应用于薄SIC晶片以进行应力释放和损伤恢复的CMP工艺制造技术

本公开的各实施例总体上涉及应用于薄SIC晶片以进行应力释放和损伤恢复的CMP工艺。一种化学机械抛光(CMP)工艺应用于厚度为200μm以下的碳化硅晶片，该CMP工艺包括以下步骤：将晶片布置在CMP处理装置的支撑头上，晶片具有彼此相对的正面和背面，正面容纳至少一个电子组件并且被耦合到支撑头；将抛光浆液输送到晶片上，其中抛光浆液具有在2

【技术实现步骤摘要】
应用于薄SIC晶片以进行应力释放和损伤恢复的CMP工艺


[0001]本公开涉及应用于薄碳化硅晶片的化学机械抛光CMP工艺。

技术介绍

[0002]众所周知，集成电路是通过交替沉积和去除属于硅和碳化硅晶片的层来制造的；这样的层可以是导电的、半导体的或绝缘的。
[0003]一个制造步骤涉及晶片减薄，以确保最佳器件性能，通常是在器件导电时降低电阻(R
on
电阻)。减薄过程通常通过衬底的机械磨损(研磨过程)来执行。
[0004]在SiC晶片上，研磨过程可能导致深亚表面损伤，并且伴随裂纹和位错，这些损伤会在碳化硅表面上延伸1
‑
3μm。
[0005]由晶片表面上的压应力引起的晶片翘曲也是研磨技术的减薄过程的直接结果。减薄过程产生的应力和裂纹的持续存在会增加晶片翘曲，从而使管芯变得易碎，影响机械强度和管芯产量。

