阅读说明：本技术 一种晶片的制造方法 (Method for manufacturing wafer ) 是由 刘程秀 于 2018-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种晶片的制造方法即一种在供有抛光流体的情况下于两个覆以抛光布的旋转抛光盘之间同时抛光半导体晶片正面及背面的方法,在抛光过程中,半导体晶片的正面与下抛光盘的抛光布接触,且在抛光过程中,半导体晶片的背面与上抛光盘的抛光布接触。这样可得到抛光半导体晶片的改良位相,适用于半导体尤其适用于电子元件的制作。(The invention relates to a method for producing a wafer, namely a method for simultaneously polishing the front and back of a semiconductor wafer between two rotating polishing disks coated with a polishing cloth, while supplying a polishing fluid, during which the front of the semiconductor wafer is brought into contact with the polishing cloth of the lower polishing disk and during which the back of the semiconductor wafer is brought into contact with the polishing cloth of the upper polishing disk. This results in an improved phase for polishing semiconductor wafers, suitable for use in semiconductor, particularly electronic, component fabrication.)

一种晶片的制造方法

技术领域

本发明涉及一种晶片的制造方法即一种抛光半导体晶片的制作方法，这样可得到抛光半导体晶片的改良位相，适用于半导体尤其适用于电子元件的制作。

背景技术

预定适用于制作线宽低于或等于0.1微米的电子元件的半导体晶片必须具有许多特定性能，其中最重要的一个性能为公知的半导体晶片纳米位相即整个晶片正面(前表面)的平坦度偏差在空间波长0.2至20毫米(侧面相关长度)的范围内并位于“适用区”内。半导体晶片的最终纳米位相由抛光加工形成。为改良半导体晶片的平整度，用以同时抛光半导体晶片正、反两面的装置及方法日益进步并持续发展。国外也有一些方法如美国所谓的双面抛光、欧洲双面抛光等一此改进方法。以上这些现有技术的方法不能满足对已经实施双面抛光以供未来世代新型元件使用的半导体晶片的纳米位相的日益增长的要求。

发明内容

为克服上述方法的不足，本发明提供一种方法，可制得具有改良纳米位相的半导体晶片，可满足制作特殊需求元件的要求。为此我们提出一种在供有抛光流体的情况下，在两个覆以抛光布的旋转抛光盘之间同时抛光半导体晶片的正面及背面的方法，下抛光盘的抛光布具有一平滑表面，上抛光盘的抛光布的表面由凹槽加以间隔，半导体晶片位于一载具盘的切割框内且保持在一确定的几何路径上，其中，在抛光过程中，半导体晶片的正面与下抛光盘的抛光布接触，且在抛光过程中，半导体晶片的背面与上抛光盘的抛光布接触。

本方法所得最终产品是已经实施双面抛光并具有大幅改良纳米位相的半导体晶片。原则上，本发明的方法可用于制造呈晶片形状的物体，其由采用化学-机械双面抛光方法可以加工的材料所组成。例如，这类材料被进一步加工以主要用于半导体行业中，但其并不限于此种特殊应用场合，还包括硅-锗、硅、氮化硅、二氧化硅、砷化镓及其他III-V半导体。其中，左科拉斯基拉晶法或浮动区带拉晶法结晶的单晶形式的硅为佳，尤其以具有(99)、(109)或(111)晶体取向的硅更佳。本方法尤其适于制造直径为250毫米、300毫米、400毫米、450毫米及厚度自数百微米至数厘米(尤以400微米至1200微米更佳)的硅晶片。该半导体晶片可直接用于制作半导体元件的起始材料，或根据现有技术实施最终抛光步骤之后和/或经涂敷若干层(例如背面密封层或用硅或其他适当半导体材料形成的正面外延涂层)之后和/或借助于热处理进行处理之后，可用于预定的用途。

