專利名稱：一種可以改善半導(dǎo)體晶片幾何參數(shù)的晶片加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體晶片加工工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可以改善晶片幾何參數(shù)的研磨方法。本方法適用于所有半導(dǎo)體材料和所有薄片材料的研磨。
背景技術(shù)：
集成電路使用的半導(dǎo)體晶片，都是由半導(dǎo)體晶錠切割加工制成。在用內(nèi)圓切割機(jī)或線切割機(jī)將半導(dǎo)體晶錠切割成切割晶片時(shí)，因切割條件的變化，切割片在厚度和平整度都存在偏差。如果切割條件不合適，還會(huì)造成較深的損傷層。因此需要用研磨來消除厚度和平整度的偏差，并降低損傷層厚度。
傳統(tǒng)的研磨方法如圖1所示，晶片1放在位于下盤3上的游星片2的片孔內(nèi)，晶片厚度大于游星片的厚度。上盤4降下，與晶片接觸，混合有磨料的研磨漿從上下盤間的間隙進(jìn)入，通過磨料的研磨，去除晶片表面的損傷層，研磨下的碎屑則被漿料帶走。
傳統(tǒng)研磨可以降低損傷層厚度，改善晶片之間的厚度偏差(TTV)和晶片的平整度(TIR)，但傳統(tǒng)研磨工藝對(duì)晶片彎曲度(Bow)和翹曲度(Warp)等參數(shù)的改善卻微乎其微。采用傳統(tǒng)研磨方法研磨12片晶片，測得各晶片的幾何參數(shù)見下表1(表中“之前”是“研磨之前”的簡稱，“之后”是“研磨之后”的簡稱)表1


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在研磨過程中可以改善半導(dǎo)體晶片幾何參數(shù)的加工方法。采用該方法加工晶片，不但可以有效地改善晶片的TTV、TIR參數(shù)，還可以改善晶片的Warp、Bow參數(shù)。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)采用至少兩組厚度遞減的游星片對(duì)待加工晶片進(jìn)行分次研磨；每次研磨過程中，在將晶片研磨到與游星片厚度相等后繼續(xù)研磨一段時(shí)間，這段時(shí)間可稱為“附加研磨時(shí)間”。
通常，厚度相鄰的兩組游星片的厚度差在5～30微米之間；附加研磨時(shí)間可以在1～30分鐘范圍內(nèi)選擇。在更換游星片時(shí)，將晶片翻面可以使研磨效果更好。
本發(fā)明晶片加工方法的具體步驟可以表述如下(1)測量晶片初始厚度T0，根據(jù)其與最終要求厚度的差確定選用的游星片的組數(shù)N，厚度相鄰的兩組游星片的厚度差一般在5～30微米之間，N為大于等于2的整數(shù)；(2)將厚度為T1(最接近T0)第一游星片放在雙面研磨機(jī)上，再將晶片放入該游星片的片孔內(nèi)進(jìn)行研磨，研磨時(shí)間為t1+t01；其中t1為將晶片研磨到與該游星片厚度T1相等時(shí)的時(shí)間，t01為第一附加研磨時(shí)間，一般在1～30分鐘范圍內(nèi)；(3)取下晶片和第一游星片，換上下一檔(厚度小于T1但最接近T1)厚度為T2的第二游星片，并將晶片翻面后放入第二游星片的片孔內(nèi)繼續(xù)研磨，研磨時(shí)間為t2+t02，其中t2為將晶片研磨到與該游星片厚度T2相等時(shí)的時(shí)間，t02為第二附加研磨時(shí)間，一般在1～30分鐘范圍內(nèi)；(4)重復(fù)上述步驟，直至換上厚度為TN(與最終要求厚度一致)的第N游星片，將晶片放入第N游星片的片孔內(nèi)繼續(xù)研磨，研磨tN+t0N時(shí)間，其中tN為將晶片研磨到與該游星片厚度TN相等時(shí)的時(shí)間，t0N為第N附加研磨時(shí)間，一般在1～30分鐘范圍內(nèi)。
本發(fā)明具有如下有益效果1、由于添加了附加研磨時(shí)間，使晶片可在自由狀態(tài)下研磨，因此采用本發(fā)明方法加工晶片不但可以有效地改善晶片的TTV、TIR參數(shù)，還可以改善晶片的Warp、Bow等參數(shù)，這是常規(guī)工藝所不能達(dá)到的。
2、本發(fā)明采用多組游星片對(duì)晶片進(jìn)行分次研磨。由于受游星片厚度的保證，使用本發(fā)明方法研磨出的晶片可以保證與要求的最終厚度一致，并且不會(huì)出現(xiàn)磨薄的現(xiàn)象。
