半导体器件的加工制造技术

一种减薄晶片的方法包括使用磨削工艺来减薄该晶片。经过磨削处理后，该晶片具有厚度上的第一不均匀度。该减薄的晶片使用等离子体工艺来蚀刻。在蚀刻工艺后该晶片具有厚度上的第二不均匀度。该第二不均匀度小于第一不均匀度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总地涉及半导体制造，并且在特别的实施例中，涉及半导体器件的加工。
技术介绍
半导体器件被用在许多电子应用和其他应用中。半导体器件可包括形成在半导体晶片上的集成电路。可替换地，半导体器件可被形成为单片器件，例如分立器件。通过在半导体晶片上沉积多个种类的材料的薄膜、将材料的薄膜图案化、对该半导体晶片的选择性区域进行掺杂等工艺来将半导体器件形成在半导体晶片上。在常规的半导体制造过程中，大量的半导体器件被制造在单个晶片中。在器件等级和互相连接等级的制造过程完成后，晶片上的半导体器件被分开。然而，在分开或单个化之前，晶片被减薄以降低衬底的厚度。制造期间中的一个挑战涉及加工变化。制造期间中的每个加工步骤均引入一些变化。例如，在同一芯片的不同部分上同样地设计的器件可能表现得不同，在晶片上邻近的同样地设计的芯片可能表现得不同，不同芯片上同样地设计的芯片可能表现得不同，或者不同批次的晶片上的芯片可能表现得不同。工艺变化可能导致成品率损失，因为单个器件或整个芯片的性能变得超出限定，并且可能因此急剧地增加生产成本。半导体制造的一个挑战是加工变化的改进或减少同时减少加工余量。
技术实现思路
依照本专利技术的实施例，一种减薄晶片的方法，该方法包括使用磨削工艺来减薄晶片。经过磨削处理后，该晶片具有厚度上的第一不均匀度。使用等离子体工艺，该被减薄的晶片被蚀刻。在蚀刻加工后，该晶片具有厚度上的第二不均匀度。该第二不均匀度小于该第一不均匀度。依照本专利技术的可替换的实施例，一种蚀刻的方法包括将衬底装配在工艺室中。该衬底被装配在加热单元上，该加热单元包括布置在平行于该衬底的平面中的多个加热元件。该多个加热元件中的每个加热元件均被加热。该多个加热元件中的每个加热元件的加热水平以非径向模式进行变化来用于产生从该多个加热元件发散的非径向热分布。该衬底在加热后在该工艺室中进行蚀刻。依照本专利技术的可替换的实施例，一种减薄晶片的方法包括提供具有厚度上的第一非径向的不均匀度的晶片。该晶片使用等离子体工艺进行蚀刻。经过蚀刻处理后，该晶片具有厚度上的第二非径向的不均匀度。该第二非径向的不均匀度小于第一非径向的不均匀度。计算用于加热该晶片被暴露的主要表面的加热模式以在蚀刻前将该第一非径向的不均匀度降低至该第二非径向的不均匀度。附图说明为了更加全面的理解本专利技术及其优点，下面将参考与附图结合的下文的具体描述，其中：图1示出了一种依照本专利技术实施例的在制造期间的半导体器件；图2A示出了一种依照本专利技术实施例的在减薄处理期间时的处于制造期间的半导体器件；图2B示出了一种依照本专利技术的可替换实施例在将衬底装配在框架上后的处于制造期间的半导体器件；图3A示出了一种依照本专利技术的可替换实施例在将装配在载体上的衬底减薄后的处于制造期间的半导体器件；图3B-3D示出了在机械减薄处理之后背面表面的示出粗糙表面的放大部分，其中，图3B和图3C示出了类似的径向位置并且示出了归因于磨削工艺的非径向分量(component)的差异，并且其中，图3D示出了不同的径向位置并且可以包括径向分量和非径向分量两者；图4A示出了依照本专利技术实施例的为了后续等离子体蚀刻处理的在等离子体室中加工晶片；图4B示出了一种依照本专利技术实施例的在静电卡盘中的加热单元的顶部剖视图；图4C示出了一种依照本专利技术实施例的多个局部的/分段的加热单元的顶部剖视图；图4D示出了一种依照本专利技术实施例的多个局部的/分段的加热单元；图5A示出了依照本专利技术实施例的在等离子体蚀刻处理结束时的晶片；图5B示出了一种依照本专利技术实施例的用于形成如上所述的半导体器件的过程流程图；图6示出了依照本专利技术实施例的对局部温度控制装置使用可替换的设计的等离子体蚀刻处理；图7A示出了一种依照本专利技术实施例的包括径向加热元件和非径向加热元件的加热单元的顶部剖视图；图7B示出了一种依照本专利技术实施例的包括非径向加热元件的加热单元的顶部剖视图；以及图8示出了一种依照本专利技术实施例的沉积系统。