一种超薄半导体晶片及其制备方法_2

文档序号:9262167阅读:来源:国知局
)步,用研磨机研磨载于支撑物上的晶片。如果需要研磨晶 片的两面,则可以在一面研磨后再研磨另一面。研磨加工是为了消除切片工序中晶片表面 的锯纹损伤,获得足够的晶片平整度,为后续的抛光工序作准备。所述研磨可以本领域已知 的任何方法进行,例如可在一种已知的研磨设备中进行(例如类似图2的设备),晶片置于 一个支承垫中,上下两侧垫有研磨垫(通常为聚酯类研磨垫),研磨过程使用研磨液(可用 已知的研磨液)。例如,在采用上下盘式的研磨设备(上下盘反向旋转)时,研磨过程中, 晶片所受压力为0. 03-0. 18千克/平方厘米,优选0. 05-0. 15千克/平方厘米。上盘转速 2-12转/分钟,优选3-10转/分钟;下盘转速5-20转/分钟,优选8-15转/分钟。研磨 液量为60-120ml/m2研磨盘面积/分钟(按设备盘单面计)。研磨时间为20-50分钟,优选 25-40分钟。
[0046] 在本发明方法的第(4)步,对载于支撑物上的晶片进行粗抛光,然后进行精抛光。 对于粗抛光,也即机械化学抛光,例如在晶片为GaAs晶片的情况下,使用的粗抛光溶液,除 水以外,还包括二氯代异氰尿酸盐、磺酸盐、焦磷酸盐、碳酸氢盐和硅溶胶。在本发明的一 种优选实施方案中,粗抛光溶液中除水以外的成分按它们的重量百分比计(基于除水之 外的成分的总量计),包括二氯代异氰尿酸盐8. 0-22. 0 %、磺酸盐0. 01-0. 30%、焦磷酸盐 4. 5-19. 0%、碳酸氢盐3. 0-13. 0%和硅溶胶55. 0-72. 0%,各组分含量总和为100%。上述 各组分溶于水后的总重量百分比以不对晶片产生不利影响为限,可以为任何浓度,但是优 选不高于6. 0%。在另一个实施方案中,在晶片为InP晶片的情况下,可使用商购抛光磨料 以已知的常规方法进行,所述商购抛光磨料如日本FujimiCorporation的FujimiINSEC SP抛光磨料或INSECIPP抛光磨料等。而在晶片为Si晶片的情况下,可使用购自美国的 AKZONOBELInc.Nalco2371 抛光液。
[0047] 对于粗抛光,在采用上下盘式的抛光设备(上下盘反向旋转)时,抛光过程中,晶 片所受压力为〇. 04-0. 15千克/平方厘米,优选0. 05-0. 12千克/平方厘米。上盘转速10-45 转/分钟,优选12-35转/分钟;下盘转速5-40转/分钟,优选8-30转/分钟。抛光液流 量为60-120升/cm2晶片面积/小时。抛光时间为20-70分钟,优选25-60分钟。
[0048] 对于精抛光,也即化学机械抛光,例如在晶片为GaAs晶片的情况下,使用的精抛 光溶液,除水以外,包括二氯代异氰尿酸盐、磺酸盐、酸式焦磷酸盐、碳酸氢盐和碳酸盐。在 本发明的一个优选实施方案中,除水之外,按重量百分比计(基于除水之外的成分的总量 计),精抛光溶液包括二氯代异氰尿酸盐29. 00-40. 00%、磺酸盐0. 20-0. 45%、酸式焦磷酸 盐18. 00-35. 00 %、碳酸氢盐17. 00-24. 00 %和碳酸盐15. 00~23. 00 %,各组分含量总和为 100%。上述各组分溶于水后的总重量百分比以不对晶片产生不利影响为限,可以为任何浓 度,但是优选不高于3. 0%。在另一个实施方案中,在晶片为InP晶片的情况下,可使用商 购抛光液以已知的常规方法进行,所述商购抛光液如日本FujimiCorperation的Fujimi INSECSP抛光液或FujimiCOMPOL80抛光液等。而在晶片为Si晶片的情况下,可使用购 自美国的RodelCorporationRodelLS-10 抛光液。
[0049] 对于精抛光,在采用上下盘式的抛光设备(上下盘反向旋转)时,抛光过程中,晶 片所受压力为〇. 05-0. 15千克/平方厘米,优选0. 06-0. 12千克/平方厘米。上盘转速20-60 转/分钟,优选25-50转/分钟;下盘转速10-35转/分钟,优选12-25转/分钟。抛光液 流量为〇. 5-1.Oml/cm2晶片面积/分钟。抛光时间为3-20分钟,优选5-15分钟。
[0050] 在本发明的各抛光溶液中,二氯代异氰尿酸盐、(酸式)焦磷酸盐、碳酸氢盐和碳 酸盐可以使用它们各自的水溶性盐类之一。优选的是,二氯代异氰尿酸盐、(酸式)焦磷酸 盐、碳酸氢盐和碳酸盐为各自的水溶性的碱金属盐之一或为铵盐,特别优选为各自的钠盐 或铵盐。
[0051] 对于硅溶胶,可以使用常规的硅溶胶,例如市售的硅溶胶,或者是使用现有技术方 法制备的硅溶胶。