以下結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。


圖1為雙面研磨機(jī)的俯視示意圖。
圖2為雙面研磨機(jī)的縱面剖視圖。
圖3為傳統(tǒng)研磨過程中晶片狀態(tài)示意圖。
圖4為本發(fā)明研磨過程中晶片狀態(tài)示意圖。
圖中，1為晶片，2為游星片，3為下盤，4為上盤。
具體實(shí)施例方式
圖3為傳統(tǒng)研磨過程中晶片狀態(tài)示意圖。其中，a為加工前晶片在游星片的片孔內(nèi)的自由狀態(tài)示意圖，b為加工前上盤壓緊晶片后的示意圖，晶片因受壓而發(fā)生形變；c為加工完畢上盤壓緊晶片時(shí)的示意圖，d為加工后晶片在游星片的片孔內(nèi)的自由狀態(tài)示意圖，晶片平整度已得到改善，但Warp、Bow等參數(shù)得不到改善。本發(fā)明正是針對(duì)這一問題提出的解決方案。由于采用了分次研磨的方式，而且增加了附加研磨時(shí)間，晶片的部分應(yīng)力得到了很好的釋放，因此Warp、Bow等參數(shù)得以改善，如圖4所示，n為經(jīng)過N次研磨后，晶片在游星片的片孔內(nèi)的自由狀態(tài)示意圖。以下通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以說明。
第一實(shí)施例研磨6英寸砷化鎵晶片，切割片厚度為700微米，最終厚度要求為650微米。
晶片初始厚度與最終要求厚度的差距為50微米，因此可以選擇厚度差為10微米的五檔游星片，即游星片的組數(shù)N等于5。
選擇研磨壓力為20g/cm2，研磨速率為6μm/min，然后按下述步驟進(jìn)行研磨1、選擇厚度為690微米的第一游星片，將該游星片和晶片放在研磨機(jī)上進(jìn)行研磨，待晶片厚度被研磨到與該游星片厚度相等后(大約需要1分40秒)，再繼續(xù)研磨10分鐘2、取下晶片和第一游星片，換上厚度為680微米的第二游星片，晶片翻面放入該游星片的片孔內(nèi)繼續(xù)研磨，待晶片厚度被研磨到與該游星片厚度相等后(大約需要1分40秒)，再繼續(xù)研磨10分鐘；3、重復(fù)上述步驟，直至換上厚度為650微米的第五游星片，晶片翻面放入該游星片的片孔內(nèi)繼續(xù)研磨，待晶片厚度被研磨到與該游星片厚度相等后(大約需要1分40秒)，再繼續(xù)研磨10分鐘。
按照上述步驟研磨完6個(gè)晶片樣品后，測量晶片幾何參數(shù)，結(jié)果如下表2(表中“之前”是“研磨之前”的簡稱，“之后”是“研磨之后”的簡稱)。
表2


從表2可以看到，采用本發(fā)明方法加工出的晶片，不但其TTV、TIR參數(shù)得到了有效的改善，其Warp、Bow參數(shù)也得到了顯著改善，這是常規(guī)工藝所不能達(dá)到的。由于受游星片厚度的保證，使用本發(fā)明方法研磨出的晶片可以保證與要求的最終厚度一致，并且不會(huì)出現(xiàn)磨薄的現(xiàn)象。
第二實(shí)施例研磨4英寸硅晶片，切割片厚度為620微米，最終厚度要求為560微米。
晶片初始厚度與最終要求厚度的差距為60微米，因此可以選擇厚度差為20微米的三檔游星片，即游星片的組數(shù)N等于3。
選擇研磨壓力為60g/cm2，研磨速率為4μm/min，然后按下述步驟進(jìn)行研磨1、選擇厚度為600微米的第一游星片，將該游星片和晶片放在研磨機(jī)上進(jìn)行研磨，待晶片厚度被研磨到與該游星片厚度相等后(大約需要5分鐘)，再繼續(xù)研磨5分鐘；2、取下晶片和第一游星片，換上厚度為580微米的第二游星片，晶片翻面放入該游星片的片孔內(nèi)繼續(xù)研磨，待晶片厚度被研磨到與該游星片厚度相等后(大約需要5分鐘)，再繼續(xù)研磨10分鐘；3、取下晶片和第二游星片，換上厚度為560微米的第三游星片，晶片翻面放入該游星片的片孔內(nèi)繼續(xù)研磨，待晶片厚度被研磨到與該游星片厚度相等后(大約需要5分鐘)，再繼續(xù)研磨15分鐘。
按照上述步驟研磨完12個(gè)晶片樣品后，測量晶片幾何參數(shù)，結(jié)果如下表3(表中“之前”是“研磨之前”的簡稱，“之后”是“研磨之后”的簡稱)。
表3