具体实施方式晶片在所有的正面处理完成后经常从背面进行减薄。晶片减薄为电流减少了电阻(具体地在导通状态期间(ON state)称为导通电阻(ONresistance))，并且提升了运行期间从裸片提取热。因为导通电阻十分依赖于最终裸片的厚度，因此具有垂直器件的功率应用具有更加严格的要求。因此，技术进步通过衬底厚度上的减少来驱动。然而，与减薄有关的挑战之一涉及使横穿晶片的厚度上的变化减少或最小化。在减薄期间裸片的厚度上的大变化导致导通电阻以及热提取能力的变化，并且因此导致裸片性能上的变化。常规的用来衬底减薄的方法使用机械磨削和旋转蚀刻的结合。然而，大的不均匀度可能在该减薄处理中产生。本专利技术的实施例使用基于等离子体的衬底减薄工艺来处理径向不均匀度和非径向不均匀度，使用常规减薄技术则无法达成。相应地，一个实施
例过程将使用图1-5来进行描述。其他的方法将使用图8来进行描述。本专利技术的结构实施例将使用图4、图6、图7和图8来描述。图1示出了一种依照本专利技术实施例的处于制造期间的半导体器件。参见图1，示出了在前端处理和后端处理完成之后的半导体衬底10。半导体衬底10具有形成在其中的多个半导体器件，例如，第一芯片110、第二芯片120。这些芯片中的每个芯片均可以是任何类型的芯片。例如，该芯片可以是逻辑芯片、存储芯片、模拟芯片或其他类型的芯片。该芯片可以包括多个器件，譬如，形成集成电路的晶体管或二极管，或者可以是譬如单个晶体管或单个二极管的分立器件。在一个实施例中，这些是功率芯片并且是垂直器件。在一个实施例中，半导体衬底10可以包括半导体晶片，譬如，硅晶片。例如，在其他实施例中，半导体衬底10可以包括其他半导体材料，该其他半导体材料包括合金譬如SiGe、SiC，或者化合物半导体材料譬如GaAs、InP、InAs、GaN、蓝宝石和绝缘体上硅(silicon on insulation)。在一个或多个实施例中，半导体衬底10可以包括外延层。在一些实施例中，半导体衬底10可以包括硅上氮化镓(GaN on silicon)层，或者硅上其他异质外延材料的层，或者其他衬底。参见图1，包括第一芯片110和第二芯片120的器件区105布置在半导体衬底10中。在各种实施例中，器件区105可以包括掺杂区。此外，器件区105的一些部分可以形成在半导体衬底10上。器件区105可以包括有源区，譬如晶体管的沟道区。半导体衬底10包括正面11和相对的背面12。在各种实施例中，相较于半导体衬底10的背面12，有源器件被形成为更靠近正面11。有源器件被形成在半导体衬底10的器件区105中。器件区105延伸至深度dDR，根据器件，该深度dDR是约5μm至约50μm，并且在一个实施例中是10μm。在各种实施例中，用于器件之间和/或器件与外部电路之间的耦合的所有的必要的互连、连接、焊盘等被形成在半导体衬底10的正面11之上。相应地，金属化层被形成在半导体衬底10之上。该金属化层包括一个或多个层次的金属化。金属化的每个层次可以包括埋置在绝缘层中的金属线或
过孔。该金属化层可以包括用来接触器件区并且还用于耦合芯片中的不同器件的金属线或过孔。保护层，譬如钝化层可以在进一步处理前被形成在金属化层上。该保护层可以包括氧化物、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减薄晶片的方法，所述方法包括：使用磨削工艺来减薄所述晶片，经过所述磨削处理后的所述晶片具有厚度上的第一不均匀度；以及使用等离子体工艺来蚀刻被减薄的晶片，经过所述蚀刻处理后的所述晶片具有厚度上的第二不均匀度，其中，所述第二不均匀度小于所述第一不均匀度。

【技术特征摘要】
