用于同时双面磨削多个半导体晶片的方法和平面度优异的半导体晶片技术

本发明专利技术的主题是一种用于多个半导体晶片的同时双面磨削的方法，其中每一半导体晶片都保持在这样的状态，其在通过旋转装置旋转的多个载具中的一个载具的镂空部分内可自由移动，并因此在摆线轨迹上移动，其中以材料去除方式在两个旋转加工圆盘之间加工半导体晶片，其中每一所述加工圆盘包括含有粘结磨料的加工层。根据本发明专利技术的方法能够通过特定运动学制造极平坦的半导体晶片，该半导体晶片同样也是本发明专利技术的主题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的主题是一种用于同时双面磨削多个半导体晶片的方法， 其中每一半导体晶片都保持在这样的状态，其在通过旋转装置旋转的多个载具(carriers)中一个载具的镂空部分(cutout)内可自由移动， 并因此在摆线轨迹上移动，其中以材料去除方式在两个旋转加工圆盘 之间加工半导体晶片，其中每一加工圆盘包括含有粘结磨料的加工层。此外，本专利技术的主题是一种具有优异的平面度的半导体晶片，其 可通过上述方法制造。
技术介绍
电子学、微电子学和微机电学要求在整体和局部平面度、单面参 考局部平面度(纳米拓扑结构)、粗糙度和清洁度方面具有极其严格 需求的半导体晶片作为初始材料(衬底)。半导体晶片是由半导体材 料制成的晶片，特别是化合物半导体，例如砷化镓，主要是元素半导 体，例如硅，偶尔用锗。如果适当，在半导体晶片用于制造元件之前， 首先在半导体晶片上制造层结构。该层结构是，例如在绝缘体上的带有器件的硅上层(绝缘体上硅结构，SOI)或者是在硅晶片上的应 变硅锗层(应变硅)或者是上述两者的结合(应变绝缘体上硅结 构，sSOI)。根据现有技术，在许多连续的工艺步骤内制造半导体晶片， 一般可将这些工艺步骤分为如下几组a) 制造单晶半导体晶锭(晶体生长)；b) 晶锭分离成单个晶片；c) 机械加工；d) 化学加工；e) 化学机械加工；f) 如果适当，制造层结构。单个步骤的结合被分配到这些组，并且它们的顺序随预定用途而 改变。此外，使用许多次级步骤，例如清洗、分类、测量、包装等。 机械加工用于去除在半导体晶锭的前期分离过程中引起的波动(undulation),例如由经过长的分离持续时间或动态自锐和自钝过程 的热漂移所引起的。此外，机械加工用于去除由粗切割过程造成的晶 态形式被破坏的表面层，并降低表面粗糙度。然而，机械加工主要用 于半导体晶片的整体均匀化。根据现有技术，此处使用各种技术，例 如研磨(lapping)(不使用磨粒的双面平面研磨)，使用杯状磨盘的单 面磨削(单面磨削，SSG)，或在两个杯状磨盘之间在正反面上同 时磨削的同时双面磨削(双面磨削，DDG)。DE 10344602 Al描述了一种结合区别于研磨的动力学和具有粘 结磨粒的优点的无约束力引导的方法。因此， 一般用多个载具在上下 加工圆盘之间移动半导体晶片。例如，两个加工圆盘具有附着于其上 的纱布。就研磨机的情况而言，在每一种情况下都具有多个用于接收 半导体晶片的镂空部分的载具通过齿环与包括内外驱动环的旋转装 置啮合，并且通过所述装置使得载具影响绕着载具轴和绕着驱动环轴 的旋转运动，因此，半导体晶片描绘了相对于同样绕其轴旋转的加工 圆盘的摆线轨迹。然而，人们发现由该方法加工的半导体晶片具有一系列缺陷，结 果所获得的半导体晶片不适用于特定要求的应用因此未示出，例如， 一般具有明显的毛边(edge roll-off)的有害的凸出厚度剖面的半导体 晶片。该半导体晶片往往还在其厚度剖面内具有不规则波动且具有大 损伤深度的粗糙表面。损伤深度应被理解为从半导体晶片表面计算到 晶格被加工所损伤(即被扰动)的深度。具有大损伤深度的粗糙半导体晶片需要复杂的再加工过程，该再 加工过程抵消了DE 10344602 Al所述方法的优点。事实上，通过普通的化学和后续化学机械加工，使凸状的半导体晶片转换成所需的平 行平面的目标形式是不可能的，或仅在高支出情况下是可能的。残留的凸面和残留的毛边在光刻器件图形化过程中导致错误的曝光，并由 此导致元件失效。