專利名稱：用于拋光半導(dǎo)體晶片的方法及用該方法制造的半導(dǎo)體晶片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題是一種用于拋光半導(dǎo)體晶片、尤其是用硅制成的半導(dǎo)體晶片的方法，該方法追求的目標(biāo)是提供一種尤其是在邊緣區(qū)域中也具有迄今還不能達(dá)到的改善的平整度的半導(dǎo)體晶片。本發(fā)明具體涉及一種用于在上拋光盤與下拋光盤之間拋光半導(dǎo)體晶片的方法，其中，該半導(dǎo)體晶片在一個(gè)轉(zhuǎn)盤的空腔中在輸入拋光劑的情況下被雙面拋光，本發(fā)明還涉及一種半導(dǎo)體晶片、尤其是用硅制成的半導(dǎo)體晶片，該半導(dǎo)體晶片具有改善的平整度，該平整度以SFQR值及SBIR值的形式來(lái)表達(dá)。

背景技術(shù)：
半導(dǎo)體晶片的平整度是一個(gè)重要的質(zhì)量參數(shù)，該質(zhì)量參數(shù)被考慮用來(lái)評(píng)價(jià)作為用于制造最新一代電子器件的襯底的半導(dǎo)體晶片的基本品質(zhì)。理想地平整的具有完全平整且彼此平行對(duì)置的側(cè)面的半導(dǎo)體晶片在制造器件時(shí)在光刻期間不會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)機(jī)聚焦困難。因此人們?cè)噲D盡可能地接近地得到該理想形狀。為此目的，從一個(gè)晶體上分割下來(lái)的半導(dǎo)體晶片經(jīng)歷一系列加工步驟，其中，尤其是在過(guò)程開(kāi)始時(shí)通過(guò)研磨和/或磨削側(cè)面進(jìn)行的機(jī)械加工用來(lái)成型。接下來(lái)進(jìn)行的步驟如半導(dǎo)體晶片的蝕刻及側(cè)面的拋光主要用于消除機(jī)械加工步留下的表面附近損傷及用于平滑側(cè)面。同時(shí)這些接下來(lái)的步驟決定性地影響半導(dǎo)體晶片的平整度并且所有努力的目標(biāo)在于盡可能地保持由機(jī)械加工步驟實(shí)現(xiàn)的平整度。已經(jīng)公知該目標(biāo)可通過(guò)結(jié)合半導(dǎo)體晶片的同時(shí)進(jìn)行的雙面拋光最容易地實(shí)現(xiàn)，該雙面拋光在以下被稱為DSP拋光。例如在DE10007390A1中描述了適合DSP拋光的機(jī)器。在DSP拋光期間，半導(dǎo)體晶片位于一個(gè)起導(dǎo)向籠作用的轉(zhuǎn)盤的為其設(shè)置的空腔中并且位于一個(gè)上拋光盤與一個(gè)下拋光盤之間。至少一個(gè)拋光盤及轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，半導(dǎo)體晶片在輸入拋光劑的情況下在一個(gè)由滾動(dòng)凸輪預(yù)給定的軌道上相對(duì)于覆蓋以拋光布的拋光盤上運(yùn)動(dòng)。使拋光盤壓在半導(dǎo)體晶片上的拋光壓力及拋光的持續(xù)時(shí)間是決定性地一起確定由拋光導(dǎo)致的材料去除量的參數(shù)。
DE19956250C1描述了一種方法，在該方法中，被機(jī)械加工并且被蝕刻的用硅制成的半導(dǎo)體晶片首先經(jīng)受DSP拋光并且接著經(jīng)受質(zhì)量檢查，在質(zhì)量檢查中檢驗(yàn)平整度并且與給定值相比較。如果還未達(dá)到所要求的平整度，則通過(guò)另一個(gè)短時(shí)的DSP拋光來(lái)再拋光。
