專利名稱：用于降低半導(dǎo)體晶片中的波紋性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的背景技術(shù)本發(fā)明涉及一種用于降低半導(dǎo)體晶片中的波紋性的方法。本發(fā)明特別涉及一種利用等離子體輔助化學(xué)蝕刻技術(shù)從半導(dǎo)體晶片的正面和/或背面獨(dú)立于相對的表面選擇性地局部去除材料以降低晶片中的波紋性的方法。
半導(dǎo)體晶片(諸如硅晶片)通常是通過對單晶錠在一個(gè)垂直于晶錠軸線的方向上切片得到的以生產(chǎn)薄的晶片，對晶片進(jìn)行磨削以使它們的正面和背面平面化，對平面化的晶片進(jìn)行蝕刻以去除由切片和磨削所產(chǎn)生的損傷，以及對經(jīng)蝕刻的表面進(jìn)行拋光。由于這些成形操作，晶片可具有表面粗糙性、波紋性或整體彎曲性中的一個(gè)或多個(gè)。通常，表面粗糙性表現(xiàn)為參差不齊的表面不規(guī)則性，表面波紋性表現(xiàn)為具有一定周期性的波動表面不規(guī)則性，其周期通常大于5毫米并小于30毫米(它可在整個(gè)晶片表面上變化)，其相對于一個(gè)理想平表面的波動幅值在大約0.5微米至5微米之間，以及整體彎曲性也表現(xiàn)為具有一定周期性的波動表面不規(guī)則性，其周期通常大于30毫米，并且其波動幅值可能遠(yuǎn)大于波紋性所表現(xiàn)的幅值。

圖1(a)至圖1(f)中示意性地示出了表面粗糙性、波紋性和整體彎曲性之間的差異。
圖1(a)示意性地示出了一種完美的平晶片的橫截面，其中正面1和背面2都是理想的平表面，它們垂直于晶片的軸線3并平行于處于晶片的正面1和背面2之間的中點(diǎn)處的中間表面4。
圖1(b)示意性地示出了一個(gè)具有波紋性的橫截面，其中一個(gè)理想平表面5垂直于晶片的軸線3并且與波紋的波谷6相切。波紋的幅值等于與波谷6相鄰的波峰7到理想平表面5的距離(即，從波峰到波谷的垂直距離)。波長等于從任何一點(diǎn)到下一個(gè)同相波特征的點(diǎn)之間的距離(例如，波長等于從一個(gè)波峰到一個(gè)相鄰的波峰之間的距離或者從一個(gè)波谷到相鄰的波谷之間的距離)。具有5毫米至30毫米的波長并且在晶片表面上的幅值在大約0.5微米至5微米之間的波動的晶片被認(rèn)為具有波紋性。幅值和波長可在晶片表面上改變。
如圖1(b)中所示，波紋性直接影響晶片的平直性，這是由于正面1和理想平表面5之間的距離在晶片表面上是變化的。另外，正面1的波峰和波谷無需與背面2的波峰和波谷對齊，從而產(chǎn)生厚度變化，其中從晶片的正面1上的任何一個(gè)位置到晶片的背面2的相對應(yīng)的位置之間的垂直距離可作為厚度被測量。
晶片的表面也可表現(xiàn)為粗糙性，粗糙性表現(xiàn)為在晶片的正面1和/或背面2上的參差不齊的不規(guī)則性。圖1(c)示意性地示出了具有粗糙性的晶片的橫截面。與波紋性相比，微粗糙性的特征在于，波峰和波峰之間的距離小于100微米并且幅值或者從波峰到波谷之間的垂直距離小于5微米。另外，鋸線在晶片表面上留下了明顯的粗糙性，其波長在0.2毫米至1.5毫米之間并且幅值在1.0微米至50微米之間。
通常，利用常規(guī)的晶片成形操作所生產(chǎn)的晶片也可具有整體彎曲性，其中中間表面是具有一定周期性的波動表面，其周期通常大于30毫米，并且其幅值遠(yuǎn)大于波紋性或粗糙性所表現(xiàn)的幅值。圖1(d)示意性地示出了一個(gè)具有整體彎曲性的晶片，其中中間表面4不是一個(gè)理想的平表面。
除了具有波紋性、粗糙性或整體彎曲性以外，一個(gè)晶片的表面可能具有任何不規(guī)則性的組合形式或所有的不規(guī)則性。這些不同波長的不規(guī)則性相互疊加形成了一種在經(jīng)歷線狀鋸切片后的常規(guī)晶片形貌。例如，圖1(e)示意性地示出了具有波紋性和粗糙性的晶片的橫截面以及圖1(f)示意性地示出了具有粗糙性、波紋性和整體彎曲性的晶片的橫截面。