因此，这种类型的半导体晶片不适于所需应用。目标因此，本专利技术的目的是提供半导体晶片，由于该半导体的几何结 构，该半导体还适于制造具有极小线宽的电子元件(设计规则)。此外，本专利技术的目的立足于在半导体晶片的制造过程中防止毛边 的出现。本专利技术的目的还立足于防止其他几何缺陷，例如，与朝向晶片边 缘的厚度逐渐减小有关的半导体晶片中心的厚度最大化或半导体晶 片中心的局部厚度最小化。解决方案通过对多个半导体晶片的同时双面磨削的第一方法实现本专利技术 的目的，其中每一半导体晶片都保持在这样的状态，其在通过旋转装 置旋转的多个载具中的一个载具的镂空部分内可自由移动，并因此在 摆线轨迹上移动，其中以材料去除方式在两个旋转加工圆盘之间加工 半导体晶片，其中每一加工圆盘包括含有粘结磨料的加工层，其中在 加工过程中保持加工间隙内的主导温度恒定。同样，通过多个半导体晶片的同时双面磨削的第二方法实现本发 明的目的，其中每一半导体晶片都保持在这样的状态，其在通过旋转 装置旋转的多个载具中一个载具的镂空部分内可自由移动，并因此在 摆线轨迹上移动，其中以材料去除方式在两个旋转加工圆盘之间加工 半导体晶片，其中每一加工圆盘包括含有粘结磨料的加工层，其中载 具绕旋转装置的中点且相对于两个加工圆盘中的每一个的每单位时 间内的转数值比单个载具绕其各自中点的转数值大。同样，通过多个半导体晶片的同时双面磨削的第三方法实现本发 明的目的，其中每一半导体晶片都保持在这样的状态，其在通过旋转装置旋转的多个载具(carriers)中一个载具的镂空部分(cutout)内 可自由移动，并因此在摆线轨迹上移动，其中以材料去除方式在两个旋转加工圆盘之间加工半导体晶片，其中每一加工圆盘包括含有粘结磨料的加工层，其中对于每径向位置r，两个加工层的理论磨损值W(r) 之差和两个加工层的磨损值的平均值之间的比值小于1/1000，其中每 一加工层的理论磨损值由下式给出-<formula>formula see original document page 10</formula>其中a表示在加工圆盘上的载具绕旋转装置中点的旋转运动的节圆 半径(pitchmdius); e表示目前所考虑的参考点和相应载具的中点之 间的距离；l(e)表示以相应载具的中点为中心的具有半径e的圆的在 半导体晶片面积内划过的弧度；r表示关于加工圆盘的中点的径向位 置；(Ti表示载具绕加工圆盘中点的旋转的角速度；o)i表示载具绕其各 自的中点的固有旋转的角速度，emin=max{0;eecc-R^t] emax=eeec+R表示 对e的积分上限和下限，其中R等于半导体晶片的半径；eee。表示在 载具内的半导体晶片的偏心率，对于上加工圆盘指数i=0或对于下加工圆盘指数i=U表示角速度CJi和COi是否与上或下加工圆盘相关。此外，通过多个半导体晶片的同时双面磨削的第四方法实现本发 明的目的，其中每一半导体晶片都保持在这样的状态，其在通过旋转 装置旋转的多个载具中一个载具的镂空部分内可自由移动，并因此在 摆线轨迹上移动，其中以材料去除方式在两个旋转加工圆盘之间加工 半导体晶片，其中每一加工圆盘包括含有粘结磨料的加工层，其中对 于每一加工层，每一径向位置r的理论磨损值沢(r)与整个加工层的平 均理论磨损值的偏差小于30%，其中每一加工层的理论磨损值由下式 给出-<formula>formula see original document page 11</formula>其中所述符号具有用于第三方法所表示的含义。最后，也通过多个半导体晶片的同时双面磨削的第五方法实现本 专利技术的目的，其中每一半导体晶片都保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于同时双面磨削多个半导体晶片的方法，其中每一半导体晶片都保持在这样的状态，即在通过旋转装置旋转的多个载具中一个载具的镂空部分内可自由移动并因此在摆线轨迹上移动，其中以材料去除方式在两个旋转加工圆盘之间加工所述半导体晶片，其中每一所述加工圆盘包括含有粘结磨料的加工层，其中在加工过程中保持加工间隙内的主导温度恒定。