具体实施方式

现以制造硅晶片为例，对本发明的方法做出进一步的说明。 原则上，利用圆锯或线锯切割而成并视直径及锯割方法种类而定具有损及晶格深达12至45微米的区域的硅晶片可直接根据本发明施以双面抛光步骤。但是，在实施双面抛光之前，优选借助于适当轮廓或外形的砂轮将清晰界定(具有尖锐界面)及因此机械高度敏感的晶片边缘加以磨圆。此外，为改良几何形状及部分移除受损晶体层，可对该硅晶片施以机械研磨步骤(例如精研或研磨)，以降低本发明抛光步骤内的材料移除量。为移除机械加工步骤中难免受损的晶片表面及边缘的结晶区域以及移除可能出现的任何杂质(例如与受损部分粘连在一起的金属杂质)，此处可继之以蚀刻步骤。该蚀刻步骤的实施方式可以是在一碱性或酸性蚀刻混合物内对硅晶片进行湿化学处理或等离子体处理。可以仅抛光一个硅晶片，但是通常为节省成本，以同时抛光多个硅晶片为佳，实际数目则视抛光机的结构而定。这些硅晶片保持在一几何路径上，该路径由抛光机及载具盘在抛光过程中的加工参数确定，该载具盘具有足以保持硅晶片的切割框。举例而言，借助于针销齿轮传动或渐开线齿轮传动(经由一转动内销或齿环及一大致相对的转动外销或齿环)使载具盘与抛光机接触，因而载具盘可在两个抛光盘之间旋转运动。在抛光操作过程中，影响硅晶片相关于上、下抛光盘的路径的参数的例子包括抛光盘的尺寸、载具盘的设计以及上抛光盘、下抛光盘及载具盘的转速。若载具盘的中央总是有一硅晶片，硅晶片则沿一围绕抛光机中心的圆移动。若许多硅晶片偏心地安置在一载具盘内，载具盘围绕自身轴线的转动则形成一内摆线路径。本发明的抛光加工以内摆线路径为佳。尤以同时使用四至六个载具盘(每个载具盘载有至少三个以规则间隔布置在一圆形路径上的硅晶片)更佳。本发明方法所用载具盘原则上可由任何材料制成，但这些材料要具备：（1）对驱动所引起的机械负荷(尤其是压缩及拉伸负荷)具有足够的机械稳定性；（2）该材料必须不受所用抛光流体及抛光布的重大化学及机械侵害，以确保载具盘的足够使用寿命并防止抛光后硅晶片遭受污染，（3）该材料还必须适于制造具有预期厚度及几何形状的高度平整、无应力及无起伏不平的载具盘。如这些载具盘可由金属、塑料、纤维强化塑料或涂覆塑料的金属制成，优选的是该载具盘由钢或纤维强化塑料制成，更优选的是该载具盘由不锈钢制成。载具盘具有一个或更多个切割框(尤以圆形为佳)，以保持或容纳一个或更多个硅晶片。为确保硅晶片可在旋转载具盘内自由移动，切割框的直径必须较待抛光硅晶片略大。以直径略大0.1至2毫米为佳，尤以直径略大0.3至1.3毫米更佳。为防止抛光过程中晶片边缘遭受载具盘中的切割框的内缘损伤，在切割框的内侧最好加上一层与载具盘同样厚的塑料衬垫。本发明的抛光方法所用载具盘的厚度以400至1200微米为佳，尤以视经抛光的硅晶片的最终厚度而定则更佳。抛光步骤中的硅移除量以5至100微米为佳，但以10微米至60微米较佳，尤以20至50微米更佳。 在针对正面朝下的半导体晶片取向进行说明的内容中，具有广泛性能范围的抛光布均可从市场购得。最好利用可购的硬度为45至125(肖氏A)的聚氨基甲酸酯((即聚氨酯))抛光布实施抛光作用。尤以混以聚乙烯纤维、硬度为65至95(肖氏A)的聚氨基甲酸酯抛光布料更佳。在抛光硅晶片的情况下，建议连续供以PH值为8至12(尤以10至11更佳)的抛光流体，其在水中包括有重量百分比为2至15％(尤以重量百分比为2至5％更佳)的SiO2，抛光压力以0.05至0.5巴为佳，尤以0.2至0.3更佳。硅移除速率以0.15至1.5微米/分钟为佳，尤以0.4至0.8微米/分钟更佳。将抛光后的半导体晶片自下抛光盘上卸下时，最好将该半导体晶片置于一标准加工支架上，以进一步对其加以处理，并使其表面在随后的加工步骤中呈正确定向。与传统双面抛光(其中半导体晶片抛光时正面朝上)相比，若容纳半导体晶片的支架被配置成旋转180°，则可避免需将半导体晶片旋转180°。此工作用手动卸下或机器人自动卸下均可获得同样的优良效果。当将半导体晶片装在下抛光盘上时，上述性质的工作也是可以想象到的。 抛光后的半导体晶片可通过手动或借助于一自动移动装置自下抛光盘上取下；在这两种情况下，以使用真空抽吸装置为佳。自抛光盘上取下之后，优选立即将半导体晶片送入一液体浴内(尤以水浴内更佳)。这样，可有效防止抛光研磨剂变干及防止在真空抽吸装置或更广义地讲移动装置中形成印记。 抛光加工完成后，将任何附着的抛光流体自硅晶片上清洗掉并将晶片烘干。视其进一步用途而定，这些晶片的正面可能需要根据现有技术施以最终抛光，例如利用一柔软抛光布及借助于一SiO2基碱性抛光流体。例如该抛光机装有五个不锈铬钢制、具有精研表面、厚度为720微米的载具盘，每个载具盘具有六个内径为200.5毫米的圆形切割框，这些切割框以规律或相等的间距布置在一圆形路径上并衬以聚偏二氟乙烯层，该抛光机每批可同时抛光30个直径为200毫米的硅晶片。上、下抛光盘覆以SUBA500、硬度为74(肖氏A)、用聚乙烯纤维强化的聚氨基甲酸酯抛光布。紧绷于下抛光盘上的抛光布具有平滑表面，紧绷于上抛光盘上的抛光布的表面具有铣削而成、宽度为1.5毫米及深度为0.5毫米、呈部分圆环状的凹槽所形成的棋盘状图案，这些凹槽以30毫米的间距布置。

