用于形成晶片的背面处理的对准特征的装置和方法
【专利说明】用于形成晶片的背面处理的对准特征的装置和方法
[0001]优先权数据
[0002]该PCT专利申请请求于2013年7月23日提交的美国专利申请号13/948408的优先权，该文献在此通过引用以允许的范围内并入。
技术领域
[0003]本发明一般涉及晶片制造处理，以及更具体地涉及晶片制造处理用于背面晶片处理的晶片对准。
【背景技术】
[0004]对于晶片器件(例如，MEMS设备或CMOS设备)的制造，常常需要或希望处理晶片的两侧，晶片一侧的特征对准晶片的另一侧的对应特征。完成这种对准的一种方式涉及使用利用1倍光掩模用红外(IR)能力的对准工具。该工具的对准精度一般在5微米(微米或微米)之间。如果期望更精确的对准，可以使用具有红外能力的步进工具。常规步进机不具备红外线能力，所以使用具有IR能力的步进工具通常增加成本和复杂化制造过程。
【发明内容】
[0005]在某些实施例中，用于在晶片制造过程形成背面侧晶片处理的对准特征的方法包括:从晶片的顶侧形成进入但不完全通过晶片的沟槽；在沟槽的表面上形成对比材料；和研磨晶片的底侧以暴露沟槽，其中，衬垫(lining)暴露沟槽的所述对比材料提供用于背面侧处理晶片的晶片的精确对准的对准参考。
[0006]在各种替代实施例中，对比材料可以包括氧化物或氮化物。对比材料可以通过氧化或沉积形成。该方法可以进一步包括:在形成对比材料之后，使用保护材料(如，多晶硅或导电材料)填充沟槽。研磨晶片的底侧以暴露沟槽可涉及:直接或间接地接合处理晶片到晶片的顶侧和使用处理晶片以在研磨过程中处理晶片。晶片可以是晶片叠层中的多个晶片之一。晶片可以是绝缘体上硅(SOI)晶片，并且其中所述沟槽延伸穿过顶设备层和SOI晶片的掩埋氧化物层，但不完全穿过SOI晶片的底处理层。该对准特征可被放置在从由晶片形成的晶片器件排除的晶片的划片区域，或包括在由晶片形成的晶片器件中。该方法还可以包括:在用于背面侧处理晶片的晶片处理机中对准晶片，其中晶片处理机包括对准工具，并且其中所述暴露沟槽的对比材料是由对准工具用于对准晶片使用的对准参考。
[0007]某些其它实施例包括具有晶片的装置，所述晶片具有从晶片的顶侧形成并由对比材料衬垫的沟槽，从晶片的底侧露出所述沟槽，其中，所述对比材料提供由对准工具用于精确对准晶片的对准参考，用于背面处理晶片。
[0008]在各种替代实施例中，对比材料可以包括氧化物或氮化物。所述衬垫的沟槽可填充有保护材料，诸如多晶硅或导电材料。晶片可以包括单晶片、硅绝缘体(SOI)晶片或晶片叠层中的晶片。该对准特征可被放置在从由晶片形成的晶片器件排除的晶片的划片区域，或包括在由晶片形成的晶片器件中。
[0009]附加实施例可以被公开并要求保护。
【附图说明】
[0010]通过参考附图参考下面的详细描述，实施例的前述特征将更加容易地理解:
[0011]图1示出SOI晶片的横截面图的示意图，如本领域已知；
[0012]图2是表示从SOI晶片的顶侧通过顶设备层和埋入氧化层进入底部处理层的深沟槽的示意图。
[0013]图3是表示在深沟槽的表面形成的对比材料的示意图；
[0014]图4是表示填充保护材料的沟槽的示意图；
[0015]图5是表示直接或间接键合到SOI晶片的顶面的处理晶片的示意图；
[0016]图6是表示在背侧研磨表面以形成表面之后的晶片的示意图，通过其该填充、衬垫的沟槽露出；
[0017]图7是表不露出沟槽的表面的底侧视图的不意图；和