從表3可以看到，采用本發(fā)明方法加工出的晶片，不但其TTV、TIR參數(shù)得到了有效的改善，其Warp、Bow參數(shù)也得到了顯著改善，這是常規(guī)工藝所不能達(dá)到的。由于受游星片厚度的保證，使用本發(fā)明方法研磨出的晶片可以保證與要求的最終厚度一致，并且不會(huì)出現(xiàn)磨薄的現(xiàn)象。
雖然本發(fā)明是用上述的實(shí)施例加以說明的，但是本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，凡是本領(lǐng)域的技術(shù)人員看過本發(fā)明說明書后，所能想到的任何本發(fā)明的變形方案，包括游星片厚度差、附加研磨時(shí)間的改變等等，都應(yīng)當(dāng)看成是在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可以改善半導(dǎo)體晶片幾何參數(shù)的晶片加工方法，其特征在于，采用至少兩組厚度遞減的游星片對(duì)待加工晶片進(jìn)行分次研磨；每次研磨過程中，在將晶片研磨到與游星片厚度相等后繼續(xù)研磨一段附加研磨時(shí)間；所述晶片加工方法具體包括以下步驟(1)測量晶片初始厚度T0，根據(jù)其與最終要求厚度的差確定選用的游星片的組數(shù)N，N為大于等于2的整數(shù)；(2)將厚度為T1的、最接近厚度T0的第一游星片放在雙面研磨機(jī)上，再將晶片放入該游星片的片孔內(nèi)進(jìn)行研磨，研磨時(shí)間為t1+t01，其中t1為將晶片研磨到與該游星片厚度T1相等時(shí)的時(shí)間，t01為第一附加研磨時(shí)間；(3)取下晶片和第一游星片，換上下一檔厚度為T2的第二游星片，將晶片放入該游星片的片孔內(nèi)繼續(xù)研磨，研磨時(shí)間為t2+t02，其中t2為將晶片研磨到與該游星片厚度T2相等時(shí)的時(shí)間，t02為第二附加研磨時(shí)間；(4)重復(fù)上述步驟，直至換上與最終要求厚度一致的、厚度為TN的第N游星片，將晶片放入該游星片的片孔內(nèi)繼續(xù)研磨，研磨tN+t0N時(shí)間，其中tN為將晶片研磨到與該游星片厚度TN相等時(shí)的時(shí)間，t0N為第N附加研磨時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶片加工方法，其特征在于，厚度相鄰的兩組游星片的厚度差在5～30微米之間；附加研磨時(shí)間可以在1～30分鐘范圍內(nèi)選擇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的晶片加工方法，其特征在于，在每次更換游星片后重新放入晶片時(shí)，將晶片翻面后再放入游星片的片孔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶片加工方法，其特征在于，游星片的組數(shù)N等于5，附加研磨時(shí)間為10分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶片加工方法，其特征在于，游星片的組數(shù)N等于3，附加研磨時(shí)間為5分鐘、10分鐘或者15分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可以改善半導(dǎo)體晶片幾何參數(shù)的晶片加工方法。該方法采用至少兩組厚度遞減的游星片對(duì)待加工晶片進(jìn)行分次研磨；每次研磨過程中，在將晶片研磨到與游星片厚度相等后繼續(xù)研磨一段附加研磨時(shí)間。通常，厚度相鄰的兩組游星片的厚度差在5～30微米之間；附加研磨時(shí)間可以在1～30分鐘范圍內(nèi)選擇。在更換游星片時(shí)，將晶片翻面可以使研磨效果更好。采用該方法加工晶片，不但可以有效地改善晶片的厚度偏差和平整度，還可以改善晶片的彎曲度和翹曲度等參數(shù)。
文檔編號(hào)B24B37/04GK1787181SQ20041009684
公開日2006年6月14日 申請日期2004年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月8日
發(fā)明者林健, 徐永寬, 劉玉嶺, 劉春香, 楊洪星, 呂菲 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所