同时研磨多个半导体晶片的方法技术

本发明专利技术涉及一种同时双侧研磨多个半导体晶片的方法，其中每个半导体晶片以自由运动的方式位于通过转动设备带动旋转的多个转盘之一的挖去部分中，并由此在摆线轨迹上运动，其中，所述半导体晶片在两个旋转的环形工作盘之间以去除材料的方式加工，其中每个工作盘包括含有粘合磨料的工作层，其中在研磨期间确定工作层之间形成的工作间隙的形状，并且根据测得的工作间隙的几何特征对至少一个工作盘的工作面进行机械改变或热改变，以使工作间隙具有预定的形状。本发明专利技术还涉及一种方法，其中在加工期间，半导体晶片以其面的一部分临时离开工作间隙。本发明专利技术此外还涉及一种方法，其中转盘完全由第一材料构成，或者转盘的第二材料完全的或部分由第一材料覆盖，使得在研磨期间只有第一材料与工作层进行机械接触，且第一材料与工作层之间不存在任何会降低磨料锋利度的相互作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种同时双侧研磨多个半导体晶片的方法，其中每个半导体晶片以自 由运动的方式位于通过转动设备带动旋转的多个转盘之一的挖去部分中，并由此在摆线轨 迹上运动，其中，在所述半导体晶片两个旋转的环形工作盘之间以去除材料的方式加工，其 中每个工作盘包括含有粘合磨料的工作层。
技术介绍
电子技术、微电子技术和微电子机械技术需要半导体晶片作为原材料(基体)，其 极端要求为整体或局部平整度、相对前侧的局部平整度(纳米拓扑)、粗糙度、洁净度以及 不含有杂原子，特别是不含金属。半导体晶片是由半导体材料制成的晶片。半导体材料是 化合物半导体如砷化镓，或者元素半导体如主要的硅、有时是镓，或者是它们的层结构。层 结构例如是绝缘的中间层上的承载构件的硅上层(“绝缘体之上的硅”，S0I)，或者是硅/ 锗中间层之上的晶格变形的硅上层，其中锗的比例在硅基体上向上层增加(“变形的硅”， s-Si)，或者是二者的结合(“绝缘体上的变形硅”，sSOl)。用于电子元件的半导体材料优选是单晶形式的，而用于太阳能电池(光电池)的 则优选是多晶形式的。根据现有技术，为了生产半导体晶片，要生产半导体晶锭，其通常通过多线锯(“多 线切片”，MWS)首先被分成薄晶片。接下来进行一个或多个加工步骤，这些步骤通常分类为 以下组群a)机械加工；b)化学加工；c)化学机械加工；d)适当时制备层结构。上述组群中的各独立步骤的组合以及顺序根据实际应用改变。还进一步使用了多 样的次级步骤，例如边缘加工、清洗、分类、测量、热处理、包装等等。现有技术的机械加工步骤是粗磨(成批同时双侧粗磨多个半导体晶片)、单侧 夹紧工件地单面研磨单个的半导体晶片(通常以逐次双侧研磨的方式进行，“单侧研磨”， SSG ；“逐次SSG”)，或者是单个半导体晶片在两个研磨盘中间的同时双侧研磨(同时“双盘 研磨”，DDG)。化学加工包括蚀刻步骤，例如在浴室中进行的碱性、酸性或酸碱结合的蚀刻，如果 适当的话，在移动半导体晶片和蚀刻浴(“层状流动蚀刻”，LFE)时、通过将蚀刻剂引入晶片 中心并通过晶片旋转使之径向甩出来进行的单侧蚀刻(“旋转蚀刻”)、或者在气相中蚀刻。化学机械加工包括抛光法，在该方法中，通过半导体晶片和抛光布之间在力作用下的相对运动、并通过提供抛光浆料(例如碱性硅溶胶)来达到去除材料的目的。现有技术中描述了成批双侧抛光(DSP)以及成批和单个晶片的单侧抛光(在抛光加工期间，通过 真空、粘接或粘合而将半导体晶片安装在支撑体的一侧)。层结构可能的最终产品通过外延淀积、通常是气相、氧化、蒸汽沉积(例如金属 化)等等来进行。为了生产特别平的半导体晶片，进行如下的加工步骤是特别重要的半导体晶片 在尽可能无强制力、“自由浮动”、无力锁合或形状锁合的夹紧的情况下进行加工(“自由浮 动加工”，FFP)。