2015.02.17 US 14/624,2051.一种减薄晶片的方法，所述方法包括：使用磨削工艺来减薄所述晶片，经过所述磨削处理后的所述晶片具有厚度上的第一不均匀度；以及使用等离子体工艺来蚀刻被减薄的晶片，经过所述蚀刻处理后的所述晶片具有厚度上的第二不均匀度，其中，所述第二不均匀度小于所述第一不均匀度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述厚度上的第一不均匀度包括第一非径向分量，其中，所述厚度上的第二不均匀度包括第二非径向分量，并且其中所述第二非径向分量小于所述第一非径向分量。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻被减薄的晶片包括：提供布置在工艺室中的加热单元的多个加热元件；将所述晶片放置在所述工艺室中，其中，所述晶片被装配在包括所述多个加热元件的所述加热单元上，其中，所述多个加热元件中的每个加热元件均被配置为独立于所述多个加热元件中的其余加热元件来被加热；在放置所述晶片后，加热所述多个加热元件中的每个加热元件，其中，所述加热被配置以降低所述第一不均匀度；以及在所述工艺室中处理所述晶片。4.根据权利要求3所述的方法，其中，处理所述晶片包括：将所述晶片暴露于等离子体。5.根据权利要求3所述的方法，其中，加热所述晶片包括：基于测得的温度变化来调节所述多个加热元件的加热电流。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述测得的温度变化是在所述工艺室中处理的先前晶片上所测得的。7.根据权利要求3所述的方法，其中，加热所述多个加热元件中的每个加热元件包括：同时地并独立地加热所述多个加热元件中的每个加热元件。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述多个加热元件中的每个加热元件电耦合至控制器，所述控制器被配置为向所述多个加热元件中的每个加热元件分别地供应变化的电流水平。9.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多个加热元件包括：沿着第一方向从所述晶片的第一边沿延伸至所述晶片的相对的第二边沿的一行分立加热元件。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多个加热元件包括：沿着第二方向从所述晶片的第三边沿延伸至所述晶片的相对的第四边沿的一列分立加热元件，其中，所述第二方向与所述第一方向垂直。11.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多个加热元件中的每个加热元件包括电阻式加热元件。12.一种蚀刻的方法包括：在工艺室中装配衬底，其中，所述衬底被装配在加热单元上，所述加热单元包括布置在平行于所述衬底的平面中的多个加热元件；加热所述多个加热元件中的每个加热元件，其中，所述多个加热元件中的每个加热元件的加热水平以非径向模式进行变化以产生从所述多个加热元件发散的非径向热分布；以及在所述加热之后，在所述工艺室中蚀刻所述衬底。13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：在所述衬底的暴露于所述蚀刻的表面上产生相应的非径向热分布。14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：在所述加热的步骤期间，同时地向所述多个加热元件中的每个加热元件供应不同的电流水平。15.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：在所述加热的步骤之前，测量所述衬底的表面温度；以及基于所测得的表面温度来对应用于所述多个加热元件中的每个加热元件的所述加热水平进行配置。16.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：在所述加热的步骤之前，根据第一加热模式来在所述工艺室中加热不同的衬底；测量所述不同的衬底的表面温度；应用与所述第一加热模式不同的第二加热模式，其中，所述第二加热模式包括与所述第一加热模式不同的非径向热分布；以及使用所述第二加热模式来加热所述衬底。17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述多个加热元件包括：沿着第一方向从所述衬底的第一边沿延伸至所述衬底的相对的第二边沿的一行分立加热元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·埃德，M·恩格尔哈特，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE