专利名称：一种可以改善半导体晶片几何参数的晶片加工方法
技术领域：
本发明属于半导体晶片加工工艺技术领域，特别涉及一种可以改善晶片几何参数的研磨方法。本方法适用于所有半导体材料和所有薄片材料的研磨。
背景技术：
集成电路使用的半导体晶片，都是由半导体晶锭切割加工制成。在用内圆切割机或线切割机将半导体晶锭切割成切割晶片时，因切割条件的变化，切割片在厚度和平整度都存在偏差。如果切割条件不合适，还会造成较深的损伤层。因此需要用研磨来消除厚度和平整度的偏差，并降低损伤层厚度。
传统的研磨方法如图1所示，晶片1放在位于下盘3上的游星片2的片孔内，晶片厚度大于游星片的厚度。上盘4降下，与晶片接触，混合有磨料的研磨浆从上下盘间的间隙进入，通过磨料的研磨，去除晶片表面的损伤层，研磨下的碎屑则被浆料带走。
传统研磨可以降低损伤层厚度，改善晶片之间的厚度偏差(TTV)和晶片的平整度(TIR)，但传统研磨工艺对晶片弯曲度(Bow)和翘曲度(Warp)等参数的改善却微乎其微。采用传统研磨方法研磨12片晶片，测得各晶片的几何参数见下表1(表中“之前”是“研磨之前”的简称，“之后”是“研磨之后”的简称)表1
发明内容
本发明的目的是提供一种在研磨过程中可以改善半导体晶片几何参数的加工方法。采用该方法加工晶片，不但可以有效地改善晶片的TTV、TIR参数，还可以改善晶片的Warp、Bow参数。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现采用至少两组厚度递减的游星片对待加工晶片进行分次研磨；每次研磨过程中，在将晶片研磨到与游星片厚度相等后继续研磨一段时间，这段时间可称为“附加研磨时间”。
通常，厚度相邻的两组游星片的厚度差在5～30微米之间；附加研磨时间可以在1～30分钟范围内选择。在更换游星片时，将晶片翻面可以使研磨效果更好。
本发明晶片加工方法的具体步骤可以表述如下(1)测量晶片初始厚度T0，根据其与最终要求厚度的差确定选用的游星片的组数N，厚度相邻的两组游星片的厚度差一般在5～30微米之间，N为大于等于2的整数；(2)将厚度为T1(最接近T0)第一游星片放在双面研磨机上，再将晶片放入该游星片的片孔内进行研磨，研磨时间为t1+t01；其中t1为将晶片研磨到与该游星片厚度T1相等时的时间，t01为第一附加研磨时间，一般在1～30分钟范围内；(3)取下晶片和第一游星片，换上下一档(厚度小于T1但最接近T1)厚度为T2的第二游星片，并将晶片翻面后放入第二游星片的片孔内继续研磨，研磨时间为t2+t02，其中t2为将晶片研磨到与该游星片厚度T2相等时的时间，t02为第二附加研磨时间，一般在1～30分钟范围内；(4)重复上述步骤，直至换上厚度为TN(与最终要求厚度一致)的第N游星片，将晶片放入第N游星片的片孔内继续研磨，研磨tN+t0N时间，其中tN为将晶片研磨到与该游星片厚度TN相等时的时间，t0N为第N附加研磨时间，一般在1～30分钟范围内。
本发明具有如下有益效果1、由于添加了附加研磨时间，使晶片可在自由状态下研磨，因此采用本发明方法加工晶片不但可以有效地改善晶片的TTV、TIR参数，还可以改善晶片的Warp、Bow等参数，这是常规工艺所不能达到的。
2、本发明采用多组游星片对晶片进行分次研磨。由于受游星片厚度的保证，使用本发明方法研磨出的晶片可以保证与要求的最终厚度一致，并且不会出现磨薄的现象。
以下结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的说明。
图1为双面研磨机的俯视示意图。
图2为双面研磨机的纵面剖视图。
图3为传统研磨过程中晶片状态示意图。
图4为本发明研磨过程中晶片状态示意图。
图中，1为晶片，2为游星片，3为下盘，4为上盘。
具体实施例方式
图3为传统研磨过程中晶片状态示意图。其中，a为加工前晶片在游星片的片孔内的自由状态示意图，b为加工前上盘压紧晶片后的示意图，晶片因受压而发生形变；c为加工完毕上盘压紧晶片时的示意图，d为加工后晶片在游星片的片孔内的自由状态示意图，晶片平整度已得到改善，但Warp、Bow等参数得不到改善。本发明正是针对这一问题提出的解决方案。由于采用了分次研磨的方式，而且增加了附加研磨时间，晶片的部分应力得到了很好的释放，因此Warp、Bow等参数得以改善，如图4所示，n为经过N次研磨后，晶片在游星片的片孔内的自由状态示意图。以下通过具体实施例对本发明加以说明。
第一实施例研磨6英寸砷化镓晶片，切割片厚度为700微米，最终厚度要求为650微米。
晶片初始厚度与最终要求厚度的差距为50微米，因此可以选择厚度差为10微米的五档游星片，即游星片的组数N等于5。
选择研磨压力为20g/cm2，研磨速率为6μm/min，然后按下述步骤进行研磨1、选择厚度为690微米的第一游星片，将该游星片和晶片放在研磨机上进行研磨，待晶片厚度被研磨到与该游星片厚度相等后(大约需要1分40秒)，再继续研磨10分钟2、取下晶片和第一游星片，换上厚度为680微米的第二游星片，晶片翻面放入该游星片的片孔内继续研磨，待晶片厚度被研磨到与该游星片厚度相等后(大约需要1分40秒)，再继续研磨10分钟；3、重复上述步骤，直至换上厚度为650微米的第五游星片，晶片翻面放入该游星片的片孔内继续研磨，待晶片厚度被研磨到与该游星片厚度相等后(大约需要1分40秒)，再继续研磨10分钟。