根據(jù)WO00/47369，在第一拋光步驟中進(jìn)行DSP拋光，以便使半導(dǎo)體晶片得到一個(gè)偏離理想形狀的凹入形狀。通過(guò)接著的單面拋光來(lái)消除被拋光的側(cè)面的凹入形狀，該單面拋光在以下被稱為CMP拋光。在此情況下利用在平整的側(cè)面上使用的CMP拋光按趨勢(shì)留下一個(gè)被拋得凸出的側(cè)面，如果待拋光的側(cè)面凹入地成形，則在CMP拋光之后可產(chǎn)生一個(gè)平整的側(cè)面。
如本發(fā)明的發(fā)明人所確定的那樣，前面提及的方法具有缺點(diǎn)用該方法在晶片邊緣區(qū)域中僅可得到側(cè)面的不足夠的平整度。因此CMP拋光減小了該區(qū)域中用DSP拋光已經(jīng)達(dá)到的局部平整度。但晶片邊緣區(qū)域?qū)τ陔娮悠骷闹圃煺哂鷣?lái)愈重要，因?yàn)槿藗冊(cè)噲D使被拋光的側(cè)面的可用面積通過(guò)通常的邊緣排除量來(lái)擴(kuò)大，該可用面積在以下被稱為FQA(固定質(zhì)量區(qū)域Fixed Quality Area)，該邊緣排除量在以下被稱為EE(Edge Exclusion)。對(duì)于在半導(dǎo)體晶片的邊緣區(qū)域中側(cè)面的不平整度應(yīng)負(fù)責(zé)的尤其是邊緣下降，該邊緣下降在以下被稱為ERO(Edge Roll-Off)。Kimura等人在“日本應(yīng)用物理雜志(Jpn.J.Appl.Phys.)”第38卷(1999年)第38～39頁(yè)中指出，可在邊緣區(qū)的SFQR值中讀出ERO。SFQR值描述確定尺寸的、例如面積為20mm×20mm的測(cè)量區(qū)中的局部平整度，確切地說(shuō)是以測(cè)量區(qū)中半導(dǎo)體晶片正面相對(duì)于具有相同尺寸的通過(guò)誤差平方和最小來(lái)獲得的參考面的最大高度偏差的形式來(lái)描述。英文稱之為“partial sites”的邊緣區(qū)是邊緣區(qū)域中的這樣的測(cè)量區(qū)，這些測(cè)量區(qū)不再完全是FQA的組成部分，但這些測(cè)量區(qū)的中心仍位于FQA中。邊緣區(qū)的SFQR值在以下被稱為PSFQR值。
除了局部平整度之外還必須總是同時(shí)考慮全局平整度，尤其是因?yàn)樵谄骷圃爝^(guò)程中CMP拋光需要良好的全局平整度。用于這種考察的標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)是GBIR值及與該值相關(guān)的SBIR值。這兩個(gè)值表達(dá)半導(dǎo)體晶片的正面相對(duì)于假定理想地平整的背面的最大高度偏差并且區(qū)別在于在GBIR值的情況下考慮FQA來(lái)計(jì)算及在SBIR值的情況下考慮被限制在測(cè)量區(qū)的面積來(lái)計(jì)算。如果這里進(jìn)行的定義與SEMI標(biāo)準(zhǔn)的定義、尤其是現(xiàn)行文本中的標(biāo)準(zhǔn)M59、M1及M1530的定義存在偏差，則以該標(biāo)準(zhǔn)的定義具有優(yōu)先地位。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種用于拋光半導(dǎo)體晶片的方法，該方法總地改善半導(dǎo)體晶片的平整度，這不是單方面地以半導(dǎo)體晶片的全局平整度或尤其是邊緣區(qū)域中的局部平整度為代價(jià)來(lái)進(jìn)行。
