[发明专利]双面抛光半导体晶片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及双面抛光半导体晶片的方法。

背景技术

根据现有技术，在对从单晶切割的半导体晶片实施研磨、清洁和蚀刻步骤之后，通过抛光对半导体晶片的表面实施磨光。

在单面抛光(简写为SSP)的情况下，在加工期间半导体晶片背面利用粘合剂、通过真空或利用粘结而固定在载盘上，并在另一面上进行抛光。

在双面抛光(DSP)的情况下，半导体晶片松散地插入薄的载体盘内，并在均覆盖有抛光垫的上下抛光盘之间以“自由浮动”的方式同步地抛光正面和背面。该抛光法是在送入抛光剂悬浮液(浆料)的情况下进行的，其通常是基于硅溶胶。在DSP的情况下，同时同步地抛光半导体晶片的正面和背面。

DE 100 07 390 A1公开了一种适合的双面抛光机。

在现有技术中同样已知所谓的利用牢固粘结的磨料进行的抛光(固定磨料抛光“Fixed Abrasive Polishing，FAP”)，其中半导体晶片在抛光垫上进行抛光，与DSP抛光垫或CMP抛光垫不同该抛光垫包含粘结在抛光垫中的研磨剂(“固定磨料”或FA垫)。在FAP的情况下原则上可以省略掉如在DSP时添加抛光剂悬浮液。

例如德国专利申请DE 10 2007 035 266 A1描述了一种用于抛光由硅材料组成的基底的方法，其包括两个利用FA垫的抛光步骤，其区别在于，在一个抛光步骤中将包含固体形式的未粘结的研磨剂的抛光剂悬浮液引入基材与抛光垫之间，而在第二抛光步骤中用不含固体的抛光剂溶液代替抛光剂悬浮液。

在DSP或FAP之后，半导体晶片的正面通常以无光雾的方式进行抛光。这是利用更柔软的抛光垫借助碱性抛光溶胶进行的。在文献中通常将该步骤称作CMP抛光。例如US 2002/0077039和US 2008/0305722公开了CMP法。

在DSP的情况下，半导体晶片位于通常比半导体晶片更薄的载体盘中。DE 199 05 737 A1请求保护一种双面抛光法，其中半导体晶片的初始厚度比载体盘厚度大20至200μm。这涉及以“凸起”的方式抛光半导体晶片。载体盘在双面抛光的情况下的厚度通常为400至1200μm。

位于下抛光盘上的抛光垫通常与待抛光的半导体晶片正面接触，而半导体晶片的背面与位于上抛光盘上的抛光垫接触。

DE 100 04 578 C1建议针对上抛光盘和下抛光盘使用不同的抛光垫。粘结在上抛光盘上的抛光垫遍布沟槽网络，而粘结在下抛光盘上的抛光垫不具有此类纹理而是具有光滑表面。

通过上抛光垫的纹理实现所用抛光剂分布的改善。抛光剂通常从上向下送入。因此，抛光剂流动通过上抛光垫的沟槽，然后从上抛光垫通过载体盘中的切口或开口流向下抛光垫或半导体晶片的正面。

此外，上抛光垫的沟槽避免了半导体晶片的背面粘结在上抛光垫上。根据DE 100 04 578 C1，上抛光垫包括区块尺寸为5mm×5mm至50mm×50mm且沟槽宽度和深度为0.5至2mm的沟槽的棋盘状均匀排列。通过该排列方式在优选为0.1至0.3bar的抛光压力下进行抛光。

然而，根据DE 100 04 578 C1的规定导致半导体晶片在相对的面(背面和正面)的外部边缘处不对称抛光去除材料的情况。

已发现发生所谓的塌边现象(Edge Roll-Off，边缘厚度减小)，该现象在半导体晶片的正面比背面更加明显。

发明内容

本发明的目的是避免在DSP的情况下半导体晶片的边缘区域内不对称的抛光去除材料的情况。

本发明的目的是通过双面抛光半导体晶片的方法实现的，其包括在覆盖有第一抛光垫的上抛光盘与覆盖有第二抛光垫的下抛光盘之间对位于载体盘的切口中的半导体晶片进行同步双面抛光，其中在抛光期间位于载体盘中的半导体晶片的一部分面积暂时地突出于由上抛光盘和下抛光盘形成的加工间隙，其中这两个抛光垫均匀分布有宽度和深度为0.5至2mm的沟槽，从而在抛光垫上形成正方形区块的棋盘状分布，其中位于上抛光盘上的第一抛光垫具有大于20mm×20mm的区块，而位于下抛光盘上的第二抛光垫具有小于或等于20mm×20mm的区块，其中这两个抛光垫在区块上含有选自硅、铝和铈的元素的氧化物的、平均尺寸为0.1至1.0μm的磨料，其中在抛光期间送入不含固体且pH值能够通过相应地添加碱性组分而在11至13.5的范围内改变的抛光剂溶液，其中在第一步骤中送入pH为11至12.5的抛光剂溶液，而在第二步骤中送入pH为大于或等于13的抛光剂溶液。

该方法的优选的实施方案在从属权利要求中请求保护。