[0018]图8是工具以上结合图1-7描述的制造处理，用于制造和使用对准特征的方法的逻辑流程图。
[0019]应当注意:上述附图和其中所示的元件不必按比例或任何比例。除非上下文另有说明，相同的元件用相同的标号表示。
【具体实施方式】
[0020]本发明的实施例允许非常精确地对准(例如，围绕1-5微米)晶片，用于晶片的背面侧处理(例如，MEMS设备、CMOS设备或其他晶片器件的制造)。具体而言，一个或多个对准特征从晶片的前(顶)侧形成，用于使用对准工具后(底)侧处理对准晶片，诸如不带红外能力或IX对准机的常规步进机。对准特征部通过如下形成:从晶片的前(顶)侧形成一个或多个进入但不完全通过晶片的沟槽；在沟槽(ES)的表面上形成对比材料(例如，氧化物或氮化物)；和研磨晶片的底部(背面)侧以暴露沟槽。衬垫暴露沟槽的对比材料提供对准工具的对准参考，用于在背面侧处理晶片期间精确对准晶片。在粉碎前，沟槽可填充有保护材料(例如，多晶硅)，以便防止以后的制造工艺的材料(例如，光致抗蚀剂)困在沟槽并引起随后制造处理中的问题。处理晶片可直接或间接结合到晶片(例如，如美国专利申请公开号2004/0063237描述的虚拟处理晶片，其在此引入本文作为参考)，用于在研磨和/或背面侧处理晶片的过程中处理晶片。该处理晶片可以永久性地粘合到晶片或在研磨和/或背面处理后去除。
[0021]本发明的各种实施例可以用于各种类型的晶片，诸如单晶晶片(例如，硅晶片)、绝缘体上的硅(SOI)晶片或晶片堆叠(S卩，在堆叠配置中，多个晶片直接或间接结合彼此)。在形成沟槽之前，各种材料层可以在或从晶片的前侧形成，在此情况下，沟槽可以通过该材料层形成和进入/通过晶片的一个或多个层。基于各种因素(诸如，晶片的类型和/或厚度、形成沟槽的材料层、要执行的背面磨削的量)，沟槽可形成为特定制造工艺流必要或希望的任何深度。在某些实施例中，该对准特征形成在厚晶片中，诸如绝缘体上硅(S0I)晶片，其中从晶片的顶侧形成的深沟槽通常大于约100微米(典型地约100-500微米深，但在各种实施例可形成较深或较浅的沟槽)，并延伸穿过S0I晶片的顶部设备层和掩埋氧化层，但不完全穿过所述SOI晶片的底处理层。应当指出:晶片可以对准用于使用对准特征的背面加工的精度取决于(在一定程度上)沟槽形成的精度以及具体地沟槽两侧如何陡峭和直地形成。因此，在某些实施例中，深反应离子蚀刻(DRIE)工艺或其它精确深蚀刻工艺可用于创建深、陡峭的沟槽。
[0022]应当指出，对准特征不需要被包括在从晶片制造的最终设备中。因此，在某些示例性实施例中，某些或全部的对准特征或全部可以位于制造的晶片器件之外，诸如在晶片器件的切割或其它分离期间除去的晶片的“划片”区域。
[0023]还应当指出，除了用于对准，某些或全部对准特征可以填充导电材料并用于电连接(例如，作为“硅通”或TSV)。
[0024]用于在SOI晶片中形成对准特征的示例性过程现在参考图1-7描述，但该过程如何可以更一般地应用于其它类型晶片对于本领域技术人员是显而易见的。
[0025]图1是示出SOI晶片100的横截面图的示意图，如本领域已知的。SOI晶片100包括限定顶面140的顶部硅器件层110、中间(掩埋)氧化物层120，和限定底表面150的底硅处理层130。
[0026]图2是示出从SOI晶片100的顶侧140通过顶设备层110和埋入氧化层120进入到底部处理层130形成深沟槽210的概略图。应当指出:沟槽210可以以单一蚀刻步骤或多个蚀刻步骤形成。
[0027]图3是示出在深沟槽210的表面形成的对比材料31