專利名稱：包含背面研磨的半導(dǎo)體晶片加工方法
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體晶片是由晶錠經(jīng)過一系列的加工步驟而制造的，所設(shè)計(jì)的每個(gè)步驟是使晶片更接近符合合格晶片特性的規(guī)范。每個(gè)步驟也可對晶片實(shí)施下一步驟加工作準(zhǔn)備及/或移除上一步驟所留下的損傷。晶片規(guī)范視晶片的預(yù)期用途而定，但通常晶片必須加以加工以使正、背兩面均平整無瑕。
平整度是以兩種方式測得，其一，涵蓋整個(gè)晶片表面的總厚度變動(dòng)(TTV)，其二，以SFQR表示的部位平整度特性，該SFQR是對小框或稱作部位(通常約為骰子同樣大小，由晶片切割而成，作為成品芯片)的小面積內(nèi)厚度變動(dòng)的量測。平整度可通過稱作毫微構(gòu)形、具有更精細(xì)解析度的方法加以量測，該方法可量測較小框(通常為2毫米×2毫米或10毫米×10毫米)內(nèi)峰至谷的變化，形成所謂的高度變化閾值(HCT)特性。凹痕或孔蝕等瑕疵通常是在例如霧燈下通過對晶片表面的目視檢查而發(fā)覺的。
利用一旋轉(zhuǎn)盤式鋸或一線狀鋸首先自晶錠或晶錠段切片成為晶片，上述鋸也可使用一磨粉漿。隨后，通過例如超聲波清理作用，將黏附在晶片表面的晶片微粒、鋸微粒和/或磨漿微粒去除，使晶片獲得清理。之后，將晶片的邊緣研磨至精確的直徑，并將邊緣的尖角施以倒角而變成圓邊，如此則較不可能造成缺口或?qū)е戮屏选?br> 隨后，通常于兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)盤之間并利用磨粉漿，將該晶片加以精研，從而使正、背兩面平整且相互平行。該精研加工也可移除切片步驟中鋸及鋸漿(若使用)所造成的晶片表面損傷。該精研加工通?？筛牧季砻娴钠秸炔⑹惯@些表面彼此更平行，而且也留下一個(gè)較切片損傷輕微的特征損傷。
精研加工之后，通常使用一混合酸或一堿性溶液或兩者并用，將兩個(gè)面加以化學(xué)蝕刻，以消除精研加工的損傷。之后，視晶片的預(yù)定用途而定，至少將晶片正面加以拋光，雖然背面也可隨后或與正而同時(shí)加以拋光。拋光之后，在(也許)正面上實(shí)施外延層沉積及進(jìn)一步納入集成電路之前，晶片即可加以清理及檢查。
辛氏所獲美國專利U.S.No.6,214,704中描述精研加工后，對晶片正面施以精細(xì)研磨，并要求在該研磨步驟過程中，該精研加工損傷仍原封不動(dòng)地留在晶片背面上。辛氏曾揭示在研磨正面之后，僅蝕刻正面，晶片的正、背兩面則同時(shí)拋光。辛氏曾揭示將損傷保留在晶片的背面上，旨在于晶片背面上容易實(shí)施吸氣作用。
范達(dá)姆等人所獲美國專利U.S.No.6,114,245中也曾描述于先后實(shí)施晶片精研及蝕刻之后，對晶片正面施以精細(xì)研磨。范達(dá)姆也曾揭示在一不包含精研步驟的加工中正面的精細(xì)研磨，及在一不包含精研步驟或蝕刻步驟的加工中的雙面精細(xì)研磨。

發(fā)明內(nèi)容
在一種用以加工曾經(jīng)由精研步驟加工的半導(dǎo)體晶片的方法中，本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例包含研磨晶片的背面以大致消除精研加工損傷，隨后最好依序先后拋光晶片的背面及正面。晶片背面的研磨最好是一種精細(xì)研磨，而且最好是在精研之后、并且沒有大量去除晶片材料的中間步驟的情況下實(shí)施。晶片背面最好是在與晶片任何正面拋光分開的步驟內(nèi)研磨之后加以拋光。晶片背面拋光后，最好將正面加以拋光。
附圖簡介

圖1是一流程圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片加工步驟A-K的優(yōu)選順序。