晶片的平直度受到粗糙性、波紋性和整體彎曲性的影響。常規(guī)的成形方法諸如磨削、化學(xué)蝕刻和拋光可用于改善粗糙性和整體彎曲性，但是不能消除波紋性。另外，僅具有整體彎曲性的晶片可在真空卡盤上進(jìn)行下拉(draw down)以使中間表面成為平表面，對于設(shè)備制造產(chǎn)生足夠平的表面。通過利用真空卡盤暫時(shí)去除彎曲性，設(shè)備制造者能夠毫不困難地對這些晶片進(jìn)行處理。但是，真空卡盤不能去除晶片表面的波紋性。因此，當(dāng)一個(gè)具有波紋性的晶片被下拉以暫時(shí)消除整體彎曲性時(shí)，晶片的正面對于設(shè)備制造來說是不夠平的。這樣，設(shè)備制造者要求晶片不能具有波紋性?？衫靡环N“魔鏡”檢測工具揭示波紋性，其中光從晶片反射到一種成像設(shè)備上。該成像設(shè)備產(chǎn)生關(guān)于反射光的黑白圖像，并且波紋性在圖像中表現(xiàn)為黑暗帶或特征。設(shè)備制造者確定無特征的晶片(即，沒有波紋性的晶片)。因此，具有波紋性的半導(dǎo)體晶片在最終的檢測中被排斥，從而造成生產(chǎn)率損失。
歐洲專利申請EP 0 798405 A2披露了一種在切片后和在研磨前降低切割的晶片的“具有0.5至30毫米的周期的不平度或隆起度(swelling)”方法，其中使用一種蠟或類似的粘結(jié)劑以將背面固定在一個(gè)夾具底板上，從而吸收隆起并使正面保持地平。另外，EP 0 798405 A2披露了一種兩面磨削方法，其中晶片的兩個(gè)表面都同時(shí)經(jīng)過磨削處理以降低不平度或隆起度并提高晶片的平直度。但是上述每一種手段都依賴于用于降低厚度和平直度變化的機(jī)械和/或化學(xué)機(jī)械方法，這會在表面上留下雜質(zhì)并且對基片的部分表面造成損傷。
或者，EP 0 798405 A2提出了第三個(gè)實(shí)施例，其中根據(jù)總的厚度變化利用一種常規(guī)的等離子體輔助化學(xué)蝕刻(PACE)方法從晶片表面去除原料以降低不平度或膨脹度并提高半導(dǎo)體晶片的平直度。但是，常規(guī)的利用厚度測量的PACE方法不能恰當(dāng)?shù)厝コy性。
在該P(yáng)ACE方法中，等離子體從一種氣體(諸如六氟化硫)中產(chǎn)生一種化學(xué)性反應(yīng)物，并且朝向等離子體蝕刻電極的基片表面被蝕刻以在限定的區(qū)域表面處去除材料，從而提高厚度的均勻性并形成具有平行的相對表面的晶片。
盡管常規(guī)的PACE方法相對于其它的基片薄化或平整方法具有一些以被認(rèn)可的優(yōu)點(diǎn)，但并不是無限制的。常規(guī)的PACE方法通常利用一種電容探針在整個(gè)晶片表面上的不連續(xù)的位置處測量晶片的厚度(即，正面和背面之間的距離)。一種用于具有波紋背面的晶片的常規(guī)的PACE方法可能會形成平行于背面的正面，它具有與晶片背面相同的程度的波紋性，因此晶片厚度更均勻。因此，利用一種常規(guī)的PACE方法不能有效地消除由線鋸在晶片的兩個(gè)表面上產(chǎn)生的波紋性。
本發(fā)明的概述因此，在本發(fā)明的幾個(gè)目的中，應(yīng)該注意的是，提供一種能夠降低半導(dǎo)體晶片的波紋性的方法；提供一種在較低的生產(chǎn)成本的情況下提高半導(dǎo)體生產(chǎn)率的方法；提供一種能夠利用PACE技術(shù)對半導(dǎo)體進(jìn)行平整并且降低波紋性的方法，其中從晶片的每一個(gè)表面獨(dú)立地去除材料以提供兩個(gè)沒有由線鋸所產(chǎn)生的波紋性的平行表面。
因此，簡要地講，本發(fā)明所涉及的方法利用一種材料去除工具，最好為PACE，根據(jù)正面和背面的各自的測量結(jié)果獨(dú)立地從晶片的正面和背面去除材料以降低波紋性并提高半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)的生產(chǎn)率和/或生產(chǎn)量。
