薄基片支持器制造技术

用于支持半导体基片的设备包括附着到包括冷却系统和电连接装置的处理室上的样品架。该设备进一步包括通过静电方式或者夹子固定到样品架并且与样品架电连接和热连接的中间部件。中间部件是可拆装的，其具有足够的硬度以允许对其支持的减薄的基片进行操作并且其包括基座，该基座包括具有比基片高的导电率的第一材料。覆盖该基底的第一层包括具有高介电强度的第二材料。将第一和第二电极设置在第一层上。覆盖第一层和电极的第二层包括具有高介电强度的第三材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体基片的等离子处理，特别地涉及蚀刻和/或等离子沉积。更准确地，本专利技术涉及用于厚度小于500μm的基片的支持器。
技术介绍
在半导体工业中，对晶片形式的基片进行处理代表了制造过程中的一个重要方面。在将集成电路生成在厚半导体基片晶片，例如硅晶片上之后，后者需要通过机械动作将其减薄到它们的应用所要求的厚度。减薄具有两个结果a)减薄到厚度为100μm量级或更少，原先刚性的基片变成柔性并且因此非常难以处理。b)机械动作将材料的结构改变到10μm到30μm的深度单晶体的基片结构变成无定形的。减薄的基片从而必须经受后续的处理以消除该层。在现有技术的一个减薄方法中，在其上已生成集成电路的晶片的前表面被塑料材料膜所覆盖。晶片然后被引入到磨床中，在该磨床中由机械动作将该晶片的后表面减薄。减薄的晶片然后通过机械的或者化学的抛光动作经受第二次处理，以去除已经被减薄改变的表面层。在上面两个步骤之后，半导体基片的减薄的表面被固定到一个支持器上，其中该支持器包括由金属框架支持的塑料材料膜。然后从基片的前表面上去除塑料材料膜。所支持的膜/基片组件然后被引入到锯床，其中锯刃经过所有切割线穿透整个基片的厚度，以便个体化仍固化到塑料材料膜的电路。然后，从锯床上去除所支持的膜/基片组件，并且电路已经安装到其封装中。该方法的主要缺点在于其会在电路的边缘产生硅碎片。这些由锯刃所产生的碎片会导致一些最后能够破坏电路的缺陷。上面方法的变形，称为“研磨划片(DBG)”或者“减薄划片(DBT)”，减少了由锯刃所产生的缺陷的数量，但是不能完全消除它们。在减薄操作之前，厚半导体基片晶片从其前表面被部分地锯开，其中锯刃穿透到基片中的深度仅比基片的最终厚度稍大。晶片的前表面然后由保护性的塑料材料膜覆盖并且将厚晶片引入到磨床中，以通过机械动作将其减薄一直到锯切割的底部。电路从而被分开并且保留减薄的基片晶片的形式，其中减薄的基片晶片然后被机械地或者化学地抛光以去除已经变为无定形的层。随后引入了一种新的技术，其包括将用来机械分离电路的锯替换为在电路之间加工或者等离子蚀刻一个沟槽。等离子蚀刻是一种需要通过物理化学现象来去除材料的动作，因此不会产生机械导致的缺陷。因此该操作可以导致最少的缺陷。无论在减薄之前或减薄之后，等离子蚀刻都可以有利地代替用于分离电路的锯刃，并且也可以代替用于去除在通过研磨的减薄之后已经变为无定形的硅层的抛光技术。在等离子蚀刻技术中，一个光刻步骤应用到半导体基片的一个表面上，从而划分出要被暴露给等离子的区域，并且因此从那些由光敏树脂掩膜保护而不受等离子蚀刻的部分中蚀刻出来。半导体基片放置在位于封罩中的样品架中。在封罩内在包含如SF6的氟化物的低压气体中产生等离子。同时，对样品架进行负极化以加速正离子对基片表面的轰击，这加速了材料的蚀刻并且加强了蚀刻的垂直性。在蚀刻过程中，对基片加热，从而增加了其表面的温度。为了避免损坏基片中的光敏树脂蚀刻掩膜和电子电路，基片必须在整个蚀刻操作中被冷却以保持其温度低于80摄氏度到100摄氏度。为了冷却基片，其通过机械的或者静电的方式与带有冷却系统的样品架的表面保持接触，并且将氦气注入到样品架的上表面和基片的下表面之间。气体把热从基片传导到样品架。为了有效导热，氦气的压力必须大于大约10毫巴。尽管这个压力在厚基片的情况下不会引起问题，但是它会使减薄的基片晶片变形，特别地当它们包括个体化电路时。因此在减薄之后将基片晶片可逆地固定到刚性的支持器上是非常重要的。第一个技术是使用粘性的聚合物膜将减薄的基片晶片固定到刚性的支持器上。已经建议了通过具有在受到高温时会失去其粘性的特性的膜(称作热胶带)将减薄的基片固定到具有标准厚度的半导体基片上，这应该使得能够得到个体化的电路。实际上，将电路从它们的支持器上分离而完全不破坏它们是非常困难的，膜一旦被加热将保持比薄硅的机械力更大的粘力。还已经设想了通过具有当其通过石英被紫外线辐射时会失去其粘性的特性的膜(称作UV胶带)将减薄的基片固定到厚为大约1mm的刚性的石英片上。这种技术具有两个主要的缺点。首先，与硅(156W/m.K)相比，石英是非常差的热导体(其导热率是1W/m.K)。因此，其热阻因此非常的高，并且硅基片的表面迅速地达到超过80摄氏度到100摄氏度的温度。唯一的解决方法是降低蚀刻的速度，这又降低了生产率。石英还是电绝缘的，这意味着基片不能通过静电方式保持在样品架上。第二个技术包括通过静电方式将减薄的基片晶片固定到移动架上。文件US-2002/110,449建议将基片固定到可传送的支持器上，且该基片在处理步骤期间及不同处理步骤之间保持固定在支持器上。该支持器包括陶瓷形式的介电材料，例如石英，玻璃，铝或者钛氧化物，以及钡钛酸盐。其集成了用于产生和积累能够产生静电力的电荷的电路。这个系统具有两个主要的缺点。首先，0.3毫米到2.5毫米厚的陶瓷具有高热阻。如果可传送的支持器通过机械方式固定到样品架上，氦气的压力将使得薄陶瓷在其中心变形。变形会引起不均匀的热传导(更多的热被传导到中心)，并且引起非常高的风险使遭受变形的硅基片恶化。因此，在下一个处理步骤之前将电极充电，仅当积累在电极中的电荷在整个操作过程中保持在那里时，静电系统才能够工作。在在真空中的在使用等离子媒质干蚀刻以及在从30kHz到13.56MHz的频率交替基片极化的操作的当前条件下，没有永久加电的电极会放电，导致基片中保留的静电力的损失。文件US-2004/037,692描述了一种移动基片架，用于防止其中基片的温度能够超过400摄氏度(例如，在其后表面上沉积金属或者将基片焊接到基座上)的基片处理。基片架包括基座，基座优选地包括其热导率不是很高且覆盖了一层绝缘材料(SiO2，Si3N4)的陶瓷半导体材料(AlO2，Kapton，SiC)。该被设计为在高温时使用的基片架不能有效地冷却基片以保持其温度低于80摄氏度。还有，基片通过在处理过程中不需要外部供电的静电系统固定到基片架上。该系统包括布置在由包含移动离子(硼硅酸盐玻璃)或者具有高介电常数(钡钛酸盐或者锶钛酸盐)的材料所组成的功能层里的金属电极。为了固定基片，将电压加载到两个电极的端子。移动离子被加载的电场所转移并且产生单独的电偶极子。由电偶极子产生的多个单独电场的总和产生了高电场，该高电场在消除电压后还能继续保持。正是这个保持的电场在处理期间将基片固定到基片架上。在真空等离子媒质中的且在从30kHz到13.56MHz的频率上基片交替极化的干蚀刻操作的当前条件下，这个解决方案不能使用，因为交替电压的结果是翻转了电偶极子，从而取消了固定基片的电场，该基片也不能再固定在基片架上。美国专利6,268,994公开了一个适于支持样品的夹盘，其带有冷却系统并且包括两个部分，一个导电基座和一个框架，它们通过插入在导电基座的开孔中的栓紧固在一起。这两部分电连接并热连接。导电基座和框架之间的结合可以通过环氧胶，导热的油脂或钎焊来实现。样品静电地固定在基座上，其中基座包括由第一绝缘层，导体层和第二绝缘层依次覆盖的导体部分。该夹盘不能解决操作薄的或者易碎的样品的问题。
技术实现思路
本专利技术建议的设备不具有现有技术设备的缺点，并且适于支持减薄半导体基片晶片以在使用等离子媒质本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于支持半导体基片的设备，所述设备包括：样品架，附着到包括冷却系统以及电连接装置的处理室，其中所述设备进一步包括中间部件，其由静电方式或者借助于夹子固定到所述样品架并且与所述样品架建立电连接和热连接，所述中间部件是可拆装的，具有足够的硬度以允许对其支持的减薄的基片进行的操作，并且包括：－包括具有比所述基片更高导电率的第一材料的基座，－覆盖所述基座的第一层，其包括具有高介电强度的第二材料，－设置在所述第一层的第一电极和第二电极，以及－覆盖所述第一 层和所述电极的第二层，其包括具有高介电强度的第三材料。