圖2所示是選自圖1所示半導(dǎo)體晶片加工步驟功效的示意圖，其剖面也示出。而且，R1至R5指由D(R1)、F(R2與R3)、G(R4)及I(R5)各步驟分別移除的材料。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，對來自半導(dǎo)體錠的晶片實(shí)施加工的第一個(gè)步驟是自錠或錠段切片成為晶片，該錠或錠段已經(jīng)沿長度方向?qū)嵤┬拚?、磨平及制作參考用的凹?痕)。之后，晶片邊緣最好加以研磨，從而將晶片直徑減小至預(yù)期尺寸并形成適當(dāng)構(gòu)形的削邊。晶片邊緣的形狀及角度通常是依照隨后加工將晶片納入集成電路的要求而加以規(guī)范。
切片及磨邊之后，晶片的正面及背面帶有切片損傷，該損傷包含由鋸割所產(chǎn)生的錐角及彎曲；正、背兩面的不平行；晶片厚度的變動(dòng)及表面損傷。隨后利用任何適當(dāng)?shù)木袡C(jī)將晶片加以精研以減少切片損傷。精研加工最好包含晶片是壓在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)合金盤之間并將以氧化鋁為主要成分的精研漿導(dǎo)入晶片的兩個(gè)面。雖然精研漿內(nèi)Al2O3的粒徑可加以調(diào)節(jié)以影響精研至預(yù)定晶片—移除量所需的時(shí)間及影響所得精研損傷的深度，該粒徑以最低約7微米至不超過15微米為佳。
精研加工實(shí)質(zhì)上將切片損傷移除，使晶片的兩個(gè)面更平整且損傷更小。經(jīng)精研的晶片表面通常顯示的瑕疵，抵達(dá)表面下的距離約與精研漿內(nèi)所用微粒粒徑的量級相同。
精研加工之后，將晶片加以清理以移除精研漿，且該清理步驟通常不會(huì)移除大量晶片材料。
之后，將晶片背面施以研磨加工，尤以精細(xì)研磨加工為佳。最好，晶片背面的精細(xì)研磨可大致消除精研損傷。如以上所述，精研損傷的程度可依照精研加工的特性而改變。在背面精細(xì)研磨加工中，晶片材料的移除量以最低約5微米至不超過約18微米為佳，尤以最低約10微米至不超過約12微米的晶片材料移除量最佳。
背面精細(xì)研磨步驟的實(shí)施最好利用一附有垂直軸及圓周邊緣研磨輪的裝置，亦即研磨輪圍繞一中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在研磨過程中，該中心軸與晶片的外周或邊緣大致對正。在研磨過程中，最好晶片沿著與研磨輪相反的方向圍繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。日本迪斯可公司所制DFG840研磨器是一適當(dāng)研磨器的實(shí)例。
背面精細(xì)研磨加工中研磨輪的通常轉(zhuǎn)速至少約為3000轉(zhuǎn)/分鐘，但以至少約為4500轉(zhuǎn)/分鐘較佳，尤以約5000轉(zhuǎn)/分鐘至約6000轉(zhuǎn)/分鐘最佳。研磨輪朝向晶片進(jìn)給的進(jìn)入速率通常為至少約0.18微米/秒及不超過約1微米/秒。對最佳背面的進(jìn)入速率以約0.33微米/秒最佳。
研磨輪包含一表面，該表面最好是由嵌入樹脂基質(zhì)的金剛石微粒所組成。通常，這些微粒至少如同約1500篩目那么小，例如迪斯可公司出品的IF-01-1-5/10研磨輪，該公司曾規(guī)范的粒徑為約5微米至約10微米。最好，這些微粒至少如同約2000篩目那么小，例如迪斯可公司出品的IF-01-4/6研磨輪，該公司曾規(guī)范的粒徑為約4微米至約6微米。在實(shí)施背面精細(xì)研磨的過程中，最好使用一水溶液或其他適當(dāng)溶液作為潤滑劑。或者，可使用其他類型研磨裝置或其他用于移除晶片材料的裝置以替代該研磨器，從而大致消除精研損傷。
經(jīng)研磨之后，最好用激光將晶片加以標(biāo)志以建立晶片的獨(dú)特監(jiān)碼及區(qū)分正面及背面。通常，在隨后加工程序中，將正面用作集成電路的沉積裝置。