按照上述步骤研磨完6个晶片样品后，测量晶片几何参数，结果如下表2(表中“之前”是“研磨之前”的简称，“之后”是“研磨之后”的简称)。
表2
从表2可以看到，采用本发明方法加工出的晶片，不但其TTV、TIR参数得到了有效的改善，其Warp、Bow参数也得到了显著改善，这是常规工艺所不能达到的。由于受游星片厚度的保证，使用本发明方法研磨出的晶片可以保证与要求的最终厚度一致，并且不会出现磨薄的现象。
第二实施例研磨4英寸硅晶片，切割片厚度为620微米，最终厚度要求为560微米。
晶片初始厚度与最终要求厚度的差距为60微米，因此可以选择厚度差为20微米的三档游星片，即游星片的组数N等于3。
选择研磨压力为60g/cm2，研磨速率为4μm/min，然后按下述步骤进行研磨1、选择厚度为600微米的第一游星片，将该游星片和晶片放在研磨机上进行研磨，待晶片厚度被研磨到与该游星片厚度相等后(大约需要5分钟)，再继续研磨5分钟；2、取下晶片和第一游星片，换上厚度为580微米的第二游星片，晶片翻面放入该游星片的片孔内继续研磨，待晶片厚度被研磨到与该游星片厚度相等后(大约需要5分钟)，再继续研磨10分钟；3、取下晶片和第二游星片，换上厚度为560微米的第三游星片，晶片翻面放入该游星片的片孔内继续研磨，待晶片厚度被研磨到与该游星片厚度相等后(大约需要5分钟)，再继续研磨15分钟。
按照上述步骤研磨完12个晶片样品后，测量晶片几何参数，结果如下表3(表中“之前”是“研磨之前”的简称，“之后”是“研磨之后”的简称)。
表3
从表3可以看到，采用本发明方法加工出的晶片，不但其TTV、TIR参数得到了有效的改善，其Warp、Bow参数也得到了显著改善，这是常规工艺所不能达到的。由于受游星片厚度的保证，使用本发明方法研磨出的晶片可以保证与要求的最终厚度一致，并且不会出现磨薄的现象。
虽然本发明是用上述的实施例加以说明的，但是本发明并不限于这些实施例，凡是本领域的技术人员看过本发明说明书后，所能想到的任何本发明的变形方案，包括游星片厚度差、附加研磨时间的改变等等，都应当看成是在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种可以改善半导体晶片几何参数的晶片加工方法，其特征在于，采用至少两组厚度递减的游星片对待加工晶片进行分次研磨；每次研磨过程中，在将晶片研磨到与游星片厚度相等后继续研磨一段附加研磨时间；所述晶片加工方法具体包括以下步骤(1)测量晶片初始厚度T0，根据其与最终要求厚度的差确定选用的游星片的组数N，N为大于等于2的整数；(2)将厚度为T1的、最接近厚度T0的第一游星片放在双面研磨机上，再将晶片放入该游星片的片孔内进行研磨，研磨时间为t1+t01，其中t1为将晶片研磨到与该游星片厚度T1相等时的时间，t01为第一附加研磨时间；(3)取下晶片和第一游星片，换上下一档厚度为T2的第二游星片，将晶片放入该游星片的片孔内继续研磨，研磨时间为t2+t02，其中t2为将晶片研磨到与该游星片厚度T2相等时的时间，t02为第二附加研磨时间；(4)重复上述步骤，直至换上与最终要求厚度一致的、厚度为TN的第N游星片，将晶片放入该游星片的片孔内继续研磨，研磨tN+t0N时间，其中tN为将晶片研磨到与该游星片厚度TN相等时的时间，t0N为第N附加研磨时间。
2.根据权利要求1所述的晶片加工方法，其特征在于，厚度相邻的两组游星片的厚度差在5～30微米之间；附加研磨时间可以在1～30分钟范围内选择。
3.根据权利要求1或2所述的晶片加工方法，其特征在于，在每次更换游星片后重新放入晶片时，将晶片翻面后再放入游星片的片孔内。
4.根据权利要求3所述的晶片加工方法，其特征在于，游星片的组数N等于5，附加研磨时间为10分钟。
5.根据权利要求3所述的晶片加工方法，其特征在于，游星片的组数N等于3，附加研磨时间为5分钟、10分钟或者15分钟。
全文摘要
本发明公开了一种可以改善半导体晶片几何参数的晶片加工方法。该方法采用至少两组厚度递减的游星片对待加工晶片进行分次研磨；每次研磨过程中，在将晶片研磨到与游星片厚度相等后继续研磨一段附加研磨时间。通常，厚度相邻的两组游星片的厚度差在5～30微米之间；附加研磨时间可以在1～30分钟范围内选择。在更换游星片时，将晶片翻面可以使研磨效果更好。采用该方法加工晶片，不但可以有效地改善晶片的厚度偏差和平整度，还可以改善晶片的弯曲度和翘曲度等参数。
文档编号B24B37/04GK1787181SQ20041009684
公开日2006年6月14日 申请日期2004年12月8日 优先权日2004年12月8日
发明者林健, 徐永宽, 刘玉岭, 刘春香, 杨洪星, 吕菲 申请人:中国电子科技集团公司第四十六研究所