專(zhuān)利名稱(chēng)：制造半導(dǎo)體晶片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造半導(dǎo)體晶片的方法，其包括拉伸由半導(dǎo)體材料組成的單晶，將單 晶切割成半導(dǎo)體晶片，以及拋光該半導(dǎo)體晶片，其中拋光墊包含牢固粘結(jié)的發(fā)揮磨料作用 的固體材料，所加入的拋光劑不包含發(fā)揮磨料作用的固體材料。
背景技術(shù)：
對(duì)于電子、微電子和微機(jī)電領(lǐng)域而言，需要對(duì)于整體和局部平面度、參考單面的 局部平面度(納米形貌)、粗糙度和清潔度具有極高要求的半導(dǎo)體晶片作為起始材料(基 材)。半導(dǎo)體晶片是由半導(dǎo)體材料，尤其是由諸如砷化鎵的化合物半導(dǎo)體和諸如硅和有時(shí)使 用的鍺的主要的元素半導(dǎo)體組成的晶片。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，半導(dǎo)體晶片是在多個(gè)相繼的加工 步驟中制造的，它們通?？梢詣澐譃橐韵碌慕Ma)制造單晶半導(dǎo)體棒(晶體生長(zhǎng))；b)將該棒切割成單個(gè)晶片；c)機(jī)械加工；d)化學(xué)加工；e)化學(xué)機(jī)械加工；f)任選制造層結(jié)構(gòu)。通過(guò)從硅熔體拉伸和旋轉(zhuǎn)預(yù)定取向的單晶種子(坩堝拉伸法、Czochralski法)， 或者通過(guò)沿著利用感應(yīng)線圈產(chǎn)生的緩慢地以軸向引導(dǎo)通過(guò)晶體的熔融區(qū)使由氣相沉積的 多晶晶體重結(jié)晶(區(qū)熔法)，從而實(shí)現(xiàn)晶體生長(zhǎng)。坩堝拉伸法在使用頻率方面和對(duì)于本發(fā)明 而言是特別重要的。下面更詳細(xì)地加以描述。在坩堝拉伸法中，利用氣相沉積由三氯硅烷獲得的高純度多晶硅在保護(hù)氣氛中在 石英玻璃坩堝中在添加摻雜劑的情況下進(jìn)行熔化。將預(yù)先由單晶硅棒獲得的種晶利用X射 線衍射在所期望的晶體學(xué)生長(zhǎng)方向上取向，浸入熔體中，并在旋轉(zhuǎn)單晶通常還額外地旋轉(zhuǎn) 熔化坩堝的情況下緩慢地由熔體拉伸。通過(guò)電阻加熱及任選額外的感應(yīng)加熱實(shí)現(xiàn)熔化加 熱。采用對(duì)所形成的單晶棒進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)、隔絕和屏蔽的各種不同的方法，該單晶棒非期望 地由熔體導(dǎo)出熱量，以確保由熔體經(jīng)由固/液相界面層直至進(jìn)一步冷卻的棒的開(kāi)始端的低 應(yīng)力晶體生長(zhǎng)，及由此避免形成應(yīng)力誘發(fā)的晶體損傷(晶體位錯(cuò))。此外，在現(xiàn)有技術(shù)中描 述了貫穿熔體及因此進(jìn)一步影響對(duì)流和傳質(zhì)現(xiàn)象的磁場(chǎng)的應(yīng)用。DE 100 25 870 AUDE 102 50 822 AUDE 102 50 822 Al 或 DE 101 18 482 B4
描述了依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的坩堝拉伸法的實(shí)例。在現(xiàn)有技術(shù)中已知，在熔融對(duì)流和擴(kuò)散、在生長(zhǎng)界面處的摻雜劑偏析以及熔體和 棒的熱傳導(dǎo)和熱輻射的復(fù)雜的相互作用中，形成反映各個(gè)加工參數(shù)的特征的生長(zhǎng)界面形 狀。在此，對(duì)流理解為由于不均勻加熱產(chǎn)生的密度波動(dòng)導(dǎo)致的材料移動(dòng)；擴(kuò)散理解為在熔 體中由濃度梯度驅(qū)動(dòng)的(小范圍)原子移動(dòng)；偏析理解為由于在液相或固相中在半導(dǎo)體材 料中不同的溶解度而導(dǎo)致的摻雜劑在棒或熔體中的累積。通過(guò)改變晶體拉伸裝置的運(yùn)行參數(shù)(拉伸速率、溫度分布等)，可以在寬的界限內(nèi)改變生長(zhǎng)界面的形狀，即在半導(dǎo)體材料的 液相與固相之間的界面的形狀。圖1所示為在拉伸坩堝中由半導(dǎo)體材料組成的單晶和熔體，其具有基本上為平面 的相界面5、凹面的相界面fe和凸面的相界面W。此外，在現(xiàn)有技術(shù)中已知，在熔體中和在相界面處材料沉積期間復(fù)雜的材料傳輸 現(xiàn)象導(dǎo)致在生長(zhǎng)的半導(dǎo)體單晶中沉積的摻雜劑在空間上波動(dòng)的濃度。由于拉伸過(guò)程、拉伸 裝置和生長(zhǎng)的半導(dǎo)體棒的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性，摻雜劑濃度波動(dòng)基本上是徑向?qū)ΨQ(chēng)的，即他們沿著 半導(dǎo)體單晶的對(duì)稱(chēng)軸形成波動(dòng)的摻雜劑濃度的同軸環(huán)。這些摻雜劑濃度波動(dòng)也稱(chēng)作“條紋”。圖加所示為由半導(dǎo)體材料組成的單晶和熔體，其具有基本上為平面的液/固相界 面5，該界面具有徑向波動(dòng)的摻雜劑濃度6。在沿著切割面切割半導(dǎo)體晶體之后，這些“條 紋”作為同軸環(huán)覆蓋所得的半導(dǎo)體晶片9(圖2b)。其可以通過(guò)測(cè)量局部表面電導(dǎo)率或者在 缺陷刻蝕處理之后在結(jié)構(gòu)上作為不平度而變得可見(jiàn)。在現(xiàn)有技術(shù)中同樣已知，摻雜劑濃度 波動(dòng)在空間上的頻率取決于在晶體生長(zhǎng)期間固/液界面的平面度。在彎曲的界面的情況 下，在界面的傾斜度大的區(qū)域內(nèi)以空間上特別地短波長(zhǎng)(空間上高頻)的序列形成條紋。濃 度波動(dòng)環(huán)彼此緊密地排列。與此不同，在生長(zhǎng)界面基本上為平面的區(qū)域內(nèi)，摻雜劑濃度僅非 常緩慢地波動(dòng)。波動(dòng)環(huán)彼此遠(yuǎn)離地排列，而濃度波動(dòng)的幅度小。鋸割半導(dǎo)體棒以切割成單個(gè)半導(dǎo)體晶片導(dǎo)致所得的半導(dǎo)體晶片的接近表面的層 (13)的單晶體性受損(圖2c)。這些受損的層隨后通過(guò)化學(xué)加工和化學(xué)機(jī)械加工而去除。 化學(xué)加工的實(shí)例是堿性或酸性刻蝕；化學(xué)機(jī)械加工的實(shí)例是用堿性膠體狀分散的硅溶膠進(jìn) 行拋光。最后，在現(xiàn)在技術(shù)中已知，在化學(xué)加工或化學(xué)機(jī)械加工半導(dǎo)體晶片的表面時(shí)，去除 材料的速率取決于半導(dǎo)體表面的局部化學(xué)特性或電子學(xué)特性。這是因?yàn)橐氲膿诫s劑原子 的不同濃度以電子學(xué)方式改變半導(dǎo)體主晶格(局部原子價(jià)、導(dǎo)電性)或者由于尺寸錯(cuò)配在 結(jié)構(gòu)上通過(guò)扭曲加以改變，這在化學(xué)加工或化學(xué)機(jī)械加工時(shí)導(dǎo)致取決于摻雜劑濃度的優(yōu)先 去除材料。對(duì)應(yīng)于摻雜劑濃度波動(dòng)，在半導(dǎo)體晶片的表面中形成環(huán)形的不平度。表面的這 一同軸高度變化在化學(xué)加工或化學(xué)機(jī)械加工之后同樣被稱(chēng)作“條紋”。DE 102 007 035 266 Al描述了一種對(duì)由半導(dǎo)體材料組成的基材進(jìn)行拋光的方 法，其包括2個(gè)FAP型拋光步驟，區(qū)別在于，在一個(gè)拋光步驟中在基材與拋光墊之間引入包 含作為固體的非粘結(jié)磨料的拋光劑漿料，而在第二拋光步驟中用不含固體的拋光劑溶液代 替拋光劑漿料。適合作為要求特別嚴(yán)格地應(yīng)用于電子、微電子或微機(jī)電領(lǐng)域的基材的半導(dǎo)體晶 片，其表面必須具有特別高等級(jí)的平面度和均勻性。這是因?yàn)榛木钠矫娑葲Q定性地 限制了典型的多層元件的單個(gè)電路平面可達(dá)到的平面度，這些元件隨后在其上以光刻法進(jìn) 行結(jié)構(gòu)化。若起始平面度不足，則隨后在對(duì)單個(gè)線路平面進(jìn)行各種不同的平整化加工時(shí)，導(dǎo) 致?lián)舸┧┘拥慕^緣層，由此導(dǎo)致短路，及因此導(dǎo)致如此制得的元件的故障。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中優(yōu)選為具有盡可能弱且長(zhǎng)波長(zhǎng)的摻雜劑濃度波動(dòng)7的半導(dǎo)體 晶片(圖2b)。在現(xiàn)有技術(shù)中，這僅能通過(guò)晶體拉伸過(guò)程實(shí)現(xiàn)，其中生長(zhǎng)面5盡可能是平面 (圖加)。
此類(lèi)拉伸過(guò)程特別緩慢、復(fù)雜地控制，因此非常不經(jīng)濟(jì)。通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中已知的晶體拉伸過(guò)程和隨后的化學(xué)加工過(guò)程和化學(xué)機(jī)械加工過(guò) 程，僅能制造可達(dá)到的平面度受限制的半導(dǎo)體晶片，其不適合于將來(lái)對(duì)平面度有特別高的 要求的應(yīng)用。此外，這些制造方法非常昂貴且復(fù)雜，因?yàn)樵诰w生長(zhǎng)期間必須保持特別平的 生長(zhǎng)界面，在該界面處半導(dǎo)體材料僅非常緩慢地由熔體生長(zhǎng)成為單晶。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供成本低廉地通過(guò)操作簡(jiǎn)單的晶體拉伸過(guò)程以高的產(chǎn) 率制造單晶的方法，其能夠通過(guò)適當(dāng)?shù)谋砻婕庸ぶ瞥删哂胁皇軗诫s劑濃度波動(dòng)限制的特別 高的最終平面度的、缺陷含量少的半導(dǎo)體晶片。該目的是通過(guò)制造半導(dǎo)體晶片的第一方法實(shí)現(xiàn)的，其包括拉伸由半導(dǎo)體材料組成 的單晶(3)，由單晶(3)切割半導(dǎo)體晶片(9)并且拋光所述半導(dǎo)體晶片(9)，其特征在于，在 此使用的拋光墊包含牢固粘結(jié)的發(fā)揮磨料作用的固體材料，向在半導(dǎo)體晶片的待拋光的表 面與拋光墊之間形成的工作間隙加入不包含發(fā)揮磨料作用的固體材料并且PH值在9. 5至 12. 5之間的拋光劑。該目的尤其還是通過(guò)制造半導(dǎo)體晶片的第二方法實(shí)現(xiàn)的，其包括由熔體( 拉伸 由半導(dǎo)體材料組成的單晶(3)，由單晶(3)切割半導(dǎo)體晶片(9)并且拋光所述半導(dǎo)體晶片 (9)，其特征在于，利用包含牢固粘結(jié)的發(fā)揮磨料作用的固體材料的拋光墊進(jìn)行拋光，在拋 光期間添加的拋光劑不包含發(fā)揮磨料作用的固體材料并且PH值在9. 5至12. 5之間，在晶 體生長(zhǎng)期間以強(qiáng)烈的且空間上高頻的波動(dòng)的摻雜劑濃度產(chǎn)生單晶( 的邊緣區(qū)域，而以低 的且空間上低頻的波動(dòng)的摻雜劑濃度產(chǎn)生中心區(qū)域。尚未預(yù)先公開(kāi)的第 10 2008 053 610. 5 號(hào)、第 10 2009 025 243. 6 號(hào)、第 10 2009 030四7.2號(hào)和第10 2009 030四2. 1號(hào)德國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了相應(yīng)的用于FAP拋光的方法 (利用包含牢固粘結(jié)的發(fā)揮磨料作用的固體材料的拋光墊對(duì)半導(dǎo)體晶片進(jìn)行拋光)，在此 并入它們所公開(kāi)的全部?jī)?nèi)容作為參考。這些申請(qǐng)沒(méi)有公開(kāi)FAP拋光的特別適合的方法能夠 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。對(duì)于本發(fā)明重要的是，不實(shí)施傳統(tǒng)的化學(xué)機(jī)械拋光，如DSP或CMP。用FAP拋光代 替 DSP。重要的尤其是，在拋光期間不添加包含發(fā)揮磨料作用的固體材料的拋光劑。根據(jù)本發(fā)明僅使用不含固體的拋光劑溶液。該方法與DE 102 007035 266 Al中 所述方法的明顯的區(qū)別還在于，在此處請(qǐng)求保護(hù)的兩部分FAP拋光中，在添加拋光劑漿料 的情況下的FAP步驟被闡述為必要的。以此方式或者采用化學(xué)機(jī)械DSP均無(wú)法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明 的目的。拋光劑溶液的pH值優(yōu)選通過(guò)添加氫氧化鉀溶液(KOH)或碳酸鉀(K2CO3)來(lái)調(diào)節(jié)。


圖1 在拉伸坩堝中由半導(dǎo)體材料組成的單晶和熔體，其具有基本上為平面的、凹 面的或凸面的固/液相界面；圖加在拉伸坩堝中由半導(dǎo)體材料組成的單晶和熔體，其具有平面的固/液相界面和均勻分布的摻雜劑濃度波動(dòng)；圖2b 半導(dǎo)體晶片的平面圖(穿過(guò)圖加的單晶的截面)，其具有徑向均勻分布的 摻雜劑濃度波動(dòng)；圖2c:在切割單晶(鋸切)之后穿過(guò)半導(dǎo)體晶片的截面，其具有受損的表面區(qū)域；圖2d 在切割單晶及隨后利用非本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光法去除受損的表面區(qū)域 之后穿過(guò)半導(dǎo)體晶片的截面，其具有所得的大的表面不平度；圖2e 在切割單晶及隨后利用本發(fā)明的“固定磨料”拋光法去除受損的表面區(qū)域 之后穿過(guò)半導(dǎo)體晶片的截面，其具有所得的降低的表面不平度；圖3a 在拉伸坩堝中由半導(dǎo)體材料組成的單晶和熔體，其具有近似為梯形的凹面 的固/液相界面，在邊緣區(qū)域具有短波長(zhǎng)波動(dòng)的摻雜劑濃度，而在半導(dǎo)體晶片的中心區(qū)域 具有基本上恒定的摻雜劑濃度；圖北半導(dǎo)體晶片的平面圖(穿過(guò)圖3a的單晶的截面)，其在邊緣區(qū)域具有短波 長(zhǎng)波動(dòng)的摻雜劑濃度，而在半導(dǎo)體晶片的中心區(qū)域具有基本上恒定的摻雜劑濃度；圖3c:在切割單晶(鋸切)之后穿過(guò)半導(dǎo)體晶片的截面，其具有受損的表面區(qū)域；圖3d 在切割單晶及隨后利用非本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光法去除受損的表面區(qū)域 之后穿過(guò)半導(dǎo)體晶片的截面，其具有所得的大的表面不平度；圖3e 在切割單晶及隨后利用本發(fā)明的“固定磨料”拋光法去除受損的表面區(qū)域 之后穿過(guò)半導(dǎo)體晶片的截面，其具有所得的大幅降低的表面不平度。附圖標(biāo)記1拉伸坩堝(石英坩堝)2熔體(液相)3單晶(固相)4硅熔體表面(液/氣界面)5基本上為平面的液-固界面(生長(zhǎng)面)5a具有基本上恒定的曲率的凹面的生長(zhǎng)面5b具有基本上恒定的曲率的凸面的生長(zhǎng)面6摻雜劑濃度增加的區(qū)域7摻雜劑濃度波動(dòng)的空間頻率7a摻雜劑濃度以長(zhǎng)波長(zhǎng)波動(dòng)的區(qū)域7b摻雜劑濃度以短波長(zhǎng)波動(dòng)的區(qū)域8穿過(guò)單晶的截面9半導(dǎo)體晶片10由于取決于摻雜劑濃度的材料去除量導(dǎo)致的不平度11由于取決于摻雜劑濃度的材料去除量導(dǎo)致的輕微減少的不平度12由于取決于摻雜劑濃度的材料去除量導(dǎo)致的大幅減少的不平度13半導(dǎo)體晶片的晶體性受損的表面層14梯形凹面形狀的生長(zhǎng)面。
具體實(shí)施例方式下面依照附圖詳細(xì)地闡述本發(fā)明。圖1所示為單晶棒拉伸裝置的基本單元，其包括熔融坩堝1、由半導(dǎo)體材料組成 的熔體2(液相)、拉伸的由半導(dǎo)體材料組成的單晶3(固相)、熔體的表面4和各種不同的 液-固界面，即生長(zhǎng)面，在此處由熔體通過(guò)沉積進(jìn)行晶體生長(zhǎng)一個(gè)基本上為平面5、一個(gè)凹 面5a和一個(gè)凸面5b。圖加所示為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)比例，其中優(yōu)選為盡可能是平面的生長(zhǎng)面，因?yàn)樵?此處，引入晶體晶格的摻雜劑的濃度6發(fā)生最小的變化，這些變化以空間上長(zhǎng)波長(zhǎng)的方式 發(fā)生。例如沿著所示切割面8切割棒3，從而獲得單個(gè)半導(dǎo)體晶片9。

該半導(dǎo)體晶片9示于圖2b的平面圖。在對(duì)比例中所示的由根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)拉伸的單晶獲得的半導(dǎo)體晶片9具有均勻距 離7的摻雜劑波動(dòng)。此類(lèi)晶體拉伸過(guò)程非常耗費(fèi)時(shí)間，非生產(chǎn)性且昂貴。由250kg的熔體 稱(chēng)重拉伸300mm的硅單晶的時(shí)間例如約為58小時(shí)。圖2c所示為在切割棒之后獲得的半導(dǎo)體晶片9的側(cè)面圖。由于切割過(guò)程加工材 料的作用損害接近表面的晶體層13的晶體性。在去除受損的層及通過(guò)機(jī)械加工(研磨、磨 平)和化學(xué)加工(刻蝕)對(duì)表面進(jìn)行進(jìn)一步找平期間，但尤其是在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)利用堿性 膠體狀分散的硅溶膠進(jìn)行最終拋光期間，摻雜劑濃度波動(dòng)由于優(yōu)先去除材料而產(chǎn)生半導(dǎo)體 表面的嚴(yán)重不平度10 (圖2d)。在對(duì)比例中所示的通過(guò)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行晶體生長(zhǎng)和硅溶膠拋光獲得的半導(dǎo)體晶 片由于嚴(yán)重的不平度而不適合作為用于電子、微電子或微機(jī)電領(lǐng)域的要求特別高的基材。圖加所示為半導(dǎo)體晶片的截面，其來(lái)自根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的拉伸法但是在根據(jù)本發(fā) 明的第一方法的“固定磨料拋光”法(FAP)進(jìn)行最后拋光之后。在FAP中，以去除材料的方 式在拋光墊上的壓力下通過(guò)移動(dòng)半導(dǎo)體晶片而同時(shí)或依次地、單面或順序地或雙面同步地 加工一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體晶片。在此情況下，將發(fā)揮磨料作用的固體材料牢固地粘結(jié)在FAP 拋光墊中，并在加工期間向在拋光墊與半導(dǎo)體晶片表面之間形成的工作間隙加入的拋光劑 不包含發(fā)揮磨料作用的固體材料且pH值在9. 5至12. 5之間。適合用于FAP拋光墊的磨料例如包括元素鈰、鋁、硅、鋯的氧化物顆粒以及諸如碳 化硅、氮化硼和金剛石的硬質(zhì)材料的顆粒。特別適合的拋光墊具有特征在于重復(fù)的微結(jié)構(gòu)的表面形貌。這些微結(jié)構(gòu)(“柱”) 例如具有圓柱形或多邊形截面的柱體形狀或者具有棱錐或截棱錐的形狀。例如WO 92/13680 Al和US 2005/227590 Al中更詳細(xì)地描述了此類(lèi)拋光墊。特別優(yōu)選使用粘結(jié)在拋光墊中的氧化鈰顆粒，還參見(jiàn)US 6，602，117B1。在FAP拋光墊中所含的磨料的平均粒徑優(yōu)選為0. 1至Ι.Ομπι，更優(yōu)選為0. 1至 0. 6 μ m，特別優(yōu)選為0. 1至0. 25 μ m。圖2e所示為通過(guò)此類(lèi)根據(jù)本發(fā)明的加工過(guò)程使所得的半導(dǎo)體表面的不平度相對(duì) 于現(xiàn)有技術(shù)明顯降低11。與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)以比較的方式加工的半導(dǎo)體晶片相比，如此根據(jù)本發(fā)明的第一方 法加工的半導(dǎo)體晶體更適合作為用于電子、微電子或微機(jī)電領(lǐng)域的要求更高的基材。圖3根據(jù)第二方法闡述本發(fā)明。
圖3a所圖示為采用特別迅速的拉伸法獲得的半導(dǎo)體單晶3。與對(duì)于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù) 拉伸的、同樣稱(chēng)重的、具有平面的液-固生長(zhǎng)界面的晶體所需的58小時(shí)相比，在根據(jù)本發(fā)明 的本實(shí)施例中，由250kg的熔體稱(chēng)重拉伸300mm的晶體的時(shí)間僅為42小時(shí)。圖3a中的生長(zhǎng)界面14特別強(qiáng)烈地彎曲，并且具有近似為梯形的輪廓。圖北所示為通過(guò)沿著圖3a中的切割面8切割而獲得的半導(dǎo)體晶片9的平面圖。 由于在晶體邊緣區(qū)域內(nèi)的生長(zhǎng)界面具有大的傾斜度，在晶體邊緣區(qū)域內(nèi)的生長(zhǎng)界面處引入 的摻雜劑的徑向濃度波動(dòng)特別高，并以在空間上高的頻率變化7b (濃度最大值的徑向距離 小)。在棒3的內(nèi)部(圖3a)，生長(zhǎng)界面基本上為平面，因此半導(dǎo)體晶片9的中心區(qū)域(圖 3b)僅具有小的波動(dòng)幅度，而摻雜劑濃度的最大值的距離7a非常寬。圖3c所示為穿過(guò)半導(dǎo)體晶片9的截面，其具有由于切割單晶棒成為單個(gè)半導(dǎo)體晶 片而受損的接近表面的區(qū)域13。作為對(duì)比例，圖3d所示為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)使用堿性膠體狀分散的硅溶膠的化 學(xué)機(jī)械拋光(DSP)的非本發(fā)明的加工過(guò)程。半導(dǎo)體晶片的摻雜劑濃度在空間上高頻率改變的邊緣區(qū)域優(yōu)先去除材料導(dǎo)致在 半導(dǎo)體晶片9的表面的邊緣區(qū)域7b中在空間上短波長(zhǎng)的大的不平度11，而在中心區(qū)域7a 中低頻率的不平度。圖3e所示為通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的第二方法利用最后的固定磨料拋光(FAP)加工之 后的半導(dǎo)體晶片的截面。與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于硅溶膠拋光的拋光墊相比，用于FAP中的拋光墊明顯更 硬。因此及由于磨料被牢固地粘結(jié)在FAP墊中而且并不被包含在半導(dǎo)體晶片表面與拋光墊 之間的液體薄膜中，它們具有基本上不確定的相互作用，在FAP期間基本上以路線確定的 方式，即確定性地沿著通過(guò)壓力、拋光墊幾何形狀和半導(dǎo)體晶片幾何形狀以及加工動(dòng)力學(xué) 預(yù)先確定的、牢固粘結(jié)的磨料在半導(dǎo)體晶片表面上的路線，進(jìn)行去除材料。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法用確定性的以路線確定方式的工件加工過(guò)程代替根據(jù)現(xiàn) 有技術(shù)的化學(xué)機(jī)械拋光的優(yōu)先去除材料。特別是在半導(dǎo)體晶片的電子學(xué)特性、化學(xué)特性或 結(jié)構(gòu)特性在空間上短波長(zhǎng)變化的情況下，例如由于在晶體生長(zhǎng)期間形成“條紋”而導(dǎo)致的摻 雜劑波動(dòng)所發(fā)生的情況，根據(jù)本發(fā)明確定性地以路線確定的方式去除材料的硬質(zhì)的FA拋 光并不導(dǎo)致工件表面的不平度，而是對(duì)其進(jìn)行找平。在中心區(qū)域中，變化幅度較小，而摻雜 劑最大值之間的距離大，因此確定性的以路線確定方式的FA拋光同樣導(dǎo)致特別平的表面。本發(fā)明所述的單晶優(yōu)選為硅單晶。半導(dǎo)體晶片優(yōu)選為單晶硅晶片。
權(quán)利要求
1.制造半導(dǎo)體晶片的方法，其包括拉伸由半導(dǎo)體材料組成的單晶(3)，由單晶(3)切割 半導(dǎo)體晶片(9)并且拋光所述半導(dǎo)體晶片(9)，其特征在于，在此使用的拋光墊包含牢固粘 結(jié)的發(fā)揮磨料作用的固體材料，以及向在半導(dǎo)體晶片的待拋光的表面與拋光墊之間形成的 工作間隙加入不包含發(fā)揮磨料作用的固體材料并且PH值在9. 5至12. 5之間的拋光劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在由熔體(2)拉伸由半導(dǎo)體材料組成的單晶 (3)期間形成固相和液相，在液相與固相之間的界面(4)處由熔體( 通過(guò)沉積進(jìn)行晶體生 長(zhǎng)，該界面具有基本上是平面的形狀(5)、凹面的形狀(5a)或凸面的形狀(5b)。
3.制造半導(dǎo)體晶片的方法，其包括由熔體( 拉伸由半導(dǎo)體材料組成的單晶(3)，由單 晶(3)切割半導(dǎo)體晶片(9)并且拋光所述半導(dǎo)體晶片(9)，其特征在于，利用包含牢固粘結(jié) 的發(fā)揮磨料作用的固體材料的拋光墊進(jìn)行拋光，在拋光期間添加的拋光劑不包含發(fā)揮磨料 作用的固體材料并且PH值在9. 5至12. 5之間，以及在晶體生長(zhǎng)期間以強(qiáng)烈的且空間上高 頻的波動(dòng)的摻雜劑濃度產(chǎn)生單晶(3)的邊緣區(qū)域，而以低的且空間上低頻的波動(dòng)的摻雜劑 濃度產(chǎn)生中心區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，在由熔體(2)拉伸由半導(dǎo)體材料組成的單晶 (3)期間形成固相和液相，在液相與固相之間的界面(4)處由熔體( 通過(guò)沉積進(jìn)行晶體生 長(zhǎng)，該界面具有凹面的形狀(5a)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或者根據(jù)權(quán)利要求3或4的方法，其特征在于，牢固粘結(jié)在拋光 墊中的發(fā)揮磨料作用的固體材料選自氧化鈰、氧化鋁、氧化硅、氧化鋯、碳化硅、氮化硼和金 剛石。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，牢固粘結(jié)在拋光墊中的發(fā)揮磨料作用的固體 材料的平均粒徑為0. 1至1. 0 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4的方法，其特征在于，液相與固相之間的界面( 具有近似為梯 形的輪廓(14)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4或者根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，在由熔體(2)拉伸的 單晶⑶的邊緣區(qū)域內(nèi)界面⑷的傾斜度大于單晶⑶的中心區(qū)域，從而在單晶⑶的邊 緣區(qū)域內(nèi)在液相與固相之間的界面( 處引入的摻雜劑的徑向濃度波動(dòng)大，而濃度最大值 之間的徑向距離(7a)小。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于，在由熔體(2)拉伸的單晶(3)的中心的界面 (5)基本上為平面，從而在單晶C3)的中心在液相與固相之間的界面(4)處引入的摻雜劑的 徑向濃度波動(dòng)小，而濃度最大值之間的徑向距離(7b)大。
10.半導(dǎo)體晶片，其是通過(guò)權(quán)利要求8或權(quán)利要求9的方法制得的。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造半導(dǎo)體晶片的方法，其包括由熔體(2)拉伸由半導(dǎo)體材料組成的單晶(3)，由單晶(3)切割半導(dǎo)體晶片(9)并且拋光所述半導(dǎo)體晶片(9)，其特征在于，利用包含牢固粘結(jié)的發(fā)揮磨料作用的固體材料的拋光墊進(jìn)行拋光，在拋光期間添加的拋光劑不包含發(fā)揮磨料作用的固體材料并且pH值在9.5至12.5之間，以及在晶體生長(zhǎng)期間以強(qiáng)烈的且空間上高頻的波動(dòng)的摻雜劑濃度產(chǎn)生單晶(3)的邊緣區(qū)域，而以低的且空間上低頻的波動(dòng)的摻雜劑濃度產(chǎn)生中心區(qū)域。
文檔編號(hào)B28D5/00GK102126175SQ20101058357
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者G·皮奇, J·施萬(wàn)德納, N·鮑諾什, W·黑克爾 申請(qǐng)人:硅電子股份公司