在精研之后，尤以不到達(dá)晶片背面精細(xì)研磨之后為佳，最好用堿性溶液將晶片加以清理而且之后最好用一混合酸溶液加以蝕刻。另一變通方式是在背面精細(xì)研磨之前施以堿性及/或酸性溶液。公知的是，若背面精細(xì)研磨加工是在使用堿性及/或酸性溶液之后實(shí)施，則需要更黏的潤滑劑。
用堿性溶液實(shí)施清理以結(jié)合使用超聲波能源為佳。最好，在此步驟內(nèi)晶片材料的移除量約為4微米。使用堿性及酸性溶液的晶片材料總移除量通常為約20微米至約35微米。用酸蝕刻移除晶片材料的量以約28微米至32微米為佳。蝕刻之后，晶片所顯示的總厚度變動(dòng)(TTV)以低于約3.0微米為佳，尤以低于約1.5微米更佳。
研磨之后，可通過傳統(tǒng)方法將晶片加以邊緣拋光，及一邊緣拋光清理步驟等處理。
之后，晶片的背面最好通過化學(xué)—機(jī)械拋光(CMP)機(jī)(尤以使用一PH值為約10.5至12的膠體硅石磨粉漿更佳)加以拋光。一個(gè)適當(dāng)CMP機(jī)的實(shí)例是亞利桑那州、詹德勒SpeedFam-Ipec公司出品的Auriga C機(jī)器。最好，晶片是通過真空作用安裝在一奧林匹亞式載具上，為實(shí)施背面拋光步驟無需晶片的蠟安裝(使用Auriga C機(jī)器時(shí)的情形)。
晶片背面拋光最好能產(chǎn)生一鏡狀表面，亦即在僅移除約0.5微米晶片材料之后，在霧燈下檢查無目視瑕疵。背面拋光的晶片材料移除量以不超過約4微米為佳，尤以不超過約1.75微米更佳。公知的是，在此范圍內(nèi)的背面拋光可使晶片背面的平整作用達(dá)到最佳程度，如此則有助于在隨后加工中制得一更平整的晶片正面。通常，背面拋光加工是在不超過約1.5分鐘內(nèi)完成?；蛘撸缦旅嫠枋龅恼鎾伖饧庸?，晶片背面可在一蠟安裝系統(tǒng)內(nèi)被拋光。
晶片正面以在背面拋光之后實(shí)施拋光為佳。在一適合的正面拋光方式中，于晶片背面涂以熱黏蠟并利用一空氣囊系統(tǒng)、藉壓蓋作用將晶片安裝在一平整(以氧化鋁為佳)拋光盤上。壓蓋之后，蠟質(zhì)冷卻、硬化、對晶片背面與氧化鋁拋光盤之間具有輕微黏著作用。在壓蓋過程中，相信晶片背面已經(jīng)整平，亦即相對于拋光盤加以平整化，而且背面的任何不規(guī)則性經(jīng)由晶片的整體轉(zhuǎn)移至正面的表面。在隨后的拋光加工中，正面則相對于平整的氧化鋁拋光盤加以平整化。晶片背面達(dá)到相對于拋光盤平整的程度，在晶片背面拋光步驟內(nèi)該平整度也可改良至晶片背面曾加以平整化的程度，正面也將相對于晶片背面加以平整化，因此整個(gè)晶片的平整度獲得改良。
實(shí)施晶片正面拋光時(shí)是使用一堿性膠體硅石磨粉漿，同時(shí)將精研、清理及/或蝕刻步驟所遺留在正面的殘留損傷去除。在正面拋光步驟中晶片正面的移除量通常為約8微米至約15微米。在霧燈下檢查所得表面光亮如鏡且目視無任何損傷。
通常，是用一塑膠刀使晶片與氧化鋁拋光盤分開，留存在晶片上殘余蠟質(zhì)經(jīng)由一清理步驟自背面移除。經(jīng)過同樣加工步驟的多個(gè)晶片隨后加以目視檢查是否有任何不規(guī)則情形并依照平整度及微粒污染程度加以分類。
通常，視晶片的預(yù)期用途而定，晶片正面上是否以熱沉積法加上一外延硅薄層。此時(shí)晶片即可予以加工納入集成電路或其他裝置中。沉積該外延層之后，依照本發(fā)明加工的晶片在2×2框內(nèi)所顯示的HCT低于22奈米及在10×10框內(nèi)低于70奈米。