【技术特征摘要】
FR 2004-9-8 04519921.用于支持半导体基片的设备，所述设备包括样品架，附着到包括冷却系统以及电连接装置的处理室，其中所述设备进一步包括中间部件，其由静电方式或者借助于夹子固定到所述样品架并且与所述样品架建立电连接和热连接，所述中间部件是可拆装的，具有足够的硬度以允许对其支持的减薄的基片进行的操作，并且包括-包括具有比所述基片更高导电率的第一材料的基座，-覆盖所述基座的第一层，其包括具有高介电强度的第二材料，-设置在所述第一层的第一电极和第二电极，以及-覆盖所述第一层和所述电极的第二层，其包括具有高介电强度的第三材料。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一材料为金属。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述电极是金属的。4.根据权利要求2和3所述的设备，其中从铜和铝中选择所述金属。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一电极和第二电极的每一个具有各自的延长部分，该延长部分由所述第一层覆盖，将其与所述基座隔开，并且穿过所述基座直至其后表面，以便定义两个电接触点。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二材料为铝的氧化物。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述第三材料为柔性聚合物。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一电极基本上采用盘状，并且所述第二电极基本上采用围绕所述第一电极的环状。9.根据权利要求1所述的设备，其中在所述中间部件和所述样品架之间形成增压的氦气膜。10.根据权利要求1所述的设备，其中在所述中间部件和所述基片之间形成增压的氦气膜。11.根据权利要求1所述的设备，其中所述中间部件通过夹子固定到所述样品架。12.根据权利要求11所述的设备，其中所述中间部件为直径大于所述基片的盘。13.根据权利要求11或12所述的设备，其中所述基座至少有1毫米厚。14.根据权利要求1所述的设备，其中所述中间部件通过静电...

【专利技术属性】
技术研发人员：米歇尔皮埃什，格扎维埃吉尚拉，
申请(专利权)人：阿尔卡特公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]