[0052] 对于磺酸盐,可以使用水溶性磺酸盐,优选水溶性碱金属盐之一或为铵盐,特别优 选为钠盐或铵盐。优选的是,磺酸盐为例如C6_16芳基(即含6-16个碳原子的芳基,包括取代 的芳基)的单磺酸盐或二磺酸盐(例如C4_1(l烷基-苯磺酸盐、苯磺酸盐、萘磺酸盐、蒽磺酸 盐、C4_1(l烷基-苯基二磺酸二盐、苯基二磺酸二盐、萘基二磺酸二盐或蒽基二磺酸二盐,例如 1,2-苯二磺酸二盐、1,3-苯二磺酸二盐、苯磺酸盐或萘磺酸盐)、烷基磺酸盐(优选为4-10 个碳原子烷基的磺酸盐,例如丁烷基磺酸盐、戊烷基磺酸盐、己烷基磺酸盐、庚烷基磺酸盐、 辛烷基磺酸盐、壬烷基磺酸盐和癸烷基磺酸盐等)和酚磺酸盐之一,进一步优选1,3-苯二 磺酸盐、苯磺酸盐、萘磺酸盐或己烷基磺酸盐。
[0053] 对于粗抛光和精抛光,虽然上面对于某些晶片示例了各自的方法,但是,由于粗抛 光和精抛光本身可以采用现有技术的方法进行,因此不作进一步赘述。
[0054] 经过粗抛光和精抛光,超薄半导体晶片其表面微粗糙度不高于0. 5纳米。优选 地,该晶片厚度不高于400微米,例如为150-400微米,表面微粗糙度为0. 20-0. 50纳米, 优选0. 20-0. 40纳米,更优选0. 20-0. 35纳米。进一步优选地,所述超薄半导体晶片厚度为 150-350微米,表面微粗糙度为0. 20-0. 40纳米。再进一步优选地,所述超薄半导体晶片厚 度为150-300微米,表面微粗糙度为0. 20-0. 35纳米。最优选地,所述超薄半导体晶片厚度 为150-250微米,表面微粗糙度为0. 20-0. 35纳米。其直径通常为2-15厘米,优选为5-12 厘米。
[0055] 优选地,所得到的晶片平整度为3-7微米,优选3-5微米。
[0056] 优选地,经过粗抛光和精抛光之后,本发明的超薄半导体晶片不包括
[0057]d.直径小于或等于5. 12厘米、厚度为350-400微米的晶片;
[0058]e.直径为5. 12-7. 68厘米、厚度为375-400微米的晶片;以及
[0059]f.直径高于7. 68-10. 24厘米、厚度高于或等于385-400微米的晶片。
[0060] 任选地,还对精抛后的超薄晶片进行表面清洗处理,优选进行湿法表面清洗处理。 对清洗处理的过程无特别限制,只要其能使晶片表面达到所需的清洁程度即可。就湿法清 洗处理而言,可根据所制备的超薄半导体晶片的种类进行适当选择,套用现有技术的方法。 优选地,所述步骤(5)的表面湿法清洗处理在不低于1000级的洁净室中进行。所述洁净室 等级的定义参考美国联邦标准209D洁净室规格(见下表1)。在此,通常只考察微尘粒子 数,例如,千级洁净室一般指,每立方英尺中,多〇. 5微米的颗粒数< 1000颗;多5. 0微米的 颗粒数< 10颗。优选地,经过步骤(5)的表面清洗处理,在光照下目测,晶片表面无颗粒、 无白雾。并且晶片表面金属Zn和Cu残余量分别<10X101(I原子/cm2。这样,本发明方法 的超薄半导体晶片,不需要再进行任何外延前的处理,可达到开盒即用的水平。由于清洗可 以采用现有技术的方法,在此不作进一步赘述。
[0061] 表1美国联邦标准209D洁净室规格
[0062]
[0063] 由于表面清洗处理一般不改变晶片的表面物理状态,因此,经过表面清洗处理, 超薄半导体晶片其表面微粗糙度不高于〇. 50纳米。优选地,该晶片厚度不高于400微 米,例如为150-400微米,表面微粗糙度为0. 20-0. 50纳米,优选0. 20-0. 40纳米,更优选 0. 20-0. 35纳米。进一步优选地,所述超薄半导体晶片厚度为150-350微米,表面微粗糙度 为0. 20-0. 40纳米。再进一步优选地,所述超薄半导体晶片厚度为150-300微米,表面微粗 糙度为〇. 20-0. 35纳米。最优选地,所述超薄半导体晶片厚度为150-250微米,表面微粗糙 度为0.20-0. 35纳米。其直径通常为2-15厘米,优选为5-12厘米。优选的是,晶片平整度 为3-7微米,优选3-5微米。但是,所述超薄晶片不包括
[0064] a.直径小于或等于5. 12厘米、厚度为350-400微米的晶片;
[0065] b.直径为5. 12-7. 68厘米、厚度为375-400微米的晶片;以及
[0066] c.直径高于7. 68-10. 24厘米、厚度高于或等于385-400微米的晶片。
[0067] 优选地,本发明的超薄晶片不包括:
[0068] a.直径小于或等于5. 12厘米、厚度为325-400微米的晶片;
[0069] b.直径为5. 12-7. 68厘米、厚度为350-400微米的晶片;以及
[0070] c.直径高于7. 68-10. 24厘米、厚度高于或等于365-400微米的晶片。
[0071] 更进一步优选的是,本发明的超薄晶片不包括:
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