在MWS中，通过例如热漂移或交变负载产生的表面不平整通过FFP被特别 迅速地去除，并且几乎没有材料损耗。现有技术中已知的FFP包括粗磨、DDG和DSP。特别有利的是，在加工工序开始时利用一种或多种FFP，也就是说通常利用机械的 FFP，这是因为，利用机械加工，可特别迅速和经济地实现最少的完全去除不平整所需的材 料，并且，这样就避免了在材料的高去除情况下的化学加工或化学机械加工的优先蚀刻的 缺点。但是只有在FFP方法以同样的节奏实现由载荷到载荷的基本连续加工时，才能够 达到上述的优点。这是因为，调整(setting)、修整(truing)、磨锐(dressing)过程可能需 要的或变换工具而频繁需要的中断导致不可预知的“冷启动”影响，这种影响使该方法期望 的特征无效，并对节约成本方面产生相反的影响。随着松散提供的粗磨颗粒的滚动，易碎的被磨蚀材料被去除，因此粗磨产生很高 的损伤深度和表面粗糙度。这需要复杂的后续加工，以去除这些被损伤的表面层，由此粗磨 的优点又一次被无效。而且，在由半导体晶片的边缘向中心转移期间由于被提供的颗粒的 锋利度的损耗和损失，粗磨经常会产生具有不利的凸形厚度分布曲线的半导体晶片，这样 的半导体晶片具有减小的边缘厚度(晶片厚度的“边缘下降”)。由于运动学的原因，原则上DDG会导致半导体晶片中心处(“研磨中心点”)更 高的材料去除，并且特别是在研磨盘直径较小的情况下，这是DDG方法中在结构上优选的， DDG同样导致晶片厚度的边缘下降，以及径向对称的各向异性的加工轨迹，这些轨迹使半导 体晶片变形(“变形引起的翘曲”)。DE10344602A1公开了一种机械FFP方法，其中多个半导体晶片分别处于通过环 状的外部和内部驱动环进行旋转的多个转盘之一的挖去部分中，并由此保持特殊几何轨迹 上，并且所述半导体晶片在两个涂覆有粘合磨料的旋转工作盘之间以去除材料的方式加 工。如在例如US6007407中描述的，粘合磨料由粘合于所用设备工作盘的薄膜或“布”构成。但是已经发现，通过这方法加工的半导体晶片具有一系列的缺点，并且结果是所 得到的半导体晶片并不适用于特别应用的需求已经证实，例如，通常这样得到的半导体晶 片具有不利的凸形厚度分布曲线、并具有显著的边缘下降。半导体晶片在其厚度分布曲线 上通常还具有不规则的起伏、以及带有很大损伤深度的粗糙表面。由于破坏深度很大，迫使 必须进行复杂的后续加工，这就使DE10344602A1中所述方法的优点都失效了。在光刻设备 的图案化期间，残余的凸形和残余的边缘下降导致错误的曝光，并因此导致元件的失效。这 种类型的半导体晶片因此不适合于应用需求。已经进一步所示为，特别是当使用特别优选的研磨金刚石时，现有技术已知的转 盘材料要经受这种高的磨耗，所产生的这种磨耗对工作层的切削能力(锋利度)产生不利的影响。这导致转盘的使用寿命不经济的缩短，并使得必须对工作层经常进行非生产性的 筛查。此外，已经证实，由金属合金、特别是不锈钢构成的转盘，例如根据现有技术在粗磨中 所用的转盘，这种转盘在前述情况中具有低磨耗的优点，但是其特别不适于实施本专利技术的 方法。举例说明，在使用(不锈)钢转盘时，碳在铁/钢中的高可溶性导致金刚石发生快速 的脆化和钝化，而金刚石是优选用在根据本专利技术的方法中作为工作层的研磨料的。此外， 还在半导体层上观察到不期望形成的碳化铁和氧化铁沉积物。已表明，通过压力诱导的强 迫磨损来迫使钝工作层自动磨锐的高研磨压力是不适合的，这是由于半导体晶片会因此变 形，且FFP的优点失效。此外，全部研磨颗粒重复出现的脱落导致半导体晶片不期望的高粗 糙度和破坏。