超薄晶片的抛光方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种大尺寸超薄晶片的抛光方法。

背景技术：

化学机械抛光（cmp）技术是晶片表面加工的关键技术之一，在大尺寸裸晶片如太阳能电池用超薄硅单晶片，集成电路用超薄硅单晶片，led用蓝宝石衬底晶片等的表面抛光工艺中得到广泛应用。

抛光可以改善晶片表面的粗糙度，降低晶片的ttv，在晶片表面实现超高的平整度，对于一些光学用晶片还能提高其对光的利用率。例如在集成电路的制造过程中，硅晶圆基片上往往构建了成千上万的结构单元，这些结构单元通过多层金属互联进一步形成功能性电路的器件。在多层金属互联结构中，金属导线之间填充介质层，随着集成电路技术的发展，金属线宽越来越小，布线层数越来越多，此时利用cmp工艺对晶片表面的介质层进行平坦化处理可以有助于多层线路的制作，且能防止将电介质层涂覆在不平表面上引起的畸变。

比如太阳能电池用超薄硅单晶片的背抛光技术就可以大大改善太阳能硅片的光学效益，增强硅片背表面钝化效果，提升太阳能电池的光电转换效率，并且可以与se、lbsf、perl、mwt等主流技术叠加，兼容性好，可以进一步提高采用这些技术的太阳能电池性能，推进高效率太阳能电池产业化的发展。

cmp过程是一个机械作用和化学作用相平衡的过程。例如在硅晶片的抛光过程中，首先利用真空吸附垫模板将晶片固定在抛光头上，在抛光头的压力下，由真空吸附垫模板的旋转、抛光盘的旋转造成晶片与抛光垫的摩擦。此时化学作用为碱性的抛光液与晶片表面接触发生腐蚀反应，晶片表面会被碱液腐蚀，摩擦则将该腐蚀层去除，通过循环这两个作用过程，就可以实现晶片的抛光。

对于300μm厚度以上的晶片，通过上述方法可以达到较好的抛光效果，但是对于更薄的晶片，对于真空吸附垫模板吸附法，由于抛光过程中必须要有足够厚度的晶片露出模板表面，过薄的晶片在模板里面嵌入的厚度较少，极容易在快速的旋转过程中飞出模板造成碎片。

因此对于晶片厚度小于300μm的超薄晶片，业界一般采用有蜡贴片的单面抛光技术，晶片依靠蜡膜作为介质将晶片紧紧地与陶瓷盘粘贴在一起进行抛光加工。有蜡贴片抛光虽能提高加工精度，但其涂蜡工艺比较复杂，所使用的蜡的形式较多，其抛光加工精度直接与所使用的蜡的种类及蜡膜厚度和其均匀程度、硅片涂蜡的工艺环境的洁净程度等因素相关。故在使用有蜡贴片单面抛光中，硅片涂蜡的工艺均应在洁净室内进行(至少不低于100级)，要求蜡膜的厚度合适(≈1.5μm)、均匀。

采用有蜡抛光虽然可以避免碎片的发生，但是贴蜡机及配套设备的投资是很高的，尤其是对于较老的抛光设备，需要投入较大的资金进行改造，增加了资金投入且不利于该设备的有效利用，同时有蜡工艺产出较小，不能满足日益增长的市场需求。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种超薄晶片的抛光方法，利用胶带或者胶体对超薄晶片进行贴膜，然后再用模板法进行抛光，有效的弥补了晶片的厚度和增加了机械强度。

按照本发明提供的技术方案，所述的超薄晶片的抛光方法包括以下步骤：

步骤一、在晶片非抛光面贴一层胶带，或涂布胶体并固化，或者先在晶片非抛光面涂布胶体然后在固化的胶体表面黏贴胶带，构成一个整体厚度增加的贴膜芯片；所述胶带包含两层：胶膜和提供机械力的表层膜，表层膜通过胶膜跟晶片结合在一起；

步骤二、将所述贴膜晶片吸附在模板里面，晶片露出模板外面的厚度在10μm~700μm，贴膜晶片整体嵌入模板的厚度在10μm~700μm；

步骤三、对晶片实施抛光工艺，使晶片达到预定厚度；

步骤四、将贴膜晶片从模板中取出，通过加热或辐射方式去除胶带或胶体，或者依次去除胶带和胶体。

具体的，所述胶体用旋转涂布法涂布，或者用贴膜法涂布，或者用喷胶法涂布；涂布后的胶体直接进行固化，或者先通过烘烤表面流平后固化。

所述胶体厚度在10nm~1500μm。

所述固化方式为加热或辐射方式。

具体的，所述胶膜的厚度在10nm~500μm，表层膜的厚度在1μm~1000μm。

所述胶膜是树脂类粘性物质，且该胶膜通过加热或辐射方式作用后，黏性会降低或消失；所述表层膜是塑料膜或者金属薄膜。

去除胶体的方法为：所述胶体通过加热或辐射方式失去胶性，再通过水洗、等离子体氧化、有机去胶液浸泡工艺去除；或者所述胶体固化后形成一种膜，通过加热或辐射方式使膜与晶片间失去黏性，再通过机械力将该膜从晶片上撕下来。