本發(fā)明還涉及這樣一種方法，其中利用一種材料去除工具，最好為PACE，根據(jù)晶片的一個(gè)表面獨(dú)立的測量結(jié)果從該表面去除材料并接著根據(jù)常規(guī)的厚度測量從相對的表面上去除材料。
本發(fā)明還涉及這樣一種方法，其中包括利用常規(guī)技術(shù)(諸如磨削和/或研磨)對晶片進(jìn)行平整，根據(jù)正面和背面的各自的測量結(jié)果獨(dú)立地從晶片的正面和背面去除材料，以及利用常規(guī)的拋光技術(shù)對所述晶片進(jìn)行拋光。
從下面的描述中可以看出本發(fā)明的其它目的和特征。
附圖的簡要說明圖1(a)示出了一個(gè)晶片的橫截面，其中正面和背面都是理想的平表面。
圖1(b)示出了具有波紋性的晶片的一個(gè)橫截面。
圖1(c)示出了具有粗糙性的晶片的一個(gè)橫截面。
圖1(d)示出了具有整體彎曲性的晶片的一個(gè)橫截面。
圖1(e)示出了具有波紋性和粗糙性的晶片的一個(gè)橫截面。
圖1(f)示出了具有粗糙性、波紋性和整體彎曲性的晶片的一個(gè)橫截面。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)的半導(dǎo)體晶片成形方法中加入一個(gè)附加的材料去除步驟能夠改善半導(dǎo)體晶片的波紋性和質(zhì)量。令人驚異的是，利用一種被設(shè)計(jì)成能夠獨(dú)立測量每一個(gè)單獨(dú)表面的形貌的計(jì)量設(shè)備通過等離子體輔助化學(xué)蝕刻技術(shù)從半導(dǎo)體晶片的正面和/或背面選擇性地去除材料接著分別地從每一側(cè)獨(dú)立地去除原料并消除由前道處理步驟所產(chǎn)生的波紋性，這樣，能夠制造波紋性較小的晶片。
本發(fā)明所涉及的方法被設(shè)計(jì)成利用獨(dú)立的表面測量使每一個(gè)表面獨(dú)立地成形的形式。利用本發(fā)明所涉及的方法制造的晶片具有減小的波紋性。另外，利用本發(fā)明所涉及的方法無需常規(guī)的化學(xué)蝕刻技術(shù)即可生產(chǎn)晶片。
硅是一種用于晶片的優(yōu)選材料，其電導(dǎo)類型和電阻率不是重要的。晶片可具有適于半導(dǎo)體應(yīng)用的任何直徑和目標(biāo)厚度。例如，直徑可從大約100毫米至大約300毫米或更大，厚度可從大約475微米至大約900微米或更大，通常厚度是隨著直徑的增大而增大。晶片也可具有任何的晶體取向。但是，晶片的晶體取向通常為<100>或<111>。
本發(fā)明所涉及的方法使用一種半導(dǎo)體晶片作為原材料，所述半導(dǎo)體晶片可利用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的任何裝置(諸如內(nèi)徑切片設(shè)備或線狀鋸切片設(shè)備)從單晶錠上切得。從晶錠上切下晶片的裝置對于本發(fā)明不是重要的，但是在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，利用一種線狀鋸切片設(shè)備從晶錠上切下晶片，對于所述線狀鋸切片設(shè)備，例如，包括碳化硅和乙二醇的混合漿的密度在1.63g/cc至1.7g/cc之間，最大的線速在10m/sec至15m/sec之間，總循環(huán)長度大約在250米至700米之間，后/前比(back/forth ratio)大約在3/5至4/5之間。
在將晶片從單晶錠上切下后，晶片接著經(jīng)受一種常規(guī)的磨削處理以減少在切片過程中所產(chǎn)生的非均勻損傷并提高晶片的平行度和平直度。這樣的磨削處理對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是公知的。盡管磨削步驟對于本發(fā)明不是重要的，但是在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，利用一種樹脂粘合劑通過磨削處理從每一個(gè)表面上去除大約20微米至30微米的原料以粗略地提高平直度，在磨削處理中，1200至6000目的網(wǎng)輪以大約2000RPM至4000RPM的轉(zhuǎn)速工作并且進(jìn)給速度大約在10mic/min至100mic/min之間。