本發(fā)明的主題是用于在上拋光盤與下拋光盤之間拋光半導(dǎo)體晶片的方法，其中，該半導(dǎo)體晶片在一個(gè)轉(zhuǎn)盤的空腔中在輸入拋光劑的情況下被雙面拋光，該方法包括在第一拋光步驟中雙面拋光該半導(dǎo)體晶片，該雙面拋光以一個(gè)負(fù)的過(guò)量結(jié)束，其中，該過(guò)量是該第一拋光步驟之后該半導(dǎo)體晶片的厚度與該轉(zhuǎn)盤的厚度之間的差值；在第二拋光步驟中雙面拋光該半導(dǎo)體晶片，在該第二拋光步驟中從該半導(dǎo)體晶片的側(cè)面拋去小于1μm的材料。
通過(guò)該方法成功地在第二拋光步驟中保持尤其是邊緣區(qū)域中的在第一拋光步驟之后達(dá)到的局部平整度并且改善全局平整度，其中，總地得到滿足具有32nm直線寬度的一代器件的要求的平整度。這是一個(gè)出人意料的結(jié)果，因?yàn)樵谏鲜鯠E19956250C1中說(shuō)明的方法及在上述WO00/47369中說(shuō)明的方法不能這樣。在DE19956250C1的情況下，雖然在第二拋光步驟之后保持了通過(guò)第一拋光步驟調(diào)節(jié)的局部平整度，但在第一拋光步驟中達(dá)到的全局平整度在第二拋光步驟中降低。在WO00/47369的情況下通過(guò)第二拋光步驟減小了用第一拋光步驟達(dá)到的局部平整度，尤其是邊緣區(qū)域中的局部平整度。
通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法制造的用硅制成的半導(dǎo)體晶片具有迄今未能達(dá)到的平整度。因此，本發(fā)明的主題還在于半導(dǎo)體晶片，該半導(dǎo)體晶片用硅制成，該半導(dǎo)體晶片具有一個(gè)被拋光的正面及一個(gè)被拋光的背面，該半導(dǎo)體晶片具有通過(guò)小于100nm的SBIRmax值來(lái)表達(dá)的正面全局平整度，并且在一個(gè)邊緣區(qū)域中具有通過(guò)35nm或更小的PSFQR值來(lái)表達(dá)的正面局部平整度，其中，總是考慮2mm的邊緣排除量。此外，SBIRmax值涉及26×33mm的測(cè)量區(qū)面積以及具有在x及y方向上為13及16.5mm的偏移量的測(cè)量區(qū)柵格的設(shè)置。SBIRmax值描述具有所有測(cè)量區(qū)中最大值的測(cè)量區(qū)的SBIR值。PSFQR值的數(shù)據(jù)涉及20×20mm的測(cè)量區(qū)面積以及具有在x及y方向上各為10mm的偏移量的測(cè)量區(qū)柵格的設(shè)置。PSQR值由邊緣區(qū)的PSFQR值的總和除以它們的數(shù)量來(lái)得到。
該方法的初始產(chǎn)物優(yōu)選是由晶體、尤其是由用硅制成的單晶體上分割下來(lái)的半導(dǎo)體晶片，該半導(dǎo)體晶片已被機(jī)械加工，其方式是研磨和/或磨削側(cè)面即半導(dǎo)體晶片的正面及背面。被確定用來(lái)構(gòu)成用于提供電子器件結(jié)構(gòu)的表面的那個(gè)側(cè)面被視為正面。半導(dǎo)體晶片的棱邊可被修圓，以便使該半導(dǎo)體晶片對(duì)于沖擊損傷不敏感。此外，作為在先進(jìn)行的機(jī)械加工的后果的表面附近損傷通過(guò)在酸性和/或堿性的蝕刻劑中進(jìn)行蝕刻來(lái)在很大程度上消除。另外，該半導(dǎo)體晶片也可經(jīng)受其它加工步驟，尤其是清洗步驟或棱邊拋光。根據(jù)本發(fā)明的方法，半導(dǎo)體晶片在第一拋光步驟中同時(shí)被雙面拋光，其中，為了提高生產(chǎn)率，DSP拋光優(yōu)選作為多晶片拋光來(lái)進(jìn)行，在該多晶片拋光中使用多個(gè)轉(zhuǎn)盤，這些轉(zhuǎn)盤各具有多個(gè)用于半導(dǎo)體晶片的空腔。