技术实现思路

[0006]本公开提供了一种应用于薄碳化硅晶片的CMP工艺，该工艺克服了现有解决方案的缺点。
[0007]根据本公开，一种CMP工艺应用于碳化硅晶片。例如，CMP工艺应用于具有180μm或180μm以下的厚度的碳化硅晶片。CMP工艺可以释放薄晶片的应力，并且恢复表面损伤或裂纹。CMP工艺在SiC晶片的背面进行，其具有已经加工的正面，例如，电子组件集成在正面处。
附图说明
[0008]为了更好地理解本公开，现在将纯粹通过非限制性示例并且参考附图描述其一些实施例，在附图中：
[0009]图1示出了CMP装置的示意性实现；以及
[0010]图2示出了根据本公开的CMP处理期间晶片的一部分。
具体实施方式
[0011]应力消除步骤能够恢复原始(预研磨)晶片表面，并且从而将晶片翘曲恢复到原始预研磨值，这种能力可以提高碳化硅材料质量，并且从而提高集成在其中的器件的电气和机械质量。
[0012]本专利技术人研究了使用热处理(例如，退火)恢复研磨损伤；然而，由于热约束，这种解决方案并不令人满意，在某些情况下，例如，当晶片已经加工以至少部分制造电子器件时，热约束将温度限制在1000℃以下。这种热预算无法保证SiC晶片表面恢复。
[0013]对于允许晶片的局部表面加热的激光退火，也可以做同样的考虑；激光辐照引起的热应力是导致晶体重新布置的原因，在退火(例如，热应力)区域与未退火区域之间的激
光处理过程中，由于热梯度板条箱，产生了新的晶体缺陷和可能的裂纹。
[0014]因此，应力释放对于SiC晶片来说是一个特别关键的步骤，它具有低断裂韧性和极度脆性、高硬度和显著的化学惰性。随着SiC具有减小的衬底厚度，例如低于180μm，这些问题变得更加严重。
[0015]在本公开的一个实施例中，提出了一种CMP(化学机械抛光)工艺。
[0016]参考图1，示意性地示出了CMP装置10。
[0017]CMP装置10包括抛光头14，抛光头14被配置为在CMP工艺中支撑、携带或保持晶片20(此处为碳化硅)。抛光垫16布置在支撑压板17之上。例如，抛光垫16为聚氨酯。抛光头14和抛光垫16彼此面对。
[0018]抛光头14和压板17的旋转都是可控制的，如箭头19a、19b所示，以用于执行CMP工艺。压板17的旋转导致抛光垫16的对应旋转，并且抛光头14的旋转导致晶片20的对应旋转。
[0019]还提供了浆液输送系统18，浆液输送系统18被配置为以本身已知的方式向抛光垫16上提供基本均匀的浆液层(例如，化学机械磨料)。抛光后的检测和工艺控制设备、废物处理和测试设备等也可以是CMP装置10的一部分。
[0020]待处理的SiC晶片20具有彼此相对的正面20a和背面(或底面)20b。如下文更好地讨论的，在一些实施例中，正面20a已经经过加工以制造一个或多个电子器件或其部件，例如通过注入掺杂剂种类、生长或沉积导电或绝缘层等。背面20b已经经过研磨工艺，以将晶片20的厚度减至200μm以下。在一些实施例中，CMP工艺应用于底面20b。
[0021]在CMP工艺中，由位于正面20a的抛光头14支撑/固定的晶片20被抛光头14抵靠抛光垫16按压以处理表面20b。例如，晶片20是碳化硅(SiC)，并且具有180μm或180μm以下的厚度，例如在40μm至180μm之间，并且在例如100μm以上。例如，SiC晶片20的制造厚度约为350μm
‑
500μm；如前所述，为了实现180μm以下的厚度，执行研磨步骤。
[0022]如图2所示，晶片20的正面20a可以已经经过加工以至少部分形成电子组件或器件或任何其他电气结构。晶片20的背面20b是通过研磨工艺处理(并且因此，由于研磨工艺而出现缺陷/裂纹)并且根据本公开要通过CMP工艺进一步处理的一面。
[0023]在一些实施例中，根据本公开的CMP工艺使用以下参数和设置来执行。
[0024]抛光垫速度和晶片速度
[0025]抛光垫速度会影响晶片20与抛光垫16之间化学产品和反应物的进出。晶片速度会影响磨料通过晶片20的速度。
[0026]抛光垫的转速被设置在30rpm
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180rpm的范围内，在一些实施例中，被设置在30rpm
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70rpm之间。
[0027]晶片转速由载体14的转速定义，并且被设置在30rpm
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180rpm的范围内，在一些实施例中，在30rpm
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60rpm之间。
[0028]在一个实施例中，晶片20(例如，载体14)和抛光垫16转向相同旋转方向；在其他实施例中，其中晶片20(例如，载体14)和抛光垫16可以转向相对方向。
[0029]抛光压力
[0030]抛光头14对抛光垫16施加压力，晶片20位于其间。
[0031]在此过程中，施加在晶片20的表面20b的不同区域上的压力可以不同，但不一定不同。压力被设置在5kPa至20kPa之间的范围内。
[0032]抛光时间和材料去除率
[0033]抛光时间对材料去除率有影响。抛光时间的选择取决于加工质量要求和/或待去除材料的数量(厚度)。如果抛光时间过长，则抛光浆液中的磨料可能会对加工表面造成二次伤害。
[0034]在一个实施例中，在背面20b处除去的SiC的厚度在1μm
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3μm的范围内；因此，抛光时间/去除率相应地设置以实现该目标。
[0035]本专利技术人确定，在一些实施例中，去除约3μm的SiC材料足以去除处理表面(在该示例中为表面20b)处的所有缺陷和裂纹。
[0036]浆液类型
[0037]磨料浆液是基于其pH特性而选择的。在本工艺中，浆液的pH值被选择为在2
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3(酸性)的范围内(包括端点)。
[0038]在一个可能的实施例中，浆液流速小于100ml/min。
[0039]去除率可以自由设置，例如等于或高于1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对碳化硅晶片执行化学机械抛光CMP工艺的方法，包括：将所述晶片布置在CMP处理装置的支撑头上，所述晶片具有彼此相对的正面和背面，所述正面容纳至少一个电子组件并且被耦合到所述支撑头；将抛光浆液输送到所述晶片上，其中所述抛光浆液具有在2至3之间的范围内的pH值；通过经由所述支撑头在所述CMP装置的抛光垫上施加5kPa至20kPa的范围内的压力，抵靠所述抛光垫按压所述晶片的所述背面；将所述抛光垫的转速设置在30rpm至180rpm之间的范围内，并且将所述抛光头的转速设置在30rpm至180rpm之间的范围内；以及将CMP工艺温度设置并且维持为等于或低于50℃。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述抛光浆液的流速小于100ml/min。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述抛光浆液是氧化铝基的。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述CMP工艺被执行，直到厚度在1μm至3μm之间的材料从所述晶片的所述背面被去除。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述抛光垫的旋转方向被设置为与所述支撑头的旋转方向相同。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述抛光垫的转速被设置在30rpm至70rpm之间的范围内，并且所述抛光头的转速被设置在30rpm至60rpm之间的范围内。7.一种化学机械抛光CMP方法，包括：抵靠抛光垫按压碳化硅晶片的表面；以及通过使用抛光浆液和抛光温度旋转所述抛光垫来抛光所述碳化硅晶片的所述表面，其中：所述抛光浆液具有在2至3之间的范围内的pH值；所述抛光垫上的压力在5kPa至20kPa之间的范围内；所述抛光垫的转速在30rpm至180rpm之间的范围内；以及所述抛光温度等于或低于50℃。8.根据权利要求7所述的CMP方法，包括以30rpm至180rpm之间的范围内的转速旋转所述碳化硅晶片。9.根据权利要求7所述的CMP方法，其中所述抛光浆液以小于100ml/min的流速被...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：