在初始的平整步驟后，利用一種測量設(shè)備在晶片的正面上的多個(gè)不連續(xù)的位置處測量表面高度并繪出高度與晶片正面的位置之間的函數(shù)關(guān)系，從而形成一種表面輪廓圖。橫跨晶片的表面以范圍在0.1毫米至5毫米內(nèi)的間隔測量表面高度，間隔在0.5毫米至3毫米范圍內(nèi)較好，間隔最好在1毫米至2毫米范圍內(nèi)，這樣直徑為200毫米的晶片可以在整個(gè)晶片表面例如在超過17,000個(gè)點(diǎn)處或者以1.8毫米的間隔進(jìn)行測量。
相對于一個(gè)預(yù)定的參考平面進(jìn)行高度測量。該參考平面例如可是一個(gè)垂直于晶片軸線并且與在晶片表面的上方或下方的測量設(shè)備的傳感器保持固定距離的理想平面?；蛘撸搮⒖急砻胬缈墒怯稍谇吧a(chǎn)的晶片所確定的晶片中間表面。最好，參考平面是一個(gè)垂直于晶片軸線并位于表面測量設(shè)備的傳感器處的平面。
用于測量單獨(dú)的表面形貌的工具可是任何計(jì)量設(shè)備，例如一種能相對于一個(gè)參考平面獨(dú)立于相對的表面(apposing surface)測量表面高度的設(shè)備。但是，最好利用一種由IPEC Precision，Inc.(Bethel，Connecticut)出售的AcuFlat 300HT光學(xué)激光測量設(shè)備測量表面。晶片垂直地放置在AcuFlat 300HT中并且穿過以固定的距離設(shè)置在晶片的每一側(cè)上的光學(xué)激光傳感器。AcuFlat 300測量在均勻地分布在表面上的大約4,400個(gè)不連續(xù)的點(diǎn)或更多的點(diǎn)處從每一個(gè)光學(xué)激光傳感器到晶片的相應(yīng)表面的距離以提供在兩個(gè)表面上的表面輪廓數(shù)據(jù)。表面輪廓數(shù)據(jù)表示晶片表面相對于一個(gè)垂直于晶片的軸線并以與電-光傳感器和晶片之間的距離相等的距離位于晶片表面上方的預(yù)定參考表面的逐點(diǎn)高度。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行改進(jìn)以利用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的其它計(jì)量設(shè)備取代這樣的光學(xué)測量工具并且可基于不同于所述光學(xué)測量工具所用的那些參考平面測量表面輪廓。
接著，確定一個(gè)目標(biāo)表面高度，該目標(biāo)表面表示在晶片的表面下方所需深度處平滑表面。所述表面例如可選擇為表示一個(gè)大致垂直于晶片軸線并與參考平面保持固定高度的平表面。在圖1(b)中所示垂直于軸線3的理想平面5可被選為目標(biāo)表面?；蛘?，可利用一個(gè)表示一個(gè)近似于在去除原料后的任何所要求的表面形狀的表面的數(shù)學(xué)等式表示所述目標(biāo)表面，其中該數(shù)學(xué)等式確定了目標(biāo)高度與沿著晶片表面的位置之間的函數(shù)關(guān)系。最好通過對表面輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模來選擇目標(biāo)表面以得到一個(gè)表示如圖1(f)中所示的基本上平行于中間表面4的表面8的等式，此時(shí)晶片具有整體彎曲性(global warp)、波紋性和表面粗糙性。另外，表面8應(yīng)該被選擇為與在最靠近中間表面的晶片實(shí)際表面上的點(diǎn)9相切的表面以使被去除的原料量達(dá)到最少。可使用任何能夠?qū)Ρ砻孑喞獢?shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的工具，這樣的工具包括(但不限于)為對三維表面進(jìn)行模擬而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)軟件程序。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，這樣的計(jì)算機(jī)軟件程序適于進(jìn)行三維模擬。例如，由The MathWorks Inc.，Natick，MA所出售的Matlab軟件適于進(jìn)行三維數(shù)學(xué)模擬。