转盘自身的重量导致上部和下部工作层的钝化程度不一，并因此导致半导体 晶片正面和背面的粗糙度和破坏程度不一。已表明，半导体晶片由此变为不对称的起伏，也 就是说“弯曲”和“翘曲”都具有不期望的高位值(变形引起的翘曲)。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种半导体晶片，这种半导体晶片由于其几何特征， 还适于生产具有很小线宽(“设计尺度”)的电子元件。特别地，本专利技术的目的被设定用于 避免几何缺点，例如，与朝向晶片边缘厚度连续减小、边缘下降有关的在半导体晶片中心的 厚度最大值，或者半导体晶片中心局部厚度最小。此外，本专利技术的目的被设定为避免半导体晶片过度的表面粗糙和损伤。特别地，所 述目的在于制造具有低弯曲和翘曲的半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同时双侧研磨多个半导体晶片的方法，其中每个半导体晶片以自由运动的方式位于通过转动设备带动旋转的多个转盘之一的挖去部分中，并由此在摆线轨迹上运动，其中，所述半导体晶片在两个旋转的环形工作盘之间以去除材料的方式加工，其中每个工作盘包括含有粘合磨料的工作层，其中转盘完全由第一材料构成，或者转盘的第二材料完全或部分被第一材料覆盖，以使在研磨期间只有第一材料与工作层进行机械接触，且第一材料与工作层之间不存在任何会降低磨料锋利度的相互作用。

【技术特征摘要】
DE 2007-3-19 102007013058.0一种同时双侧研磨多个半导体晶片的方法，其中每个半导体晶片以自由运动的方式位于通过转动设备带动旋转的多个转盘之一的挖去部分中，并由此在摆线轨迹上运动，其中，所述半导体晶片在两个旋转的环形工作盘之间以去除材料的方式加工，其中每个工作盘包括含有粘合磨料的工作层，其中转盘完全由第一材料构成，或者转盘的第二材料完全或部分被第一材料覆盖，以使在研磨期间只有第一材料与工作层进行机械接触，且第一材料与工作层之间不存在任何会降低磨料锋利度的相互作用。2.权利要求1的方法，其中所述第一材料具有高耐磨性。3.权利要求1或2的方法，其中所述第一材料中不含有玻璃纤维、碳纤维和陶瓷纤维。4.权利要求1或2的方法，其中所述第一材料含有一种或多种以下物质聚氨酯(PU)、 聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、硅、橡胶、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺 (PA)和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、环氧树脂和酚醛树脂、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、聚醚醚酮(PEK)、聚甲醛/聚缩醛(PON)、聚砜(PSU)、聚亚苯基砜(PPS)和聚亚乙基 基砜(PES)。5.权利要求1至3之一的方法，其中所述第一材料含有一种或多种以下物质热塑弹 性体形式的聚氨酯(TPE-U)、硅橡胶、硅树脂、硫化橡胶、丁二烯-苯乙烯橡胶(SBR)、丙烯腈 橡胶(NBR)、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、氟橡胶、部分结晶或无定形聚对苯二甲酸乙二 酯(PET)、聚酯系或共聚酯系热塑性弹性体(TPE-E)、聚酰胺、聚烯烃和聚氯乙烯(PVC)。6.权利要求1至5之一的方法，其中所述转盘具有由第一材料构成的涂层和由第二材 料构...

【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]