所述依次去除胶带和胶体的方法为：先通过加热或辐射方式使胶膜黏性降低或者消失，将胶带从晶片上取下使胶体露出来；然后通过加热或辐射方式使胶体失去胶性，通过水洗、等离子体氧化、有机去胶液浸泡工艺将胶体去除；或者通过加热或辐射方式使胶体固化形成的膜与晶片间失去黏性，通过机械力将该膜从晶片上撕下来。

本发明所述的抛光方法，利用胶带或者胶体对超薄晶片进行贴膜，然后再用模板法进行抛光，其优点在于：

1）新增的膜可以作为晶片的一部分嵌入到真空吸附垫模板里面，使晶片在模板中不易滑出，且可以通过调节膜的厚度来对晶片的抛光后的厚度进行控制；

2）新增的膜有较高的机械强度，可以给晶片提供机械支撑作用，使晶片在抛光过程中不易碎片。

附图说明

图1是晶片抛光设备示意图。

图2是晶片抛光设备中晶片在模板中的状态图。

图3是本发明实施例一步骤（1）示意图。

图4是本发明实施例一步骤（2）示意图。

图5是本发明实施例一步骤（4）示意图。

图6是本发明实施例二步骤（1）示意图。

图7是本发明实施例二步骤（2）示意图。

图8是本发明实施例二步骤（4）示意图。

图9是本发明实施例三完成步骤（1）（2）后的示意图。

图10是本发明实施例三步骤（3）示意图。

图11是本发明实施例三步骤（5）示意图。

图12是本发明实施例三步骤（6）示意图。

图13是本发明得到的晶片成品示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示为用模板法对晶片进行抛光的过程，其中夹持晶片的装置101里面有吸附模板，模板可以固定住晶片。用一定的压力将装置101压在抛光垫102上，同时大盘103转动，此时晶片相对抛光垫102就会形成围绕晶圆中心自转和围绕抛光垫102中心公转的状态，同时在抛光垫102上喷淋抛光液，晶片表面就会被抛光。

如图2所示为晶片在模板中的状态，其中包括模板201，衬垫202，晶片203。抛光时，晶片203被吸附在衬垫202上，晶片203露出模板201外面的厚度在10μm~700μm，晶片203嵌入模板201的厚度在10μm~700μm，模板201通过对晶片203被嵌入的部分实施侧面推力，使晶片203移动；同时模板201在旋转的时候还会对晶片203实施一个转动的力；同时，模板201上面被施加压力，该压力通过模板201和衬垫202传输到晶片203上，控制晶片203跟抛光垫之间的距离。

本发明的实施例一如下。

（1）如图3所示，对于超薄的晶片，其厚度不足以满足研磨时嵌入模板201的厚度需求或者露出模板201的厚度需求，这里先在晶片203非抛光面贴一层胶带构成一整体厚度增加的贴膜晶片，所述胶带由两部分组成，即胶膜302和提供机械力的表层膜301。表层膜301通过胶膜302跟晶片203结合在一起，此处胶膜302可以是树脂类（如聚氨酯类）粘性物质，且该胶膜302通过加热、光子辐射、激光辐射、电子辐射、声波辐射或其他辐射方式作用后，其黏性会降低或者消失；此处表层膜301可以是聚丙烯酸类，聚乙烯类物质的塑料膜，也可以是金属薄膜（铝，锡，铜）等。胶膜302的厚度在10nm~500μm，表层膜301的厚度在1μm~1000μm；

（2）如图4所示，将贴有胶带的晶片（贴膜晶片）吸附在模板201里面，晶片203露出模板201外面的厚度在10μm~700μm，贴膜晶片嵌入模板201的厚度（晶片203和胶带的厚度之和）在10μm~700μm。

（3）对晶片203实施抛光工艺，使晶片达到预定厚度。

（4）如图5所示，将贴膜晶片从模板201中取出，通过加热、光子辐射、激光辐射、电子辐射、声波辐射或其他辐射方式使胶带黏性降低或者消失，将胶带从晶片203上取下得到晶片成品或者进一步通过干法或者湿法清洗晶片后得到成品。

本发明的实施例二如下。

（1）如图6所示，先在晶片203非抛光面涂布胶体401，该胶体401可以用旋转涂布法涂布，也可以用贴膜法涂布，也可以用喷胶法涂布；涂布后的胶体401可以直接固化，也可以先通过烘烤表面流平后固化；固化方式可以是加热、光子辐射、激光辐射、电子辐射、声波辐射或其他辐射方式等；该胶体401厚度在10nm~1500μm；该胶体401材质可以是聚丙烯酸酯类有机物、酚醛树脂类有机物、环氧树脂类有机物等。

