018-08-14 上海新昇半导体科技有限公司 硅片的制作方法
JP6920849B2 (ja) * 2017-03-27 2021-08-18 株式会社荏原製作所 基板処理方法および装置
US11081359B2 (en) * 2018-09-10 2021-08-03 Globalwafers Co., Ltd. Methods for polishing semiconductor substrates that adjust for pad-to-pad variance
CN115344814B (zh) * 2022-10-13 2023-01-24 北京特思迪半导体设备有限公司 一种基于柔性气囊的下压力不确定度计算方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3691694A (en) * 1970-11-02 1972-09-19 Ibm Wafer polishing machine
US5989105A (en) * 1996-07-29 1999-11-23 Mitsubishi Materials Corporation Method and apparatus for polishing chamfers of semiconductor wafers
CN1441713A (zh) * 2000-05-31 2003-09-10 三菱住友硅晶株式会社 使用双面抛光装置的半导体晶片抛光方法
CN1446142A (zh) * 2000-08-07 2003-10-01 Memc电子材料有限公司 用双面抛光加工半导体晶片的方法
CN101148025A (zh) * 2006-09-20 2008-03-26 硅电子股份公司 用于抛光半导体晶片的方法及用该方法制造的半导体晶片

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3524978A1 (de) 1985-07-12 1987-01-22 Wacker Chemitronic Verfahren zum beidseitigen abtragenden bearbeiten von scheibenfoermigen werkstuecken, insbesondere halbleiterscheiben
USH244H (en) * 1986-03-16 1987-04-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Metallographic preparation of e-glass-epoxy composite material
US5152917B1 (en) 1991-02-06 1998-01-13 Minnesota Mining & Mfg Structured abrasive article
JP2789153B2 (ja) * 1992-01-27 1998-08-20 マイクロン テクノロジー インコーポレイテッド マイクロスクラッチのない平滑面を形成するための半導体ウェハの化学機械的平坦化方法
US5605487A (en) * 1994-05-13 1997-02-25 Memc Electric Materials, Inc. Semiconductor wafer polishing appartus and method
DE19544328B4 (de) * 1994-11-29 2014-03-20 Ebara Corp. Poliervorrichtung
JP3317330B2 (ja) * 1995-12-27 2002-08-26 信越半導体株式会社 半導体鏡面ウェーハの製造方法
JPH09270400A (ja) * 1996-01-31 1997-10-14 Shin Etsu Handotai Co Ltd 半導体ウェーハの製造方法
JPH11154655A (ja) * 1997-11-21 1999-06-08 Komatsu Electron Metals Co Ltd 半導体ウェハの製造方法
US5897426A (en) 1998-04-24 1999-04-27 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing with multiple polishing pads
JP2000040679A (ja) * 1998-07-24 2000-02-08 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法
JP3664593B2 (ja) * 1998-11-06 2005-06-29 信越半導体株式会社 半導体ウエーハおよびその製造方法
US6299514B1 (en) 1999-03-13 2001-10-09 Peter Wolters Werkzeugmachinen Gmbh Double-disk polishing machine, particularly for tooling semiconductor wafers
DE10007390B4 (de) 1999-03-13 2008-11-13 Peter Wolters Gmbh Zweischeiben-Poliermaschine, insbesondere zur Bearbeitung von Halbleiterwafern
DE10004578C1 (de) 2000-02-03 2001-07-26 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit polierter Kante
US20010039101A1 (en) * 2000-04-13 2001-11-08 Wacker Siltronic Gesellschaft Fur Halbleitermaterialien Ag Method for converting a reclaim wafer into a semiconductor wafer
US6387289B1 (en) * 2000-05-04 2002-05-14 Micron Technology, Inc. Planarizing machines and methods for mechanical and/or chemical-mechanical planarization of microelectronic-device substrate assemblies
US6602117B1 (en) 2000-08-30 2003-08-05 Micron Technology, Inc. Slurry for use with fixed-abrasive polishing pads in polishing semiconductor device conductive structures that include copper and tungsten and polishing methods
DE10046933C2 (de) * 2000-09-21 2002-08-29 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren zur Politur von Siliciumscheiben
EP1261020A4 (en) * 2000-10-26 2005-01-19 Shinetsu Handotai Kk PROCESS FOR PRODUCING PLATELETS, POLISHING APPARATUS AND PLATELET
JP2002154050A (ja) * 2000-11-20 2002-05-28 Toray Ind Inc 研磨用パッドおよびそれを用いた研磨装置ならびに研磨方法
DE10058305A1 (de) 2000-11-24 2002-06-06 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren zur Oberflächenpolitur von Siliciumscheiben
JP3617665B2 (ja) * 2001-01-29 2005-02-09 三菱住友シリコン株式会社 半導体ウェーハ用研磨布
DE10159833C1 (de) * 2001-12-06 2003-06-18 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterscheiben
JP3823816B2 (ja) * 2001-12-12 2006-09-20 三菱電機株式会社 半導体ウエハの研磨方法
US20040229548A1 (en) * 2003-05-15 2004-11-18 Siltronic Ag Process for polishing a semiconductor wafer
US20050227590A1 (en) 2004-04-09 2005-10-13 Chien-Min Sung Fixed abrasive tools and associated methods
JP4748968B2 (ja) * 2004-10-27 2011-08-17 信越半導体株式会社 半導体ウエーハの製造方法
JP4517867B2 (ja) * 2005-01-31 2010-08-04 株式会社Ｓｕｍｃｏ シリコンウェーハ表面形状制御用エッチング液及び該エッチング液を用いたシリコンウェーハの製造方法
JP4820108B2 (ja) * 2005-04-25 2011-11-24 コマツＮｔｃ株式会社 半導体ウエーハの製造方法およびワークのスライス方法ならびにそれらに用いられるワイヤソー
DE102006022089A1 (de) * 2006-05-11 2007-11-15 Siltronic Ag Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit einr profilierten Kante
US7902039B2 (en) * 2006-11-30 2011-03-08 Sumco Corporation Method for manufacturing silicon wafer
DE102007026292A1 (de) 2007-06-06 2008-12-11 Siltronic Ag Verfahren zur einseitigen Politur nicht strukturierter Halbleiterscheiben
DE102007035266B4 (de) 2007-07-27 2010-03-25 Siltronic Ag Verfahren zum Polieren eines Substrates aus Silicium oder einer Legierung aus Silicium und Germanium
DE102007056122A1 (de) * 2007-11-15 2009-05-28 Siltronic Ag Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit polierter Kante
JP2009302410A (ja) * 2008-06-16 2009-12-24 Sumco Corp 半導体ウェーハの製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3691694A (en) * 1970-11-02 1972-09-19 Ibm Wafer polishing machine
US5989105A (en) * 1996-07-29 1999-11-23 Mitsubishi Materials Corporation Method and apparatus for polishing chamfers of semiconductor wafers
CN1441713A (zh) * 2000-05-31 2003-09-10 三菱住友硅晶株式会社 使用双面抛光装置的半导体晶片抛光方法
CN1446142A (zh) * 2000-08-07 2003-10-01 Memc电子材料有限公司 用双面抛光加工半导体晶片的方法
CN101148025A (zh) * 2006-09-20 2008-03-26 硅电子股份公司 用于抛光半导体晶片的方法及用该方法制造的半导体晶片