实施例1，在每种情况下，以手动方式将30个具有蚀刻表面、直径为200毫米的硅晶片置入载具盘的切割框内，并使其正面朝上。在实施抛光加工过程中，连续供以水性抛光研磨剂，其具有重量百分比为3.5％的固定SiO2固体含量，PH值通过添加碳酸钾及氢氧化钾而设定为10.4。该抛光加工在压力为0.3巴及上、下抛光盘温度总是38℃的情况下实施，其材料移除速率为0.58微米/分钟。自晶片的每个表面移除15微米的硅。在抛光晶片的厚度已经达到725微米之后，终止供应抛光研磨剂，并代之以供应停止剂(Stoppingagent)，且历时3分钟。所用停止剂是重量百分比为2％的水溶液。在停止步骤终止之后，将设备打开，位于载具盘内的硅晶片则完全由停止液润湿。利用卸取站将硅晶片送至位于水浴内的支架中。之后，在一分批清洗设备内将这些硅晶片烘干，该设备的洗浴顺序为氢氧化四甲基铵(TMAH)/H2O2；HF/HCl臭氧；HCl及利用一可商购的烘干装置并根据玛兰格尼原理操作。经清洗晶片的纳米位相利用量测场2毫米×2毫米(HCT 2×2)及10毫米×10毫米(HCT 10×10)在一ADESQM CR83装置上量测。总计抛光1975个硅晶片，随后对其纳米位相加以测定。

实施例2，实施例2以类似于实施例1的方式将总计2155个具有蚀刻表面、直径为200毫米的硅晶片加以处理。唯一与实施例1不同的是，置入载具盘切割框的硅晶片的正面朝下，之后沿此取向抛光。所得纳米位相值的统计分析结果如下表中所示。

从上述结果中可以看出，若这些硅晶片以正面朝下的方式抛光，对两种尺寸的量测场而言，硅晶片的纳米位相均可获得大幅改良。