该胶体401可以通过加热、光子辐射、激光辐射、电子辐射、声波辐射或其他辐射方式等失去胶性，通过水洗，等离子体氧化，有机去胶液浸泡等去除；该胶体401还可以是固化后形成一种膜，能够通过加热、光子辐射、激光辐射、电子辐射、声波辐射或其他辐射方式等使膜与晶片203间失去黏性，通过机械力将该膜从晶片203上撕下来。

（2）如图7所示，将涂有胶体401的晶片（贴膜晶片）吸附在模板201里面，晶片露出模板201外面的厚度在10μm~700μm，贴膜晶片嵌入模板201的厚度（晶片和胶带的厚度之和）在10μm~700μm。可以通过控制背部胶体401的厚度来控制晶片抛光后的厚度。

（3）对晶片实施抛光工艺，使晶片达到预定厚度；

（4）如图8所示，将贴膜晶片从模板201中取出，通过加热、光子辐射、激光辐射、电子辐射、声波辐射或其他辐射方式等使胶体401失去胶性，通过水洗，等离子体氧化，有机去胶液浸泡等去除；或者通过加热、光子辐射、激光辐射、电子辐射、声波辐射或其他辐射方式等使胶体401固化后形成的膜与晶片203间失去黏性，通过机械力将该膜从晶片上撕下来；最后得到晶片成品或者进一步通过干法或者湿法清洗晶片后得到成品。

本发明的实施例三如下。

（1）如图9所示，先在晶片203非抛光面涂布胶体401，该胶体401可以用旋转涂布法涂布，也可以用贴膜法涂布，也可以用喷胶法涂布；涂布后的胶体401可以直接固化，也可以先通过烘烤表面流平后固化；固化方式可以是加热、光子辐射、激光辐射、电子辐射、声波辐射或其他辐射方式等。胶体401厚度在10nm~1500μm。胶体401材质可以是聚丙烯酸酯类有机物、酚醛树脂类有机物、环氧树脂类有机物等。

该胶体401可以通过加热、光子辐射、激光辐射、电子辐射、声波辐射或其他辐射方式等失去胶性，通过水洗，等离子体氧化，有机去胶液浸泡等去除；该胶体401还可以是固化后可以形成一种膜，通过加热、光子辐射、激光辐射、电子辐射、声波辐射或其他辐射方式等使其与晶片间失去黏性，通过机械力将该膜从晶片上撕下来。

（2）然后在胶体401表面黏贴胶带，胶带由两部分组成，即胶膜302和提供机械力的表层膜301。表层膜301通过胶膜302跟晶片203结合在一起，此处胶膜302可以是树脂类（如聚氨酯类）粘性物质，且该胶膜302通过加热、光子辐射、激光辐射、电子辐射、声波辐射或其他辐射方式作用后，其黏性会降低或者消失；表层膜301可以是聚丙烯酸类、聚乙烯类物质的塑料膜，也可以是金属薄膜（铝，锡，铜）等；胶膜302的厚度在10nm~500μm，表层膜301的厚度在1μm~1000μm。

（3）如图10所示，将经过上述两部处理好的晶片（贴膜晶片）吸附在模板201里面，晶片203露出模板201外面的厚度在10μm~700μm，贴膜晶片嵌入模板201的厚度（晶片203加胶体401、胶带的厚度之和）在10μm~700μm。可以通过控制背部胶体401的厚度或者背部胶带的厚度来控制晶片抛光后的厚度。

（4）对晶片203实施抛光工艺，使晶片达到预定厚度；

（5）如图11所示，将贴膜晶片从模板201中取出，通过加热、光子辐射、激光辐射、电子辐射、声波辐射或其他辐射方式使胶带黏性降低或者消失，将胶带从晶片203上取下使胶体401露出来。

（6）如图12所示，通过加热、光子辐射、激光辐射、电子辐射、声波辐射或其他辐射方式等使胶体401失去胶性，通过水洗、等离子体氧化、有机去胶液浸泡等工艺将胶体401去除；或者通过加热、光子辐射、激光辐射、电子辐射、声波辐射或其他辐射方式等使胶体401固化后形成的膜与晶片203间失去黏性，通过机械力将该膜从晶片203上撕下来；最后得到晶片成品或者进一步通过干法或者湿法清洗晶片后得到成品如图13所示。

相比较而言，实施例一所述表面贴胶带的方法，工艺操作简单；实施例二所述为表面镀膜的方法，能够对增加的膜实现精密的控制；实施例三则是在表面镀膜不能达到机械强度要求的时候，再增加表面胶带。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。