此處所述技術(shù)內(nèi)容包含此處所揭示不同元件、特征、功能及/或性質(zhì)的新穎及非顯而易成組合及次組合，同樣地，當(dāng)權(quán)利要求中出現(xiàn)“一個(gè)”或“首個(gè)”元件或其相等物，應(yīng)了解的是，該權(quán)利要求包含一個(gè)或多個(gè)這種元件的合并，既不要求也不排除兩個(gè)或多個(gè)這種元件。公知的是，下列權(quán)利要求特別指出某些組合及次組合是涉及所揭示具體實(shí)施例中的一個(gè)而且它們是新穎及非顯而易見的。通過對本案權(quán)利要求的修改或通過在本案或相關(guān)申請案提出新權(quán)利要求，可得到特征、功能、元件和/或性質(zhì)的其他組合及次組合所包含的發(fā)明。這些修改的或新的權(quán)利要求，無論它們涉及的是不同的發(fā)明或同一發(fā)明，且無論它們的范圍與原始權(quán)利要求相比不同、較寬、較窄或相等，都應(yīng)視為包含在現(xiàn)在所揭示的技術(shù)內(nèi)容之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種加工半導(dǎo)體晶片的方法，該晶片界定一正面及一背面，并且曾經(jīng)由一精研步驟預(yù)先予以加工且在背面上具有一精研損傷，所述方法包括以下步驟研磨晶片背面以去除晶片材料，并大致消除精研損傷；在背面研磨步驟之后，依序先后拋光晶片的背面及正面。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在精研之后及背面研磨步驟之前，該晶片沒有實(shí)施大量去除晶片材料的其它步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括在背面研磨步驟之后及晶片背面拋光步驟之前，用一堿性物質(zhì)處理該晶片。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括在背面研磨步驟之后及晶片背面拋光步驟之前，用一酸性物質(zhì)處理該晶片。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于該酸性物質(zhì)是一混合酸溶液。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其特征在于該背面研磨步驟包含使用一圓周研磨器。
7.如權(quán)利要求1-6之一所述的方法，其特征在于該背面研磨步驟包含使用一研磨件，該研磨件包含的微粒至少如約1500篩目那么小。
8.一種加工半導(dǎo)體晶片的方法，該晶片準(zhǔn)備實(shí)施精研加工并界定一正面及一背面，所述方法包括以下步驟精研該晶片；及在精研該晶片步驟之后，精細(xì)研磨晶片的背面。
9.一種加工半導(dǎo)體晶片的方法，該晶片準(zhǔn)備實(shí)施精研加工并界定一正面及一背面，所述方法包括以下步驟精研晶片；在精研晶片之后，研磨晶片背面；在精研晶片之后，用一堿性物質(zhì)處理該晶片，并用一酸性物質(zhì)處理該晶片；在研磨晶片背面之后，拋光晶片背面；以及在拋光晶片背面之后，拋光晶片的正面。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求8所述方法制成的晶片。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在精研晶片之后處理半導(dǎo)體晶片背面的方法。該方法包括研磨晶片背面以去除晶片材料，并大致消除晶片背面的損傷。然后可以清潔、蝕刻及拋光晶片背面。之后拋光晶片正面。背面研磨可以在精研之后實(shí)施而無須任何大量去除晶片材料的步驟。晶片的背面拋光步驟可應(yīng)用一CMP機(jī)實(shí)施，并產(chǎn)生一在霧燈下檢查無目視損傷的光亮如鏡表面，所去除的晶片材料約為0.5微米。在拋光晶片正面之后，在晶片正面上形成一外延層。
文檔編號H01L21/301GK1487566SQ0315519
公開日2004年4月7日 申請日期2003年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月30日
發(fā)明者韋斯利·哈里森, 戴維·戈?duì)? 羅蘭·旺達(dá)姆, 戈?duì)? 旺達(dá)姆, 韋斯利 哈里森 申請人:瓦克硅電子股份公司