第一DSP拋光的一個(gè)特殊的特征是產(chǎn)生負(fù)的過(guò)量，其中，該過(guò)量作為在完成拋光之后半導(dǎo)體晶片的厚度D1W與用于拋光半導(dǎo)體晶片的轉(zhuǎn)盤的厚度D1L的差值D1W-D1L。過(guò)量?jī)?yōu)選小于0μm至-4μm，尤其優(yōu)選小于-0.5μm至-4μm，并且優(yōu)選導(dǎo)致側(cè)面的優(yōu)選總共為15μm至30μm的材料去除量。第一拋光步驟引起半導(dǎo)體晶片水平對(duì)稱地凹入彎曲，由此，SBIR值處于大于100nm的被視為不利的范圍內(nèi)；并且半導(dǎo)體晶片的描述局部平整度的SFQR值、尤其是PSFQR值已經(jīng)處于35nm或更小的被視為有利的范圍內(nèi)。也作為DSP拋光來(lái)進(jìn)行的第二拋光步驟的目標(biāo)在于改善全局平整度以及保持或也改善已經(jīng)獲得的局部平整度、尤其是邊緣區(qū)域中的局部平整度。第二DSP拋光的一個(gè)特殊的特征是實(shí)現(xiàn)期望的作用，其方式是從半導(dǎo)體晶片的兩側(cè)拋去總共小于1μm的材料。平均的材料去除量處于小于1μm的范圍內(nèi)，優(yōu)選處于0.2μm至小于1μm的范圍內(nèi)。所給出的上限不應(yīng)被超過(guò)，因?yàn)檫@對(duì)半導(dǎo)體晶片的全局平整度產(chǎn)生不利影響。此外優(yōu)選的是，實(shí)現(xiàn)一個(gè)≥0μm的過(guò)量，其中，該過(guò)量作為在完成拋光之后半導(dǎo)體晶片的厚度D2W與用于拋光半導(dǎo)體晶片的轉(zhuǎn)盤的厚度D2L的差值D2W-D2L。該過(guò)量尤其優(yōu)選為0至2μm。第二拋光步驟引起SBIR值處于小于100nm的被視為有利的范圍內(nèi)；并且描述局部平整度的SFQR值、尤其是PSFQR值處于35nm或更小的被視為有利的范圍內(nèi)。
根據(jù)該方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式，在第一拋光步驟之后求得半導(dǎo)體晶片的由此實(shí)現(xiàn)的凹度，例如其方式是測(cè)量GBIR值。該測(cè)量值作為輸入?yún)?shù)加入到第二拋光步驟的持續(xù)時(shí)間的計(jì)算中，通過(guò)該持續(xù)時(shí)間又確定出待通過(guò)第二拋光步驟實(shí)現(xiàn)的材料去除量。以此方式使半導(dǎo)體晶片的平整度進(jìn)一步優(yōu)化。第二拋光步驟的最佳持續(xù)時(shí)間D的計(jì)算優(yōu)選根據(jù)下述公式來(lái)進(jìn)行D＝(GBIRRT)+Offset，其中，RT是所使用的拋光機(jī)的典型的以μm/min為單位的去除量速率，Offset是校正值，該校正值與所使用的拋光過(guò)程相關(guān)并且因此必須在經(jīng)驗(yàn)上來(lái)確定。
有利的是，第一拋光步驟以小于0μm至-4μm的負(fù)的過(guò)量結(jié)束。
有利的是，在第二拋光步驟中從半導(dǎo)體晶片的側(cè)面拋去0.2μm至小于1μm的材料。
有利的是，在第一拋光步驟之后測(cè)量半導(dǎo)體晶片的凹度并且使在第二拋光步驟中進(jìn)行的拋光去除量與所測(cè)量的凹度相關(guān)。
有利的是，半導(dǎo)體晶片的直徑為200mm或300mm。



下面借助于附圖及比較例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。
圖1在該方法的不同時(shí)刻位于拋光盤之間的半導(dǎo)體晶片的示意性視圖，其中，圖1A表示處于第一DSP拋光開(kāi)始的時(shí)刻，圖1B表示處于半導(dǎo)體晶片厚度與轉(zhuǎn)盤厚度的差值變成了負(fù)的時(shí)的時(shí)刻，圖1C表示處于第二DSP拋光結(jié)束的時(shí)刻； 圖2第一拋光步驟的作用； 圖3第二拋光步驟的作用。

具體實(shí)施例方式 圖1示意性地示出了在該方法的不同時(shí)刻位于拋光盤之間的半導(dǎo)體晶片。在第一DSP拋光開(kāi)始的時(shí)刻a)，半導(dǎo)體晶片1具有厚度DW，該厚度大于轉(zhuǎn)盤21的厚度D1L。在第一拋光步驟中半導(dǎo)體晶片在一個(gè)上拋光盤3與一個(gè)下拋光盤4之間在使用確定的拋光壓力及輸入拋光劑的情況下被拋光，直至達(dá)到時(shí)刻b)，在該時(shí)刻，被拋光的半導(dǎo)體晶片的厚度D1W與轉(zhuǎn)盤21的厚度D1L的差值變成了負(fù)的。半導(dǎo)體晶片接著通過(guò)轉(zhuǎn)盤22經(jīng)受第二DSP拋光，該第二DSP拋光在時(shí)刻c)結(jié)束。
第一拋光步驟和第二拋光步驟的不同作用在圖2及圖3中示出，這些圖表示沿半導(dǎo)體晶片的一個(gè)直徑進(jìn)行的線掃描(“Linescans”)。在第一拋光步驟(圖2)之后，半導(dǎo)體晶片具有凹入形狀，這基本上應(yīng)歸因于向內(nèi)伸展直到約100mm的區(qū)域中的材料高出。在FQA的外邊緣上僅還存在微小的邊緣下降。半導(dǎo)體晶片的凹度使得全局平整度不能令人滿意。這在第二拋光步驟(圖3)之后發(fā)生變化，該第二拋光步驟利用雙面拋光的起始效應(yīng)，該起始效應(yīng)在于對(duì)全局平整度產(chǎn)生不利影響的材料高出優(yōu)先被消除，并且其邊緣區(qū)域中的局部平整度保持不受影響。
例子及比較例 用硅制成的具有300mm直徑的半導(dǎo)體晶片從一個(gè)單晶體上分割下來(lái)并且各以相同方式通過(guò)機(jī)械加工及蝕刻預(yù)處理。接著，這些半導(dǎo)體晶片在Peter Wolters股份公司型號(hào)為AC2000的雙面拋光機(jī)中拋光，直至達(dá)到負(fù)的過(guò)量(欠量)(例子B及比較例V2)或直至達(dá)到正的過(guò)量(比較例V1)。一部分半導(dǎo)體晶片(V1)接著經(jīng)受第二DSP拋光，該第二DSP拋光以一個(gè)正的過(guò)量及大于1μm的材料去除量結(jié)束。另一部分半導(dǎo)體晶片(V2)經(jīng)受CMP拋光，該CMP拋光以小于1μm的材料去除量結(jié)束。剩余部分半導(dǎo)體晶片(B)也經(jīng)受第二DSP拋光，該DSP拋光以小于1μm的材料去除量結(jié)束。在這些拋光步驟之后用ADE公司型號(hào)為AFS的非接觸測(cè)量的測(cè)量?jī)x器進(jìn)行的平整度測(cè)量的結(jié)果匯編在下列表格中。
用于SBIR測(cè)量及SFQR測(cè)量的邊界條件 FQA＝296mm EE＝2mm 用于SBIR測(cè)量的邊界條件 測(cè)量區(qū)面積＝26mm×33mm 在x方向上柵格區(qū)的偏移量＝13mm 在y方向上柵格區(qū)的偏移量＝16.5mm 用于PSFQR測(cè)量的邊界條件 測(cè)量區(qū)面積＝20mm×20mm 在x方向上柵格區(qū)的偏移量＝10mm 在y方向上柵格區(qū)的偏移量＝10mm 表格
權(quán)利要求
1.用于在上拋光盤與下拋光盤之間拋光半導(dǎo)體晶片的方法，其中，該半導(dǎo)體晶片在一個(gè)轉(zhuǎn)盤的空腔中在輸入拋光劑的情況下被雙面拋光，該方法包括在第一拋光步驟中雙面拋光該半導(dǎo)體晶片，該雙面拋光以一個(gè)負(fù)的過(guò)量結(jié)束，其中，該過(guò)量是該第一拋光步驟之后該半導(dǎo)體晶片的厚度與該轉(zhuǎn)盤的厚度之間的差值；在第二拋光步驟中雙面拋光該半導(dǎo)體晶片，在該第二拋光步驟中從該半導(dǎo)體晶片的側(cè)面拋去小于1μm的材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于該第一拋光步驟以小于0μm至-4μm的負(fù)的過(guò)量結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其特征在于在該第二拋光步驟中從該半導(dǎo)體晶片的側(cè)面拋去0.2μm至小于1μm的材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中一項(xiàng)的方法，其特征在于在該第一拋光步驟之后測(cè)量該半導(dǎo)體晶片的凹度并且使在該第二拋光步驟中進(jìn)行的拋光去除量與所測(cè)量的凹度相關(guān)。
5.半導(dǎo)體晶片，該半導(dǎo)體晶片用硅制成，該半導(dǎo)體晶片具有一個(gè)被拋光的正面及一個(gè)被拋光的背面，該半導(dǎo)體晶片具有通過(guò)小于100nm的SBIRmax值來(lái)表達(dá)的正面全局平整度，并且在一個(gè)邊緣區(qū)域中具有通過(guò)35nm或更小的PSFQR值來(lái)表達(dá)的正面局部平整度，其中，總是考慮2mm的邊緣排除量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的半導(dǎo)體晶片，其特征在于該半導(dǎo)體晶片的直徑為200mm或300mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在上拋光盤與下拋光盤之間拋光半導(dǎo)體晶片的方法，其中，該半導(dǎo)體晶片在一個(gè)轉(zhuǎn)盤的空腔中在輸入拋光劑的情況下被雙面拋光。該方法包括在第一拋光步驟中雙面拋光該半導(dǎo)體晶片，該雙面拋光以一個(gè)負(fù)的過(guò)量結(jié)束，其中，該過(guò)量是該第一拋光步驟之后該半導(dǎo)體晶片的厚度與該轉(zhuǎn)盤的厚度之間的差值；在第二拋光步驟中雙面拋光該半導(dǎo)體晶片，在該第二拋光步驟中從該半導(dǎo)體晶片的側(cè)面拋去小于1μm的材料。本發(fā)明也涉及半導(dǎo)體晶片，該半導(dǎo)體晶片用硅制成，具有一個(gè)被拋光的正面及一個(gè)被拋光的背面，具有通過(guò)小于100nm的SBIRmax值來(lái)表達(dá)的正面全局平整度，并且在一個(gè)邊緣區(qū)域中具有通過(guò)35nm或更小的PSFQR值來(lái)表達(dá)的正面局部平整度，其中，總是考慮2mm的邊緣排除量。
文檔編號(hào)B24B29/00GK101148025SQ20071014235
公開(kāi)日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2007年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者K·勒特格, V·杜奇克, L·米斯圖爾 申請(qǐng)人:硅電子股份公司