Also Published As

Publication number Publication date
CN101927447A (zh) 2010-12-29
DE102009030292A1 (de) 2010-12-30
US8376811B2 (en) 2013-02-19
JP2011009735A (ja) 2011-01-13
KR20100138736A (ko) 2010-12-31
JP5127882B2 (ja) 2013-01-23
TW201101384A (en) 2011-01-01
DE102009030292B4 (de) 2011-12-01
KR101139054B1 (ko) 2012-04-30
TWI393183B (zh) 2013-04-11
US20100330881A1 (en) 2010-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101927447B (zh) 双面抛光半导体晶片的方法
KR101103415B1 (ko) 반도체 웨이퍼 양면 연마 방법
US7648890B2 (en) Process for producing silicon wafer
JP5538253B2 (ja) 半導体ウェハの製造方法
CN102205520B (zh) 双面抛光半导体晶片的方法
US8389409B2 (en) Method for producing a semiconductor wafer
TWI566287B (zh) 半導體材料晶圓的拋光方法
KR101240008B1 (ko) 반도체 웨이퍼를 연마하는 방법
US6284658B1 (en) Manufacturing process for semiconductor wafer
JP7341223B2 (ja) パッド－パッド変動のために調整を行う半導体基板の研磨方法
CN101927455B (zh) 抛光垫以及抛光半导体晶片的方法
US20160082567A1 (en) Workpiece polishing apparatus
US10707069B2 (en) Method for polishing a semiconductor wafer

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120829

Termination date: 20190322

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee