CN102484042A - 生产半导体晶片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生产半导体晶片的方法，其包括以下给定顺序的步骤：(a)对从单晶切割出的半导体晶片进行双面去除材料式加工；(b)对半导体晶片的边缘进行倒圆；(c)磨削半导体晶片的正面和背面，其中分别利用晶片固定器将半导体晶片的一个面固定，同时利用磨削工具对另一面进行加工；(d)使用含有牢固粘结的磨料的抛光布对半导体晶片的至少一个面进行抛光；(e)使用蚀刻介质对半导体晶片的双面进行处理，且半导体晶片每一面的材料去除量不大于1μm；(f)使用含有牢固粘结的磨料的抛光布对半导体晶片正面进行抛光，同时使用不含磨料的抛光布但是在将含有磨料的抛光剂引入抛光布与半导体晶片背面之间的情况下对半导体晶片背面进行抛光；(g)对半导体晶片的边缘进行抛光；(h)使用含有牢固粘结的磨料的抛光布对半导体晶片背面进行抛光，同时使用不含牢固粘结的磨料的抛光布在将含有磨料的抛光剂引入抛光布与半导体晶片正面之间的情况下对半导体晶片正面进行抛光。

Description

生产半导体晶片的方法
技术领域
本发明涉及一种生产半导体晶片的方法。
背景技术
根据现有技术在若干依次进行的工艺步骤中生产半导体晶片，通常可以将这些工艺步骤划分为以下的组：
a)生产由半导体材料组成的单晶(拉晶)；
b)将半导体单晶切割成单个晶片(“切片”，“锯切”)；
c)对半导体晶片进行机械加工；
d)对半导体晶片进行化学加工；
e)对半导体晶片进行化学机械加工；
f)对半导体晶片进行热处理和/或对半导体晶片进行外延涂布。
此外还有许多辅助步骤，如清洗、测量和包装。
通常采用从熔体中拉出单晶的方式(CZ法或者“Czochralski”法)，或者将由多晶半导体材料组成的棒材再结晶的方式(FZ法或者“floatingzone”浮区法)来生产半导体单晶。
已知的切割方法是线锯切割(multi-wire slicing，MWS/多丝切割)以及内圆锯切。
在线锯切割中，在一个加工过程中从一个晶体块切割出许多半导体晶片。
机械加工用于去除锯切线痕，将较粗糙的锯切过程引起晶体受损或者被锯丝污染的表层去除，主要是用于全面平整半导体晶片。在此已知表面磨削(单面，双面)和研磨以及其他机械式边缘加工步骤。
在单面磨削中，将半导体晶片背面固定在垫板上(chuck/卡盘)，使得垫板和磨削盘旋转，并且沿径向缓慢进给，由杯形磨削盘平整半导体晶片正面。例如US-3,905,162以及US-5,400,548或者EP-09 55 126公开了对半导体晶片进行表面磨削的方法和装置。在此，将半导体晶片的其中一面固定在晶片固定器上，同时通过使晶片固定器和磨削盘旋转并相互压紧而使用磨削盘对另一面进行加工。在此将半导体晶片固定在晶片固定器上，使其中心与晶片固定器的旋转中心基本一致。此外还定位磨削盘，使得半导体晶片的旋转中心进入磨削盘的工作范围之内或者进入由齿形成的磨削盘边缘区域之中。由此可以磨削半导体晶片的全部表面，无需在磨削平面中执行任何运动。
在同步双面磨削(double-disk grinding，DDG)中，以自由浮动在相对安装于共线心轴上的两个磨削盘之间的方式对半导体晶片进行双面同时加工，在此在作用于正面和背面的水垫(液体静压原理)或气垫(气体静压原理)之间以基本上不受约束力的方式进行轴向引导，并且在径向松散地由周围的薄导向环或者由单个径向辐条防止其漂移。
在研磨中，在上工作盘与下工作盘之间送入含有磨料的悬浮液(Slurry)，使得半导体晶片在特定的压力下运动，从而去除半导体材料，工作盘通常由钢组成，并且通常具有用于改善研磨剂分布的通道。
DE 103 44 602 A1和DE 10 2006 032 455 A1公开了以类似于研磨的运动过程对多个半导体晶片的双面进行同时同步磨削的方法，但是其特征在于，使用牢固粘结在工作层(“箔”，“布”)之中的磨料，所述工作层施加在工作盘上。此类方法称作“以研磨运动学进行精磨”或者“Planetary Pad Grinding/PPG行星垫磨削”。
例如US 6,007,407A和US 6,599,177B2描述了粘合在两个工作盘上的用于PPG的工作层。在加工过程中将半导体晶片放入薄的保持架(嵌件托架)中，即所谓的运行盘，保持架具有用于容纳半导体晶片的相应开口。运行盘具有外齿圈，该外齿圈啮合在由内齿环和外齿环构成的滚动装置之中，并利用该滚动装置使其在上工作盘与下工作盘之间形成的工作间隙中运动。
通常还加工半导体晶片的边缘，包括可能存在的机械标记，如取向缺口(“notch”)(倒圆，“edge-notch-grinding磨边/磨缺口”)。为此使用成型的磨削盘或者带式磨削法，以连续或间歇式的工具给进方式执行常规的磨削步骤。
这些倒圆法是必需的，因为未加工状态的边缘具有特别高的断裂敏感性，并且即使轻微的压力和/或温度负荷也会使得半导体晶片在边缘区域受损。
在后续的加工步骤中，通常对晶片的经磨削并且用蚀刻介质处理的边缘进行抛光。在此，以特定的力(压紧力)将围绕中心旋转的半导体晶片的边缘压向围绕中心旋转的抛光鼓。US 5,989,105公开了一种此类用于边缘抛光的方法，其中抛光鼓由铝合金组成，并且覆有抛光布。通常将半导体晶片固定在平坦的晶片固定器上，即所谓的Chuck/卡盘。半导体晶片的边缘伸出到卡盘之外，从而使其自由地接触到抛光鼓。
化学加工步骤的组通常包括湿化学清洗步骤和/或蚀刻步骤。
化学机械加工步骤的组包括抛光步骤，利用该抛光步骤通过部分的化学反应和部分的机械材料去除(磨削)整平表面并且去除表面的残留损伤。
单面抛光法(single-side polishing)通常会导致较差的平面平行度，而通过双面抛光法(double-side polishing)则生产出平面度更好的半导体晶片。
根据现有技术，在磨削、清洗和蚀刻步骤之后，通过磨削抛光整平半导体晶片的表面。在单面抛光(single-side polishing，SSP)中，在加工过程中利用胶粘剂、通过真空或者利用附着力将半导体基底背面固定在支承盘上。在双面抛光(DSP)中，将半导体晶片松散地放入薄的齿盘之中，并且以“自由浮动”的方式在覆有抛光布的上抛光盘与下抛光盘之间对正面和背面同时进行抛光。
此外，经常例如使用柔软的抛光布并且借助碱性抛光溶胶对半导体晶片正面进行去光雾抛光。在文献中通常将该步骤称作CMP抛光(chemo-mechanical polishing/化学机械抛光)。例如US 2002-0077039以及US 2008-0305722公开了CMP法。
同样在现有技术中已知的是所谓的“Fixed Abrasive Polishing”(FAP)固定磨料抛光技术，其中在抛光布上对硅晶片进行抛光，但是该抛光布含有粘结在抛光布中的磨料(fixed-abrasive pad/固定磨料抛光垫)。下面将其中使用该FAP抛光布的抛光步骤简称为FAP步骤。
WO 99/55491A1描述了一种两步抛光法，其包括第一FAP抛光步骤和随后的第二CMP抛光步骤。在CMP中，抛光布不含粘结的磨料。在此如同DSP步骤，将磨料以悬浮液的形式引入硅晶片与抛光布之间。该两步抛光法尤其是用于消除由FAP步骤在经抛光的基底表面上留下的划痕。
德国专利申请DE 10 2007 035 266 A1描述了一种用于对硅材料基底进行抛光的方法，其包括两个FAP型抛光步骤，区别在于：在一个抛光步骤中将含有作为固体的非粘结磨料的抛光剂悬浮液引入基底与抛光布之间，而在第二抛光步骤中使用不含固体的抛光剂溶液代替抛光剂悬浮液。
通常给半导体晶片涂覆外延层，即具有相同晶体取向的单晶生长的层，之后将半导体器件施加在该层上。与由均质材料组成的半导体晶片相比，此类经外延涂布或外延生长的半导体晶片具有以下优点：例如防止在双极CMOS电路中由器件短路引起的电荷反转(“Latch-up”闩锁问题)，缺陷密度更低(例如减少的COP数量(crystal-originated particles/晶体原生颗粒)，没有值得一提的氧含量，由此可以在器件相关区域内杜绝氧沉积物引起的短路风险。
关键之处在于，如何在半导体晶片的生产工艺序列中安排之前所述的机械工艺步骤、化学机械工艺步骤或纯化学工艺步骤。
已知诸如SSP、DSP和CMP的抛光步骤、蚀刻处理以及外延步骤尤其是导致半导体晶片在边缘区域内的平面度变差。
因此，在现有技术中努力在抛光时保持材料去除量尽可能地小，从而将平面度变差的问题限制在最小程度。
US 5,942,445A建议从晶体切割成半导体晶片(锯切)，对半导体晶片的边缘进行倒圆，接着执行磨削步骤，该步骤可以包括对半导体晶片的正面和背面进行双面磨削以及单面磨削，对半导体晶片进行碱液湿法蚀刻，最终利用DSP对半导体晶片进行抛光。也可以将双面磨削替换成研磨步骤。在湿法蚀刻之后也可以进行等离子体蚀刻。最终可以将磨削步骤和湿法蚀刻替换成等离子体蚀刻。
通过该方法获得的、利用DSP进行抛光的半导体晶片由于采用了湿化学处理以及等离子体辅助化学蚀刻法(PACE)，所以边缘区域内的几何形状不令人满意。因此，若始终将至少为2mm的边缘去除量作为基础，则在最佳情况下可以获得具有可接受的平面度值的半导体晶片，参考ITRS“Roadmap”。蚀刻法尤其是对纳米形貌造成负面影响。为了在蚀刻步骤之后改善纳米形貌，在DSP中需要增加的材料去除量，但是这又对边缘区域内的几何形状造成负面影响。
需要采用其他的方法，从而可以提供用于下一代技术的半导体晶片，其满足对半导体晶片的边缘区域的高要求，从而例如还将现代化光刻方法(浸没式光刻)用于处理晶片的最外侧边缘区域。
发明内容
以上述问题为出发点，本发明的目的在于提供一种用于生产尤其是直径为450mm的半导体晶片的新型工艺序列。
本发明的目的是通过生产半导体晶片的方法实现的，其包括以下给定顺序的步骤：
(a)对从单晶切割出的半导体晶片进行双面去除材料式加工；
(b)对半导体晶片的边缘进行倒圆；
(c)磨削半导体晶片的正面和背面，其中分别利用晶片固定器将半导体晶片的一个面固定，同时利用磨削工具对另一面进行加工；
(d)使用含有牢固粘结的磨料的抛光布对半导体晶片的至少一个面进行抛光；
(e)使用蚀刻介质对半导体晶片的双面进行处理，且半导体晶片每一面的材料去除量不大于1μm；
(f)使用含有牢固粘结的磨料的抛光布对半导体晶片正面进行抛光，同时使用不含磨料的抛光布但是在将含有磨料的抛光剂引入抛光布与半导体晶片背面之间的情况下对半导体晶片背面进行抛光；
(g)对半导体晶片的边缘进行抛光；
(h)使用含有牢固粘结的磨料的抛光布对半导体晶片背面进行抛光，同时使用不含牢固粘结的磨料的抛光布在将含有磨料的抛光剂引入抛光布与半导体晶片正面之间的情况下对半导体晶片正面进行抛光。
首先将利用CZ或FZ法生长的半导体材料单晶切割成半导体晶片。优选利用线锯切割成半导体晶片。例如US 4,655,191、EP 522 542A1、DE 39 42 671 A1或EP 433 956 A1公开了利用线锯切割出半导体晶片的方法。
所述生长的半导体材料单晶优选是硅单晶。所述半导体晶片优选是单晶硅晶片。
具体实施方式
下面详细地阐述根据本发明的方法的主要步骤及其优选的实施方案。
步骤(a)-对从单晶切割出的半导体晶片进行双面去除材料式加工
在本发明方法的步骤(a)中对半导体晶片的双面进行去除材料式加工。
可以利用同步双面磨削法(DDG)或者利用PPG法(Planetary PadGrinding/行星垫磨削)进行加工。研磨步骤在根据本发明的方法中是不太优选的。
根据现有技术的DDG机，例如在JP 2000-280155A和JP2002-307303A中所述，具有两个彼此相对的磨轮，磨轮的旋转轴共线排列。在磨削过程中通过两个围绕其轴线旋转的磨轮同时在两侧对定位在磨轮之间的圆盘状工件进行加工，同时通过环形的固定装置和旋转装置使得工件保持其位置，并且使其同时围绕自身的轴线旋转。在磨削过程中使得两个磨轮沿轴向进给，直至达到所需的工件最终厚度。
固定装置和旋转装置例如可以包括作用于工件边缘的摩擦轮。但也可以是呈环状包围工件并且啮合在任选存在于工件周边的沟道、槽或缺口(“notch”)之中的装置。通常将此类装置称作“notch finger”(缺口销)。为了加工工件的全部表面，相对于磨轮引导工件，从而使得磨轮的磨削区段在圆形轨道上运动，该圆形轨道始终经过工件中心。
在此，工件通常并不牢固固定，而是通过安装于工件两侧的两个液体静压支承装置(称作液体静压垫“Hydropad”)使其保持在轴向位置。JP 2002-280155A描述了此类装置。根据现有技术，两个液体静压垫朝向工件的表面均被设计成平面，并且相互平行。每个液体静压垫均包括多个液体静压轴承，将用于液体静压支承的介质(以下称作“液体静压支承介质”)和磨削冷却剂的排出槽布置在这些液体静压轴承之间。
在液体静压垫中分别安装有一个或多个测量传感器，这些测量传感器可在磨削过程中测量液体静压垫的表面与工件表面之间的距离。通常利用背压喷嘴以气动背压测量方式进行距离测量。将背压喷嘴设计成液体静压轴承边缘中的单个孔，液体静压轴承形成导向面。为了能够在尽可能靠近磨削加工位置之处测量液体静压垫与工件之间的距离，通常将背压喷嘴安装在与磨轮相邻的液体静压垫边缘附近。
PPG是同时对多个半导体晶片进行双面磨削的方法，其中每个半导体晶片以可自由移动的方式位于多个利用滚动装置进行旋转的运行盘之一的切口中，从而使其以摆线轨迹运动，其中在两个旋转的工作盘之间对半导体晶片进行去除材料式加工，每个工作盘均包括含有粘结磨料的工作层。
在本发明方法的步骤(a)中特别优选采用PPG法。
通过PPG进行加工的半导体晶片优选已经具有经倒圆的边缘，但是在执行PPG步骤之后还要再次进行该倒圆处理。事实表明，该分为两部分的边缘倒圆步骤具有很多优点，在具有经倒圆的边缘的半导体晶片的情况下PPG法显然尤其是产生具有改善的几何形状和纳米形貌的半导体晶片。
粘结在工作层中的磨料优选为摩氏硬度≥6的硬质材料。作为磨料优选考虑金刚石、碳化硅(SiC)、二氧化铈(CeO2)、刚玉(氧化铝，Al2O3)、二氧化锆(ZrO2)、氮化硼(BN；立方氮化硼，CBN)，此外还有二氧化硅(SiO2)、碳化硼(B4C)，直至明显更软的物质，如碳酸钡(BaCO3)、碳酸钙(CaCO3)或碳酸镁(MgCO3)。但是特别优选为金刚石、碳化硅(SiC)和氧化铝(Al2O3；刚玉)。
磨料的平均粒径应当小于9μm。在金刚石作为磨料的情况下，粘结在工作层中的磨粒的粒径平均优选为0.1至9μm，特别优选为0.1至6μm。金刚石优选单独或者作为聚集体(cluster/聚晶)嵌入在工作层的结合基体之中。在聚集体结合的情况下，优选给出的粒径涉及聚晶成分的初级粒径。
优选使用具有陶瓷式结合的工作层，特别优选为合成树脂结合；在含有聚集体的工作层的情况下，也可以使用混合粘结体系(在聚集体中的陶瓷式结合及在聚集体与工作层基体之间的合成树脂结合)。
工作层的硬度优选至少为80Shore A。工作层尤其优选为多层构造，且顶层和底层具有不同的硬度，从而可以相互独立地使工作层的点弹性和长波柔韧性适合于工艺要求。
在第一次使用工作层之前，优选通过去除最上层露出粘结在工作层中的磨料，从而使其可用于磨削过程。该初步修锐例如利用优选安装在经过专门改造的运行盘上并且利用滚动装置引导经过两个工作盘的磨石或刀具加以实施。该初步修锐也称作“dressing”(修整)。
该修锐(dressing)优选利用磨石进行，该磨石所含的磨粒具有与工作层中的磨料相近的粒径。这些“修锐石”例如可以呈环形嵌入在有外齿圈的夹紧圈之中，从而能够利用磨削机的滚动装置以适当的方式使其在上工作层与下工作层之间运动。修锐石优选在修整过程中掠过工作层的整个表面，并且特别优选甚至暂时或者持续地略微超出工作层的边缘。优选将磨粒粘结在修锐石之中，使得修锐石的磨损程度尚允许以经济的方式进行修锐，但是在修锐过程中始终至少有一层松散的修锐石颗粒位于修锐石表面与工作层表面之间的工作区之中，从而主要通过游离的(未粘结的)颗粒进行修锐。
事实表明，该修锐过程在工作层中形成接近表面的扰动层，其深度大致等于修锐颗粒的尺寸。因此，具有过粗颗粒的修锐石对工作层产生的结构具有修锐石颗粒的特征而不是工作层的特征。这不利于在后续的磨削过程中实现工作层所期望的尽可能均匀的自动修锐。太细的修锐石使得材料去除量太少，并导致修锐过程不经济。最终事实表明，修锐主要通过游离的修锐颗粒由于修锐颗粒的滚动运动在修锐运动过程中作用在工作层上的力小于利用基本上牢固的修锐颗粒的修锐，并且实现尽管比较粗糙、但是特别是各向同性修锐的工作层。
优选使用比工作层中所用的磨粒更软的颗粒对工作层进行修锐或修整。特别优选为由刚玉(Al2O3)组成的修锐颗粒。
优选去除由于工作层的持续磨损作用而变钝的剩余磨粒，并且总是暴露出有利于切削的新磨粒。由此能够持续工作，直至工作层完全磨损。该无需中途引入后期修锐的工作条件称作工作层的“自动修锐”，并且是特别优选的。暴露在工作层表面上的颗粒作用于半导体晶片的表面之中，并且通过工作层与半导体晶片的相对运动来去除材料的过程在技术上称作“利用几何形状不确定的切削进行的多颗粒磨削”。
此外还优选通过工作层主要是大面积的作用而去除材料。“大面积作用”是指工作层表面在磨削加工过程中实际上于中心与半导体晶片接触的部分明显大于利用常规杯形磨削盘磨削法例如DDG或SSG进行加工时杯形磨削盘的磨削层的接触面。
优选由完全不含金属的材料例如陶瓷材料制造运行盘。但是还优选具有由例如钢或不锈钢组成的芯体并且覆盖有非金属涂层的运行盘。该涂层优选由热塑性或热固性塑料、陶瓷或有机-无机杂化聚合物、金刚石(diamond-like carbon，DLC)组成，但也可由硬质镀铬层或镍磷涂层组成。
在由金属组成或者具有金属芯体的运行盘的情况下，优选给用于容纳半导体晶片的切口的侧壁衬上陶瓷材料。由此在半导体晶片与运行盘的金属之间不会发生直接接触。
在运行盘中用于容纳半导体晶片的切口优选相对于各自运行盘的中心偏心设置，从而使得运行盘的中心点位于半导体晶片的表面以外。一个运行盘优选具有三至八个用于半导体晶片的切口。在磨削过程中，优选五至九个运行盘同时位于磨削机之中。
在主荷载步骤中优选地选择用于在加工过程中将工作层压向半导体晶片的压力以及半导体晶片经过工作层的轨迹速度，使得总材料去除速率即半导体晶片双面上的材料去除速率之和为2至60μm/min。主荷载步骤应理解为其中实现整个磨削处理过程的总材料去除量的绝大部分的加工阶段，其中作为加工阶段又应理解为其中所有工艺参数均保持不变的时间段。主荷载步骤通常是压力最高或者持续时间按比例最长或者两种情况兼而有之的加工阶段。在具有由平均粒径为3至15μm的金刚石组成的修锐颗粒的工作层的情况下，材料去除速率特别优选在2.5与25μm/min之间。
工作盘在主荷载步骤期间作用于半导体晶片上的压力优选在0.007至0.5bar的范围内，特别优选在0.012至0.3bar的范围内。对于该数据，所述压力涉及在所述装置中进行加工的半导体晶片的全部表面，并不涉及工作层与半导体晶片之间的有效接触面。
此外，工作盘在加工的主荷载步骤中相对于运行盘的平均圆周速度反向旋转。额外地，不同加工阶段的压力、转速及因此轨迹速度特别优选取不同的值。最终，还特别优选在特定的低压加工阶段(光磨“Ausfeuer”阶段或“spark out”阶段)中工作盘同向旋转。该光磨阶段尤其是在整个磨削处理结束时是有意义的，因此是优选的。
在加工过程中优选使得在工作层之间形成的工作间隙中的温度保持不变。为此目的，运行盘可以具有开口，可以通过这些开口在下工作盘与上工作盘之间交换冷却润滑剂，从而使得上工作层和下工作层始终具有相同的温度。这防止了由于在交变负荷下受热膨胀导致工作层或工作盘变形而使在工作层之间形成的工作间隙非期望地变形。此外，改善了对粘结在工作层中的磨料的冷却情况，并且更加均匀，从而延长了其有效使用寿命。
所用的冷却润滑剂优选由水基混合物组成，其含有改变粘度的添加剂，例如乙二醇、短链或长链聚乙二醇、醇、溶胶或凝胶，以及已知作为冷却剂或润滑剂的类似物质。
但是特别优选的冷却润滑剂还有不含任何添加剂的纯水。
经过上工作盘送至工作间隙的冷却润滑剂的量优选在0.2至50升/分钟的范围内，特别优选在0.5至20升/分钟的范围内。
在利用本发明方法的步骤a)进行加工之前的起始厚度优选为500至1000μm。对于直径为300mm的硅晶片，起始厚度特别优选为775至950μm。
半导体晶片在根据本发明方法的步骤a)进行加工之后的最终厚度优选为500至950μm，特别优选为775至870μm。
总材料去除量即半导体晶片的两个面的单面材料去除量之和优选为7.5至120μm，特别优选为15至90μm。
优选在磨削过程中测定在工作层之间形成的工作间隙的形状，并且限据所测的工作间隙的几何形状以机械或热力学方式改变至少一个工作盘的工作面的形状，使得工作间隙具有预定的形状。
在加工过程中，半导体晶片的一部分表面优选暂时离开由工作层所定界的工作间隙，其中径向超出量的最大值大于半导体晶片直径的0％且最大20％，其中超出量定义为半导体晶片在磨削过程中的特定时刻超出工作间隙的内边缘或外边缘的相对于工作盘在径向上测定的长度。
步骤(b)-对半导体晶片的边缘进行倒圆：
在步骤(b)中使半导体晶片具有经倒圆的边缘。
为此将半导体晶片固定在旋转的台面上，并且以其边缘朝向同样旋转的加工刀具的工作面方向进给。可以将在此所用的加工刀具设计成固定在主轴上的圆盘，其圆周面用作加工半导体晶片边缘的工作面。可以将去除材料的颗粒牢固地锚定在加工刀具的工作面之中。所用的颗粒大多具有粗的粒度。在此，平均粒径优选大于或等于10μm。
这些磨削加工刀具适合使半导体晶片具有经倒圆的边缘。但是在边缘倒圆之后通常在边缘表面上留下一定的最小粗糙度。
因此在后续的加工步骤中，于步骤(g)中对晶片的经磨削并且用蚀刻介质处理的边缘进行抛光。
对于在该方法的步骤(a)中采用PPG的情况，优选实施两个边缘磨削步骤，其中在PPG步骤之前进行第一边缘倒圆。
步骤(c)-磨削半导体晶片的正面和背面
在该方法的步骤c)中磨削半导体晶片的双面。
优选依次磨削正面和背面。
为此使固定在晶片固定器上的半导体晶片和位于对面的磨削盘各自独立地旋转，其中将磨削盘相对于半导体晶片侧向偏移地设置及由此定位，使得半导体晶片的轴向中心到达磨削盘的工作范围之中，其中磨削盘以进给速度朝向半导体晶片的方向运动，从而使得磨削盘和半导体晶片相互接近，同时半导体晶片和磨削盘围绕平行的轴线旋转，从而磨削半导体晶片的表面，其中在达到特定的材料去除量之后，以返回速度引导磨削盘返回。
优选在半导体晶片旋转一圈的同时将磨削盘和半导体晶片以0.03至0.5μm的行程进给。特别优选在半导体晶片旋转一圈的同时选择0.03至0.1μm的进给量。
优选使用粒径为大于或等于#2000、更优选为#2000至#8000的磨削盘。
按照日本工业标准JIS R 6001：1998，通常以#(筛网目数“mesh”)给出粒径。
可由目数求得平均粒径：
若使用细粒度的磨削盘，则通常还述及精磨。该精磨磨削盘例如具有#1000直至#4000的粒度，例如可商购自Disco公司。
换算成粒径，例如#1200相当于9.5μm的平均粒径，#5000相当于2.5μm的平均粒径，#8000相当于1.2μm的平均粒径。
因此，在精磨的情况下平均粒径略大于或等于1μm且小于或等于10μm。
特别优选为两个串联的磨削步骤的序列，其中使用粒度小于或等于#2000的磨削盘执行第一步骤，以实现尽可能高的材料去除速率和短的加工时间(粗磨)，及使用粒度大于#2000且小于或等于#8000的磨削盘执行随后的第二步骤，从而实现最小损伤约为1μm的特别光滑地磨削的晶片(精磨)。
精磨步骤的总材料去除量优选为25μm，每一面的对称材料去除量约为12.5μm。
磨削盘的转速优选为1000至5000转/分钟。
半导体晶片的转速优选为50至300转/分钟，特别优选为200至300转/分钟。
进给速度优选为10至20μm/min。
步骤(d)-对半导体晶片的至少一面进行FAP抛光
在步骤(d)中使用含有磨料的抛光布对半导体晶片的至少一面进行抛光。
优选在步骤(d)中仅对半导体晶片的正面进行抛光。
优选在步骤(d)中仅对半导体晶片的背面进行抛光。
优选在步骤(d)中对半导体晶片的正面和背面进行抛光。
在抛光步骤中优选将不含固体的抛光剂溶液引入半导体晶片的待抛光面与抛光布之间。
抛光剂溶液在最为简单的情况下是水，尤其是具有半导体工业应用领域常见纯度的去离子水(DIW)。
但抛光剂溶液也可以含有化合物，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)、氢氧化四甲基铵(TMAH)或者其任意的混合物。特别优选使用碳酸钾。在此情况下，抛光剂溶液的pH值优选在10至12的范围内，且所述化合物在抛光剂溶液中的比例优选为0.01至10重量％，特别优选为0.01至0.2重量％。
此外，抛光剂溶液还可以含有一种或多种其他的添加剂，例如表面活性添加剂如湿润剂和表面活性剂、发挥保护胶体作用的稳定剂、防腐剂、抗微生物剂、醇和络合物形成剂。
使用含有粘结在抛光布中的磨料的抛光布(FAP抛光布或FA抛光布以及FA抛光垫)。
合适的磨料例如包括元素铈、铝、硅、锆的氧化物颗粒，以及硬质材料的颗粒，如碳化硅、氮化硼和金刚石。
特别合适的抛光布具有重复显微结构特征的表面形貌。这些显微结构(柱“posts”)例如具有圆柱形或多边形横截面的柱子形状，或者具有棱锥或截棱锥的形状。
例如WO 92/13680A1和US 2005/227590A1包含该抛光布的更详细的描述。
特别优选使用包含牢固粘结在其中的氧化铈磨料的抛光布，例如在US 6,602,117B1中所述。
所用的FAP抛光布的粒径(牢固粘结的磨料/颗粒的尺寸)优选大于或等于0.1μm且小于或等于1.0μm。
粒径更优选为0.1至0.6μm。
粒径特别优选为0.1至0.25μm。
对于FA抛光而言，优选以每一面大于或等于1μm的材料去除量进行加工，更优选在1至3μm的范围内，特别优选在1.5至2μm的范围内。
对于利用FA抛光进行加工的晶片，优选首先利用粒度为#2000至#8000的磨削盘进行双面加工(精磨)。
步骤(e)-蚀刻或清洗半导体晶片
在本发明方法的步骤(e)中使用蚀刻介质对半导体晶片的双面进行处理，半导体晶片每一面的材料去除量不大于1μm。
半导体晶片每一面的最小材料去除量优选为1个单层，即大约0.1nm。
优选使用酸性介质对半导体晶片进行湿化学处理。
氟氢酸、硝酸或醋酸的水溶液适合作为酸性介质。
特别优选使用气态介质对半导体晶片进行处理，所述气态介质含有氟化氢和至少一种使半导体晶片表面氧化的氧化剂。在此情况下，若气态介质以40mm/s至300m/s的相对速度流向半导体晶片的表面，则是特别有利的。
气态介质含有氟化氢和至少一种氧化剂。氧化剂必须能够氧化半导体材料，例如硅。
在氧化硅表面时例如产生硅的氧化物，尤其是二氧化硅。其又通过氟化氢进行化学侵蚀，其中产生六氟硅酸(H2SiF6)、四氟化硅(SiF4)和水作为反应产物，它们通过气态介质流排出。此外，气态介质还可以含有其他成分，例如惰性载气，如氮气或氩气，以改变流量比和材料去除速率。
优选使用至少一种选自以下组中的氧化剂：二氧化氮、臭氧和氯。在使用纯氯的情况下，需要加入水蒸汽来氧化硅表面。在使用二氧化氮和氯以及臭氧和氯的混合物的情况下，加入氯以将在氟化氢与二氧化硅的反应中释放出的水用于继续氧化硅表面，由此即使在低的流速和温度下也防止在反应中释放出的水凝结。特别优选使用臭氧，因为其具有高的氧化电位，反应产物没有问题，并且可以通过在半导体工业领域广泛使用的臭氧发生器简单地制备。
可以将各成分以所期望的比例加以混合以制备气态介质。通常选择氟化氢与氧化剂的比例在1∶1至4∶1的范围内。气态介质可以通过单个组分的直接供应管路导入工艺室或者位于其上游的混合器之中，或者通过适当浓度的氟化氢水溶液导入气态氧化剂。这例如可以在所谓的洗瓶或者可比较的装置中进行。在气态氧化剂通过水溶液时，使其富含水和氟化氢，从而产生所需的气态介质。
在工艺参数相同并且氟化氢与氧化剂的比例不变的情况下，提高温度以及提高浓度显示出加速反应的效果。
气相中的蚀刻用于降低半导体晶片的粗糙度，从而可以减小所需的抛光去除量，此外用于去除杂质和减少晶体结构的表面缺陷。
优选作为单个晶片处理过程实施所述的清洗和蚀刻法。
对于在本发明方法的范畴内特别优选的直径为450mm的半导体晶片，美国Solid State Equipment公司的SSEC 3400ML是合适的，其是针对尺寸最大为500mm×500mm的基底设计的。
步骤(g)-对半导体晶片的边缘进行抛光
在步骤(g)中对半导体晶片的边缘进行抛光。
市面上常见的自动边缘抛光机均适合用于执行本发明方法的步骤(g)。
US 5,989,105就公开了这样一种边缘抛光装置，所用的抛光鼓用铝合金组成，并且覆有一块抛光布。
通常将半导体晶片固定在平坦的晶片固定器(即所谓的Chuck/卡盘)上。半导体晶片的边缘伸出到卡盘之外，从而使其可以接触到抛光鼓。使得以一定角度朝向卡盘倾斜的、围绕中心旋转并且贴有抛光布的抛光鼓以及卡盘与半导体晶片相互接近，然后在连续送入抛光剂的情况下以移动的压紧力将其相互压紧。
在边缘抛光过程中使得卡盘与固定在卡盘上的半导体晶片围绕中心旋转。
卡盘旋转一圈的持续时间优选为20至300秒，特别优选为50至150秒(旋转时间)。
贴有抛光布的抛光鼓优选以300至1500转/分钟、特别优选以500至1000转/分钟的转速围绕中心旋转，并且使其与卡盘相互接近，抛光鼓以一定的迎角朝向半导体晶片倾斜，并且将半导体晶片适当固定在卡盘上，使其略微伸出到卡盘之外，从而可以与抛光鼓接触。
迎角优选为30至50°。
在连续送入一种抛光剂的情况下以一定的压紧力将半导体晶片和抛光鼓相互压紧，抛光剂流量优选为0.1至1升/分钟，特别优选为0.15至0.40升/分钟，可以通过固定在滚轮上的配重调整压紧力，且压紧力优选为1至5kg，特别优选为2至4kg。
优选在半导体晶片或者固定半导体晶片的卡盘旋转2至20圈之后，特别优选在旋转2至8圈之后使得抛光鼓和半导体晶片相互离开。
这些常见的边缘抛光方法多数对半导体晶片边缘区域中的局部几何形状有不利影响，这是因为利用这里所使用的比较“柔软的边缘抛光布”(通常使用比较柔软而且涂有硅溶胶的抛光布)不仅可对边缘本身进行抛光，而且也会对半导体晶片正面和/或背面上的外侧部分进行抛光，原因就是较硬的边缘“浸没”在涂有抛光剂悬浮液的抛光布之中。这样不仅会导致真正的边缘区域中的材料被去除，而且也会将正面和/或背面上相邻区域中的材料被去除。
因此优选根据本发明的方法对半导体晶片的边缘进行抛光：将半导体晶片固定在一个围绕中心旋转的卡盘上，使得半导体晶片与朝向卡盘倾斜的、围绕中心旋转并且贴有包含牢固粘结的磨料的抛光布(FAP抛光布)的抛光鼓向前进给，在连续送入一种不含固体的抛光剂溶液的情况下将半导体晶片和抛光鼓相互压紧。
可以将其用于定向影响晶片边缘，不会妨害半导体晶片正面和/或背面的相邻区域，从而例如仅在晶片边缘上形成所需的几何形状和表面特性。
所使用的FAP抛光布与标准情况下使用的抛光布相比要硬得多，而且可压缩性也少得多，此外还有不使用碱性硅溶胶(例如仅使用一种碱性溶液)就能去除材料的优点，这样即可避免将抛光机夹带到晶片正面从而对晶片表面造成的不利影响，例如蚀刻引起的LLS(localised lightscatterers/局部光散射体)之类的缺陷率增大。
除此之外，随后还可以在相同的FAP抛光布上使用蚀刻性温和的硅溶胶执行短时间的软抛光步骤，从而减小边缘粗糙度和缺陷率。
然后可以使这两个抛光步骤相互协调，从而有利于定向影响晶片边缘几何形状和表面，且不会对晶片正面上的局部区域造成不利影响。
原则上优选利用一种在其表面上贴有可压缩性较少的硬质抛光布的转鼓，在送入一种碱性溶液的情况下对半导体晶片进行抛光。
接着优选在第二道步骤中在相同的抛光布上执行整平步骤，在此过程中送入一种硅溶胶，例如SiO2重量百分比含量约为1％的Glanzox3900*。
*Glanzox3900是日本Fujimi Incorporated公司的一种抛光剂悬浮液浓缩物的产品名称，该浓缩物的基础溶液的pH值为10.5，含有重量百分比为9％且平均粒径为30至40nm的胶态SiO2。
事实表明，使用FAP抛光布进行这种边缘抛光可完全避免现有技术条件下观察到的半导体晶片边缘区域中的局部几何形状变差。
另一个优点在于，可避免在去除材料的边缘抛光步骤中拖带抛光剂，从而可避免因为晶片表面上失控蚀刻而出现表面缺陷。
边缘抛光过程中所使用的抛光剂溶液在最为简单的情况下是水，尤其是具有半导体工业应用领域常见纯度的去离子水(DIW)。
但抛光剂溶液也可以含有化合物，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)、氢氧化四甲基铵(TMAH)或者其任意的混合物。
特别优选使用碳酸钾。
抛光剂溶液的pH值优选在10至12范围内，且上述化合物在抛光剂溶液中所占的重量百分比优选为0.01至10％，特别优选为0.01至0.2％。
除此之外，抛光剂溶液还可以含有一种或多种添加剂，例如表面活性添加剂，如湿润剂和表面活性剂、起到保护胶体作用的稳定剂、防腐剂、生物杀灭剂、醇类和络合剂。
在执行第二边缘抛光步骤时使用一种含有磨料的抛光剂。
磨料在抛光剂悬浮液中所占的重量百分比优选为0.25至20％，尤其优选为0.25至1％。
磨料粒子的粒径分布优选为单峰特征。
平均粒径为5至300nm，尤其优选为5至50nm。
磨料由一种能以机械方式去除基底材料的材料构成，优选由铝、铈或硅元素的一种或多种氧化物构成。
特别优选选用含有胶体状分散的硅酸的抛光剂悬浮液。
与第一个步骤的不同之处在于，在可选的第二边缘抛光步骤中优选不加入诸如碳酸钠(Na2CO3)、碳酸钾(K2CO3)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化铵(NH4OH)、氢氧化四甲基铵(TMAH)之类的添加剂。
但是抛光剂溶液可以含有一种或多种添加剂，例如表面活性添加剂，如湿润剂和表面活性剂、起到保护胶体作用的稳定剂、防腐剂、生物杀灭剂、醇类和络合剂。
优选在本发明方法的步骤(g)中使用含有粘结在抛光布中的磨料的抛光布(FAP抛光布或者FA抛光垫)。
适用的磨粒例如包括铈、铝、硅、锆元素的氧化物颗粒，以及硬质材料的颗粒，如碳化硅、氮化硼和金刚石。
特别适用的抛光布均具有重复显微结构特征的表面形貌，例如这些显微结构(“posts”)均具有横断面呈圆柱形或多边形的柱子形状，或者具有棱锥或者截棱锥的形状。
例如在WO 92/13680A1和US 2005/227590A1中就有关于这类抛光布的详细描述。
特别优选使用牢固粘结在抛光布中的氧化铈颗粒，也可参阅US6,602,117B1。
FAP抛光布的平均粒径优选为0.1至1.0μm，尤其优选为0.1至0.25μm。
特别适合用于执行本方法的是一种具有多层结构的抛光布，包括一个含有磨料的层、一个由刚性塑料构成的层以及一个柔韧的非织造层，这些层均利用压敏胶层相互连接。
由刚性塑料构成的层优选包括聚碳酸酯。
抛光布可以包含一个由聚氨酯泡沫塑料构成的附加层。
抛光布的其中一个层有柔韧性。
所述柔韧层优选是一个非织造层。
柔韧层优选包括聚酯纤维。特别适用由聚酯纤维构成的并且浸渍了聚氨酯的层(“non-woven”)。
可以通过柔韧层调整抛光布高度，使其顺应连续不断的过渡段。
柔性层优选相当于抛光布的最下层，在其上面优选是一个泡沫层，例如利用胶层固定在柔性层上的聚氨酯泡沫层。在PU泡沫上面是由一种较硬的刚性材料构成的层，优选是由一种硬质塑料构成的层，例如聚碳酸酯塑料。在这个刚性层上面是具有微小重复结构的层，也就是真正的牢固粘结的磨料层。
但是柔性层也可以位于泡沫层和刚性层之间，或者直接位于牢固粘结的磨料层下面。
优选利用压敏胶层(PSA)将不同的层相互固定。
本发明人已经认识到一种抛光布能够产生良好的结果，且没有FAP抛光布现有技术中始终存在的PU泡沫层。
在这种情况下，抛光布包括一个具有微小重复结构的层、一个柔性层和一个由刚性塑料(例如聚碳酸酯)构成的层，其中的柔性层要么可以是抛光布的中间层，或者是抛光布的最下层。
所使用的FAP抛光布的粒径优选大于或等于0.1μm并且小于或等于1.0μm，尤其优选为0.1至0.25μm。
步骤(f)和(h)-利用FAP和CMP进行双面抛光
继续在步骤(f)中使用含有牢固粘结的磨料的抛光布对半导体晶片正面进行抛光，同时使用不含磨料的抛光布、但是仍然将一种含有磨料的抛光剂引入抛光布与半导体晶片背面之间对半导体晶片背面进行抛光。
在步骤(g)中按照之前所述进行边缘抛光。
随后在步骤(h)中使用含有牢固粘结的磨料的抛光布对半导体晶片背面进行抛光，同时使用不含牢固粘结的磨料的抛光布、将一种含有磨料的抛光剂引入抛光布与半导体晶片正面之间对半导体晶片正面进行抛光。
本发明在步骤(f)和(h)中采用一种组合式同步双面抛光法，即同时对正面/背面、接着对背面/正面进行一次FAP抛光和CMP抛光。可不必执行传统的DSP步骤以及随后单独的CMP步骤。
可以在用于对半导体晶片进行双面抛光的现有设备上执行步骤(f)和(h)，例如Peter Wolters(德国，Rendsburg)公司的AC2000型双面抛光机，
这种抛光机配有用于驱动运行盘的外齿圈和内齿圈的柱销齿。可以设计适合于一个或多个运行盘的设备。由于生产量较高，因此优先选用适合于多个运行盘的设备，例如DE-100 07 390 A1中所述的设备，其中的运行盘可在行星轨迹上围绕设备中心运动。设备包括一个下抛光盘和一个上抛光盘，这些抛光盘均可以水平旋转，并且覆盖有抛光布。
在抛光过程中，半导体晶片位于运行盘的切口之中以及两个抛光盘之间，抛光盘旋转并且对其施加一定的抛光压力，同时连续送入抛光剂。优选也可通过旋转的柱销齿圈使得运行盘运动，所述柱销齿圈的齿啮合在运行盘的圆周上。
一个典型的运行盘包括三个用于容纳半导体晶片的切口。用于保护半导体晶片的易碎边缘、尤其也用于防止运行盘体释放出金属的衬垫位于切口的圆周上。运行盘体可以由例如金属、陶瓷、塑料、纤维增强塑料构成，或者由涂覆了塑料或金刚石状碳膜(diamond like carbon/类金刚石碳，DLC膜)的金属构成。但是优先选用钢，尤其是不锈的铬钢。切口优选用于容纳奇数的半导体晶片，半导体晶片直径至少为200mm，优选为300mm，尤其优选为450mm，厚度为500至1000μm。
使用一种不含牢固粘结的磨料的抛光布进行抛光，所使用的抛光剂包括磨料，所涉及的是一种抛光剂悬浮液。
磨料粒子的粒径分布优选为单峰特征。
平均粒径为5至300nm，尤其优选为5至50nm。
磨料由一种能以机械方式去除基底材料的材料构成，优选由铝、铈或硅元素的一种或多种氧化物构成。
磨料在抛光剂悬浮液中所占的重量百分比优选为0.25至20％，尤其优选为0.25至1％。
特别优选使用胶体状分散的硅酸作为抛光剂悬浮液。
例如可以使用Bayer股份公司的Levasil
Figure BPA00001515799400231
200以及Fujimi公司的Glanzox3900
Figure BPA00001515799400232
水性抛光剂。
抛光剂优选含有诸如碳酸钠(Na2CO3)、碳酸钾(K2CO3)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化铵(NH4OH)、氢氧化四甲基铵(TMAH)之类的添加剂。
但是抛光剂溶液可以含有一种或多种添加剂，例如表面活性添加剂，如湿润剂和表面活性剂、起到保护胶体作用的稳定剂、防腐剂、生物杀灭剂、醇类和络合剂。
在本发明方法的步骤(f)和(h)中也可以使用含有粘结在抛光布中的磨料的抛光布(FAP抛光布或者FA抛光布以及FA抛光垫)。
适用的磨粒例如包括铈、铝、硅、锆元素的氧化物颗粒，以及硬质材料的颗粒，如碳化硅、氮化硼和金刚石。
特别适用的抛光布均具有重复显微结构特征的表面形貌，例如这些显微结构(“posts”)均具有横断面呈圆柱形或多边形的柱子形状，或者具有棱锥或者截棱锥的形状。
例如在WO 92/13680A1和US 2005/227590A1中就有关于这类抛光布的详细描述。
特别优选使用在其中牢固粘结了氧化铈磨料的抛光布，如同例如US6,602,117B1所述的一样。
所使用的FAP抛光布的粒径(牢固粘结的磨料/颗粒的大小)优选大于或等于0.1μm且小于或等于1.0μm。
特别优选选用0.1至0.6μm的粒径。
尤其优选选用0.1至0.25μm的粒径。
其中一个抛光盘配有这种FAP抛光布。
第二抛光盘配有传统的CMP抛光布。
所使用的CMP抛光布均为具有多孔基体的抛光布。
抛光布优选由一种热塑性或热固性聚合物构成。有多种材料可以使用，例如聚氨酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯树脂、聚酯等等。
抛光布优选含有固态的微孔聚氨酯。
也使用使用由发泡板或者浸渍有聚合物的毛毡或纤维基材构成的抛光布。
也可以适当设计涂层/浸渍的抛光布，使其基材和涂层中具有不同的孔径分布和大小。
抛光布可以尽可能平坦，但也可以将其穿孔。
可以将填充料置于抛光布之中，用以控制抛光布的孔隙度。
市面上能买到的抛光布例如有Rodel Inc.公司的SPM3100，或者Rohm&Hass公司的DCP系列抛光布以及IC1000TM、PolytexTM或者SUBATM品牌的抛光布。
如前所述，当本发明方法的步骤(f)和(h)在双面抛光机上进行抛光时，例如使用Peter Wolters/Rendsburg的AC2000型抛光机，可省去现有技术条件下必须执行的单面去雾抛光(CMP)，因为在一种类型的机器上不仅可以执行决定几何形貌的抛光，而且也可执行决定表面质量的抛光。
而在现有技术条件下则在不同的抛光剂上分开执行材料去除抛光和去雾抛光(DSP和CMP)。在现有技术条件下仅可利用CMP对半导体晶片的正面进行抛光。
配有行星运动机构并且组合使用牢固粘结的磨料抛光布和CMP抛光布的同步双面抛光法有利于实现完美的晶片几何形状，尤其是边缘几何形状(消除边缘塌陷)，因为牢固粘结的磨料抛光法采用了较硬而且可选择设计有超程的抛光布，不必使用含有硅溶胶的组分就能实现所需的抛光去除量，并且还能定向影响半导体晶片的边缘区域。
此外在同步双面抛光法中已经整合了CMP抛光，因为其中一个抛光盘上配有CMP抛光布，可在该抛光盘上执行CMP步骤。
根据本发明的双面抛光分为两个抛光步骤(f)和(h)，在这两个步骤之间按照步骤(g)对半导体晶片进行边缘抛光。
优选分两步执行边缘抛光，在双面抛光的两个子步骤(f)和(h)之间执行第一次边缘抛光，并且在结束完整的双面抛光之后也就是在步骤(h)之后执行第二次边缘抛光，这样就能通过这种划分为两个步骤的方式更加精细地协调边缘抛光，从而使得对半导体晶片边缘几何形状的影响尽可能少。
优选利用其中含有牢固粘结的磨料的抛光布执行两个边缘抛光步骤。
优选在送入一种含有磨料的抛光剂悬浮液的情况下执行第二次边缘抛光，与(g)项下所述的可选软抛光步骤一样。
磨料在抛光剂悬浮液中所占的重量百分比优选为0.25至20％。
抛光剂悬浮液中的磨料优选选自铝、铈或硅元素的氧化物构成的一种或多种磨料。
所述抛光剂悬浮液优选是胶体状分散的硅酸。
抛光剂悬浮液的pH值优选为9至11.5。
优选以加入添加剂的方式来调整抛光剂悬浮液的pH值，所述添加剂选自碳酸钠(Na2CO3)、碳酸钾(K2CO3)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化铵(NH4OH)、氢氧化四甲基铵(TMAH)或者这些化合物的任意混合物。
为了使得经过抛光的晶片背面达到所需的背面粗糙度，优选还要对背面进行单面FAP抛光：
优选分三个步骤执行该操作，在每个步骤中分别使用含有粘结在抛光布中的磨料的抛光布，并且以一定的抛光压力将抛光布压向半导体晶片的背面，在第一个步骤中将不含固体的一种抛光剂、而在第二和第三个步骤中则将含有磨料的一种抛光剂引入抛光布和半导体晶片的背面之间，第一和第二步骤中的抛光压力为8至15psi，在第三个步骤中将其减小到0.5至5psi。
半导体晶片在其背面的平坦表面上优选具有范围在0.3至4.5nm之间的平均表面粗糙度Ra，相对于小于或等于250μm的局部波长。
例如配有250μm滤光片的Chapman表面轮廓仪就适合用于测定表面粗糙度(空间波长大于250μm＝波纹度数据，参考Chapman TechnicalNote-TG-1，Rev-01-09)。
如果需要上述范围内的较高背面粗糙度，则优选使用粒径为0.5至1.0μm的FAP抛光布。
如果需要较低的背面粗糙度，则优选使用粒径为0.1至0.25μm的FAP抛光布。
根据本发明的方法对硅晶片背面进行抛光的第一个步骤中使用的抛光剂溶液在最为简单的情况下就是水，尤其是具有半导体工业应用领域常见纯度的去离子水(DIW)。
但抛光剂溶液也可以含有化合物，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)、氢氧化四甲基铵(TMAH)或者其任意的混合物。
特别优选使用碳酸钾。
对半导体晶片背面进行抛光的第二步骤使用含有磨料的一种抛光剂。
磨料由一种能以机械方式去除基底材料的材料构成，优选由铝、铈或硅元素的一种或多种氧化物构成。
特别优选选用含有胶体状分散的硅酸的抛光剂悬浮液。
对半导体晶片背面进行抛光的第三个步骤与第二步骤一样使用含有磨料的一种抛光剂。与第一和第二步骤相比将抛光压力从8至15psi减小到0.5至5psi。
传统型抛光剂均适合用于执行这些抛光，例如Strasbaugh Inc.公司的抛光剂“nHance6EG”。
Strasbaugh Inc.公司的抛光剂具有一个带抛光布的抛光盘和一个对半导体晶片进行全自动加工的抛光头。抛光头安装在万向轴上，并且包括一个涂覆有“backing pad”的基板和一个活动的导向环。可以通过基板中的孔在两个同心的压力区中(一个内压力区和一个外压力区)形成气垫，半导体晶片在抛光过程中漂浮在气垫上。可以利用气囊对活动的导向环施加压力，以使得抛光布与半导体晶片接触时绷紧并且保持平坦。
特别有益的实施方式
以下将描述根据本发明的方法的特别有益的实施方式A至F。之前已经解释了所使用的缩写PPG、DDG、FAP和CMP。
A
从单晶切割成晶片-倒圆-PPG-倒圆-双面精磨＞双面FAP抛光-气相蚀刻-FAP抛光背面同时CMP抛光背面＞边缘抛光-FAP抛光背面同时CMP抛光正面-边缘抛光
B
从单晶切割成晶片-倒圆-PPG-倒圆-双面精磨＞FAP抛光背面-气相蚀刻-FAP抛光背面同时CMP抛光背面＞边缘抛光-FAP抛光背面同时CMP抛光正面-边缘抛光
C
从单晶切割成晶片-倒圆-PPG-倒圆-双面精磨＞FAP抛光正面-气相蚀刻-FAP抛光背面同时CMP抛光背面＞边缘抛光-FAP抛光背面同时CMP抛光正面-边缘抛光
D
从单晶切割成晶片-DDG-倒圆-双面精磨＞双面FAP抛光-气相蚀刻-FAP抛光背面同时CMP抛光背面＞边缘抛光-FAP抛光背面同时CMP抛光正面-边缘抛光
E
从单晶切割成晶片-DDG-倒圆-双面精磨＞FAP抛光背面-气相蚀刻-FAP抛光背面同时CMP抛光背面＞边缘抛光-FAP抛光背面同时CMP抛光正面-边缘抛光
F
从单晶切割成晶片-DDG-倒圆-双面精磨＞FAP抛光正面-气相蚀刻-FAP抛光正面同时CMP抛光背面＞边缘抛光-FAP抛光背面同时CMP抛光正面-边缘抛光
在结束边缘抛光步骤之后优选随即进行最终清洗。
此外还可以对半导体晶片进行热处理，或者给其镀上外延膜。

Claims (23)

1.生产半导体晶片的方法，其包括以下给定顺序的步骤：
(a)对从单晶切割出的半导体晶片进行双面去除材料式加工；
(b)对半导体晶片的边缘进行倒圆；
(c)磨削半导体晶片的正面和背面，其中分别利用晶片固定器将半导体晶片的一个面固定，同时利用磨削工具对另一面进行加工；
(d)使用含有牢固粘结的磨料的抛光布对半导体晶片的至少一个面进行抛光；
(e)使用蚀刻介质对半导体晶片的双面进行处理，且半导体晶片每一面的材料去除量不大于1μm；
(f)使用含有牢固粘结的磨料的抛光布对半导体晶片正面进行抛光，同时使用不含磨料的抛光布但是在将含有磨料的抛光剂引入抛光布与半导体晶片背面之间的情况下对半导体晶片背面进行抛光；
(g)对半导体晶片的边缘进行抛光；
(h)使用含有牢固粘结的磨料的抛光布对半导体晶片背面进行抛光，同时使用不含牢固粘结的磨料的抛光布在将含有磨料的抛光剂引入抛光布与半导体晶片正面之间的情况下对半导体晶片正面进行抛光。
2.根据权利要求1的方法，其中在步骤(a)中实施同步双面磨削(DDG)。
3.根据权利要求1的方法，其中利用PPG实施步骤(a)。
4.根据权利要求3的方法，其中在根据步骤(a)实施PPG步骤之前已经使半导体晶片具有经倒圆的边缘，并且在实施PPG步骤之后根据步骤(b)对半导体晶片的边缘再次进行倒圆。
5.根据权利要求1至4之一的方法，其中根据步骤(c)依次磨削正面和背面。
6.根据权利要求1至5之一的方法，其中根据步骤(c)使用粒度为#2000至#8000的磨削工具磨削正面和背面。
7.根据权利要求1至6之一的方法，其中在步骤(d)中对半导体晶片的正面进行抛光。
8.根据权利要求1至6之一的方法，其中在步骤(d)中对半导体晶片的背面进行抛光。
9.根据权利要求1至6之一的方法，其中在步骤(d)中对半导体晶片的正面和背面进行抛光。
10.根据权利要求1至9之一的方法，其中在步骤(d)中将不含固体的抛光剂溶液引入半导体晶片的待抛光面与抛光布之间。
11.根据权利要求1至10之一的方法，其中在步骤(d)中使用的抛光布包括选自以下组中的磨料颗粒：碳化硅、氮化硼、金刚石以及元素铈、铝、硅、锆的氧化物。
12.根据权利要求11的方法，其中磨料颗粒的粒径大于或等于0.1μm并且小于或等于1.0μm。
13.根据权利要求1至12之一的方法，其中在步骤(f)中半导体晶片每一面的材料去除量至少为0.1nm且最高为1μm。
14.根据权利要求13的方法，其中在步骤(f)中使用含有氟化氢及至少一种使半导体晶片表面氧化的氧化剂的气态介质处理半导体晶片。
15.根据权利要求1至14之一的方法，其中在步骤(g)中以一定的力将围绕中心旋转的半导体晶片的边缘压向围绕中心旋转的抛光鼓，其中抛光鼓提供有含有牢固粘结的磨料的抛光布，并且连续地供应不含固体的抛光剂溶液。
16.根据权利要求15的方法，其中在步骤(g)中使用的含有磨料的抛光布相当于根据权利要求11或12的抛光布。
17.根据权利要求1至16之一的方法，其中在步骤(f)和(h)中使用的一个含有磨料的抛光布相当于根据权利要求11或12的抛光布。
18.根据权利要求17的方法，其中其他的抛光布均不含磨料并且具有多孔基材。
19.根据权利要求1至18之一的方法，其中在步骤(f)和(h)中使用的含有磨料的抛光剂包括选自元素铝、铈或硅的一种或多种氧化物的颗粒。
20.根据权利要求1至18之一的方法，其中所述抛光剂是胶体状分散的硅酸。
21.根据权利要求1至20之一的方法，其中实施两步边缘抛光，在步骤(g)中实施第一边缘抛光，在步骤(h)之后实施第二边缘抛光。
22.根据权利要求21的方法，其中在供应含有磨料的抛光剂悬浮液的情况下实施第二边缘抛光，所述抛光剂悬浮液相当于权利要求19或20的抛光剂。
23.根据权利要求1至22之一的方法，其中在步骤(h)之后对背面实施额外的抛光，其中在三个步骤中均在使用含有粘结在抛光布中的磨料的抛光布并将该抛光布以抛光压力压在半导体晶片的背面上的情况下对背面进行抛光，其中在第一步骤中将不含固体的抛光剂引入抛光布与半导体晶片的背面之间，在第二和第三步骤中将含有磨料的抛光剂引入抛光布与半导体晶片的背面之间，其中在第一和第二步骤中抛光压力为8至15psi，在第三步骤中将抛光压力减小到0.5至5psi。
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