【技术特征摘要】
DE 2006-7-13 102006032455.21、一种用于同时双面磨削多个半导体晶片的方法，其中每一半导体晶片都保持在这样的状态，即在通过旋转装置旋转的多个载具中一个载具的镂空部分内可自由移动并因此在摆线轨迹上移动，其中以材料去除方式在两个旋转加工圆盘之间加工所述半导体晶片，其中每一所述加工圆盘包括含有粘结磨料的加工层，其中在加工过程中保持加工间隙内的主导温度恒定。2、 如权利要求l所述的方法，其中通过测量所述加工间隙内的 温度，并根据所测量的温度改变冷却剂的流速或温度或流速和温度， 保持所述加工间隙内的主导温度恒定，在每一种情况下，所述冷却剂 流过至少一条在两个加工圆盘中的每一个加工圆盘的冷却曲径。3、 如权利要求l所述的方法，其中通过测量所述加工间隙内的 温度，并根据所测量的温度改变供给所述加工间隙的冷却润滑剂的流 速或温度或流速和温度，保持所述加工间隙内的主导温度恒定。4、 一种用于同时双面磨削多个半导体晶片的方法，其中每一半 导体晶片都保持在这样的状态，即其在通过旋转装置旋转的多个载具 中一个载具的镂空部分内可自由移动并因此在摆线轨迹上移动，其中 以材料去除方式在两个旋转加工圆盘之间加工所述半导体晶片，其中 每一所述加工圆盘包括含有粘结磨料的加工层，其中所述载具绕所述 旋转装置的中点且相对于所述两个加工圆盘中的每一个的每单位时 间内的转数值比单个所述载具绕其各自中点的转数值大。5、 如权利要求4所述的方法，其中所述半导体晶片相对于所述 两个加工圆盘经过的所述轨迹的长度近似相等。6、 如权利要求5所述的方法，其中所述半导体晶片相对于所述 两个加工圆盘经过的所述轨迹的所述长度之差和所述轨迹的所述长度的平均值的比值小于20%。7、 一种用于同时双面磨削多个半导体晶片的方法，其中每一半 导体晶片都保持在这样的状态，即其在通过旋转装置旋转的多个载具 中一个载具的镂空部分内可自由移动并因此在摆线轨迹上移动，其中 以材料去除方式在两个旋转加工圆盘之间加工所述半导体晶片，其中 每一所述加工圆盘包括含有粘结磨料的加工层，其中对于每一径向位 置r，所述两个加工层的理论磨损值W(r)之差和所述两个加工层的磨 损值的平均值之间的比值小于1/1000，其中每一所述加工层的理论磨 损值由下式给出-<formula>formula see original document page 3</formula>其中表示在所述加工圆盘上的所述载具绕所述旋转装置中点的旋 转运动的节圆半径；e表示目前所考虑的参考点和相应载具的中点之 间的距离；l(e)表示以相应载具的中点为中心的具有半径e的圆的在 所述半导体晶片区域内划过的弧度；r表示关于所述加工圆盘的中点 的径向位置；ai表示所述载具绕所述加工圆盘中点的旋转的角速度；COi表示所述载具绕其各自的中点的固有旋转的角速度，emin=max{0;eeee-R^n emax=eeee+R表示对e的积分上限和下限，其中R 等于所述半导体晶片的半径；ee(x表示在所述载具内的所述半导体晶 片的偏心率，对于上加工圆盘指数i=0或对于下加工圆盘指数i=u表示角速度CJi和(Oi是与所述上加工圆盘相关还是与所述下加工圆盘相关。8、 一种用于同时双面磨削多个半导体晶片的方法，其中每一半 导体晶片都保持在这样的状态，即其在通过旋转装置旋转的多个载具 中一个载具的镂空部分内可自由移动并因此在摆线轨迹上移动，其中 以材料去除方式在两个旋转加工圆盘之间加工所述半导体晶片，其中 每一所述加工圆盘包括含有粘结磨料的加工层，其中对于每一所述加工层，每一径向位置r的理论磨损值诉(r)与整个所述加工层的平均理 论磨损值的偏差小于30%,其中每一所述加工层的理论磨损值由下式 给出聊)=<formu...

【专利技术属性】
技术研发人员：G皮奇，M克斯坦，Had施普林，
申请(专利权)人：硅电子股份公司，彼特沃尔特斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]