可利用一種根據(jù)所測量的高度數(shù)據(jù)和目標(biāo)表面高度而作用的計(jì)算方法計(jì)算在每一個(gè)不連續(xù)的點(diǎn)處被去除的原料量。例如，可在每一個(gè)不連續(xù)的點(diǎn)處通過利用目標(biāo)表面模型計(jì)算目標(biāo)高度并從實(shí)際表面高度減去目標(biāo)高度來確定被去除的原料量。兩個(gè)數(shù)值之間的差值確定了為了達(dá)到目標(biāo)表面而必須在晶片正面的每一個(gè)不連續(xù)的點(diǎn)處去除的原料量。
在確定了從晶片的每一個(gè)位置去除的材料量后，對該信息進(jìn)行處理并將其轉(zhuǎn)變成停留時(shí)間相對于位置的圖，該圖用于在原料去除步驟中控制原料去除工具?？衫萌魏文軌驈木娴男^(qū)域中局部地且精確地去除原料的工具執(zhí)行該原料去除步驟。該工具例如可是一種具有微型拋光頭的化學(xué)/機(jī)械拋光工具。但是，它最好是在美國專利US 4,668,366、US5,254,830、US 5,291,415、US 5,375,064、US 5,376,224和US 5,491,571中所述類型的PACE去除工具，這種類型的PACE去除工具是由IPEC/Precision，Inc.所出售的商標(biāo)為PWS-200的工具。接著，停留時(shí)間相對于位置的圖控制等離子體去除電極在基片正面上的每一個(gè)特定位置處必須停留的時(shí)間量以去除足夠多的材料來達(dá)到目標(biāo)高度。
在從晶片正面上的每一個(gè)不連續(xù)位置處去除所需量的原料后，接著以與正面類似的方式對基本上平行于正面但與其相對的表面(晶片的背面)進(jìn)行測量以得到一個(gè)關(guān)于晶片背面的形貌圖，最好利用Acuflat光學(xué)激光測量設(shè)備。由于背面是獨(dú)立于正面被測量的，因此或者可在從正面去除原料之前對背面進(jìn)行測量。
可利用一種與前面所述的正面類似的方式計(jì)算在背面上的每一個(gè)不連續(xù)的點(diǎn)處被去除的原料量。
或者，可利用一種電容工具(capacitance tool)(諸如由ADECorporation(Newton，MA)出售的商標(biāo)為ADE 9700)或其它本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的厚度測量工具測量在波紋性已經(jīng)先被消除的正面和背面之間的距離。利用一種根據(jù)厚度輪廓數(shù)據(jù)和晶片的目標(biāo)厚度值起作用的計(jì)算方法計(jì)算厚度的減少量。例如，在每一個(gè)不連續(xù)的位置處可利用從厚度輪廓數(shù)據(jù)中減去目標(biāo)厚度來確定被去除的材料量。兩個(gè)數(shù)值之間的差值確定了為了達(dá)到目標(biāo)厚度而必須在晶片正面的每一個(gè)位置處去除的原料量。
在確定了從晶片背面上的每一個(gè)位置去除的材料量后，對該信息進(jìn)行處理并將其轉(zhuǎn)變成停留時(shí)間相對于位置的圖，該圖用于控制一個(gè)原料去除工具，該原料去除工具最好是上述PACE類型的去除工具。接著，停留時(shí)間相對于位置的圖控制等離子體去除電極在基片背面上的每一個(gè)特定位置處必須停留的時(shí)間量以生產(chǎn)所需的表面。
最好，本發(fā)明所涉及的PACE步驟從半導(dǎo)體晶片的每一個(gè)表面上去除平均值在大約1微米至4微米之間的材料以降低波紋性。對于200毫米的半導(dǎo)體基片來說，常規(guī)的PACE方法的正常去除速度一般在每分鐘1微米至每分鐘2微米，對于300毫米的半導(dǎo)體基片來說，常規(guī)的PACE方法的正常去除速度一般在每分鐘0.5微米至每分鐘1微米。但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，去除速度可根據(jù)PACE設(shè)備的特定條件而改變。
在從兩側(cè)去除原料前和/或后，可有選擇地對晶片進(jìn)行清潔以去除諸如在初始平整步驟中所引入的漿料顆粒和金屬以及在去除原料過程中通過等離子體在晶片表面上沉積的硫等雜質(zhì)?？衫萌魏芜m合的不會在材料方面影響晶片的厚度輪廓或平直度的清潔工藝對晶片進(jìn)行清潔。這樣的清潔工藝對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是公知的，例如包括RCA方法(在F.Shimura，Semiconductor Silicon Crystal Technology(Academic Press 1989)，pp.189-191中所描述的)或一種適合的水漂洗工藝。
在原料去除步驟后，晶片經(jīng)受一種兩面拋光處理以再去除5微米至15微米并粗略地對晶片的兩個(gè)表面進(jìn)行拋光。兩面拋光處理可是在本領(lǐng)域中已知的任何一種兩面拋光處理方法，例如可是在美國專利US 5,422,316中所描述的處理方法。在兩面拋光步驟后，晶片可以經(jīng)歷一個(gè)精整拋光步驟以在RMS方面降低表面微粗糙性。獨(dú)立地對每一個(gè)表面進(jìn)行蝕刻的等離子體降低了表面的波紋性，但是被稱為粗糙性的表面不均勻性比被稱為波紋性的表面波動小幾個(gè)數(shù)量級并且可持續(xù)地存在于晶片表面中。另外，等離子體蝕刻方法通常會在硅晶片表面上形成大量的表面粗糙性(rms)，這例如可利用一種原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope)(AFM)測得。這樣，最好使經(jīng)等離子體蝕刻的晶片表面的粗糙度減小到低于一個(gè)粗糙度標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值。最好，粗糙度，RMS，在1毫米×1毫米的面積上被減小至一個(gè)大約為0.3納米的數(shù)值，在1毫米×1毫米的面積上被減小至一個(gè)大約為0.2納米的數(shù)值。
精整拋光步驟能夠以非鏡面地減小反射光(模糊(haze))并且提高晶片表面的鏡面效果。一個(gè)未經(jīng)拋光的晶片的表面上包括高頻粗糙度成份和低頻粗糙度成份。高頻粗糙度成份會由于模糊產(chǎn)生從表面的高的光散射。精整拋光能夠使高頻表面粗糙度和低頻表面粗糙度達(dá)到最小并且降低模糊度。確定去除量的計(jì)算算法如下(1)確定經(jīng)等離子體蝕刻的表面的最大粗糙度(“p”)和最小粗糙度(“v”)，r(p-v)；(2)設(shè)計(jì)拋光方法以利用精整型漿料(例如經(jīng)過稀釋的Glanzox)去除大約3r(p-v)至4r(p-v)；以及(3)常規(guī)的RCA類型的清潔。去除這種少量的硅通常不會降低晶片的平直度。
通常，在該拋光步驟中僅去除大約0.1微米至0.2微米的硅。例如可利用一種經(jīng)過稀釋氨水穩(wěn)定的膠態(tài)硅石漿和常規(guī)的拋光設(shè)備在一個(gè)化學(xué)/機(jī)械拋光過程中進(jìn)行所述精整拋光。一種優(yōu)選的經(jīng)過稀釋氨水穩(wěn)定的膠態(tài)硅石漿為Glanzox 3900，它是由Fujimi Incorporated of Aichi Pref.452，Japan出售的。Glanzox 3900中的二氧化硅含量在8％至10％之間并且其顆粒尺寸大約在0.025微米至0.035微米之間。
p+-型晶片的拋光時(shí)間通常為300秒，接著經(jīng)歷淬硬(quench)階段。對于p--型晶片的精整拋光時(shí)間通常為240秒。在精整拋光后，可使基片經(jīng)歷一個(gè)適合的清潔工藝，例如使用一種標(biāo)準(zhǔn)清潔溶液，例如H2O-H2O2-NH4OH。
通過如上所述，可以看出，能夠達(dá)到本發(fā)明的幾個(gè)目的。
可在不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍的基礎(chǔ)上對上述半導(dǎo)體基片平整方法進(jìn)行多種變型，上述說明書中所包含的內(nèi)容應(yīng)被解釋為是說明性的而不是限定性的。
權(quán)利要求
1.一種利用等離子體輔助化學(xué)蝕刻技術(shù)降低具有正面和背面的半導(dǎo)體晶片的波紋性的方法，所述方法包括在晶片正面上的不連續(xù)位置處相對于一個(gè)除背面以外的參考平面測量初始高度，以產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立于背面的晶片正面輪廓圖；根據(jù)一種所需的表面輪廓選擇每一個(gè)不連續(xù)位置相對于所述參考平面的目標(biāo)高度；確定在晶片正面上的每一個(gè)所述不連續(xù)的點(diǎn)處被去除的原料量以將初始高度降至目標(biāo)高度，所述確定的方式包括利用一種按照初始高度和目標(biāo)高度起作用的計(jì)算方法并且計(jì)算關(guān)于晶片正面的停留時(shí)間相對于位置的圖以確定等離子體電極必須對晶片正面進(jìn)行蝕刻的時(shí)間長度；以及根據(jù)停留時(shí)間相對于位置的圖利用等離子體輔助化學(xué)蝕刻技術(shù)選擇性地從晶片正面去除材料以使晶片正面成形到目標(biāo)高度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從晶片正面去除的材料在0.1微米至15微米之間。
3.一種利用等離子體輔助化學(xué)蝕刻技術(shù)降低具有正面和背面的半導(dǎo)體晶片的波紋性的方法，所述方法包括在晶片正面上的不連續(xù)位置處相對于一個(gè)參考平面測量初始高度，以產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立于背面的晶片正面輪廓圖；根據(jù)在原料去除后所需的表面輪廓相對于所述參考平面選擇每一個(gè)不連續(xù)位置的目標(biāo)高度；確定在晶片正面上的每一個(gè)所述不連續(xù)的點(diǎn)處被去除的原料量以將初始高度降至目標(biāo)高度，所述確定的方式包括利用一種根據(jù)初始高度和目標(biāo)高度起作用的計(jì)算方法并且計(jì)算關(guān)于晶片正面的停留時(shí)間相對于位置的圖以確定等離子體電極必須對晶片正面進(jìn)行蝕刻的時(shí)間長度；根據(jù)停留時(shí)間相對于位置的圖利用等離子體輔助化學(xué)蝕刻技術(shù)選擇性地從晶片正面去除材料以使晶片正面成形到目標(biāo)高度；在晶片背面上的不連續(xù)位置處相對于一個(gè)參考平面測量初始高度，以產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立于正面的晶片背面輪廓圖；根據(jù)在原料去除后所需的表面輪廓相對于所述參考平面選擇每一個(gè)不連續(xù)位置的目標(biāo)高度；確定在晶片背面上的每一個(gè)所述不連續(xù)的點(diǎn)處被去除的原料量以將高度降至目標(biāo)高度，所述確定的方式包括利用一種按照初始高度和目標(biāo)高度起作用的計(jì)算方法并且計(jì)算關(guān)于晶片背面的停留時(shí)間相對于位置的圖以確定等離子體電極必須對晶片背面進(jìn)行蝕刻的時(shí)間長度；根據(jù)停留時(shí)間相對于位置的圖利用等離子體輔助化學(xué)蝕刻技術(shù)選擇性地從晶片背面去除材料以使晶片背面成形到目標(biāo)高度。
4.如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，通過對表面輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模以產(chǎn)生一個(gè)表示基本上平行于晶片的整體彎曲的表面的等式來確定所述目標(biāo)表面高度。
5.一種利用等離子體輔助化學(xué)蝕刻技術(shù)降低具有正面和背面的半導(dǎo)體晶片的波紋性的方法，所述方法包括在晶片正面上的不連續(xù)位置處相對于一個(gè)參考平面測量初始高度，以產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立于背面的晶片正面輪廓圖；根據(jù)在原料去除后所需的表面輪廓相對于所述參考平面選擇每一個(gè)不連續(xù)位置的目標(biāo)高度；確定在晶片正面上的每一個(gè)所述不連續(xù)的點(diǎn)處被去除的原料量以將初始高度降至目標(biāo)高度，所述確定的方式包括利用一種根據(jù)初始高度和目標(biāo)高度起作用的計(jì)算方法并且計(jì)算關(guān)于晶片正面的停留時(shí)間相對于位置的圖以確定等離子體電極必須對晶片正面進(jìn)行蝕刻的時(shí)間長度；根據(jù)停留時(shí)間相對于位置的圖利用等離子體輔助化學(xué)蝕刻技術(shù)選擇性地從晶片正面去除材料以將晶片正面平整至目標(biāo)高度；使用前面作為參考平面在晶片背面上的不連續(xù)位置處測量半導(dǎo)體晶片的厚度；確定在晶片背面上的每一個(gè)所述不連續(xù)的點(diǎn)處被去除的原料量以將厚度降至目標(biāo)厚度并且計(jì)算關(guān)于基片背面的停留時(shí)間相對于位置的圖以確定等離子體電極必須對晶片背面進(jìn)行蝕刻的時(shí)間長度；以及根據(jù)停留時(shí)間相對于位置的圖利用等離子體輔助化學(xué)蝕刻技術(shù)選擇性地從基片正面去除材料以使將晶片背面相對于正面平整至所需厚度。
6.如權(quán)利要求3或5所述的方法，其特征在于，從晶片正面去除的材料在1微米至4微米之間。
7.如權(quán)利要求3或5所述的方法，其特征在于，從晶片背面去除的材料在1微米至4微米之間。
8.如權(quán)利要求1、3或5所述的方法，其特征在于，所述晶片是一種硅晶片。
9.如權(quán)利要求1、3或5所述的方法，其特征在于，接著對所述晶片進(jìn)行精整拋光以從正面去除0.1微米至2微米之間的材料。
10.如權(quán)利要求1、3或5所述的方法，其特征在于，接著對所述晶片進(jìn)行粗拋光以從表面去除5微米至15微米之間的材料。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，接著對所述晶片進(jìn)行精整拋光以從正面去除0.1微米至2微米之間的材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用等離子體輔助化學(xué)蝕刻技術(shù)降低半導(dǎo)體晶片的波紋性的方法。該方法包括在晶片的一個(gè)表面上的不連續(xù)點(diǎn)處獨(dú)立于其相對表面測量表面輪廓、根據(jù)所測得的表面輪廓計(jì)算一個(gè)停留時(shí)間相對于位置的圖以及利用等離子體輔助化學(xué)蝕刻技術(shù)從晶片的每一個(gè)表面上選擇性地去除材料以降低晶片的波紋性。
文檔編號H01L21/02GK1367934SQ00811228
公開日2002年9月4日 申請日期2000年7月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月4日
發(fā)明者R·萬德姆, A·德賽, D·維特, 辛運(yùn)標(biāo) 申請人:Memc電子材料有限公司