CN116652817A - 利用再生晶圆的翘曲度来制作超平坦芯片的*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供的利用再生晶圆的翘曲度来制作超平坦芯片的***，所述再生晶圆具有相对设置的一第一表面与一第二表面，其特征在于，所述***包括：低损研磨单元，包含一研磨垫与一研磨头，所述再生晶圆在经过低损研磨之后会在第二表面上形成向第二表面方向凹陷的蝶形翘曲；低损抛光单元，包含一抛光头与一抛光垫，所述抛光头用以带动再生晶圆的具有均匀粗糙度第一表面与抛光垫进行摆动的旋转接触，并对第一表面进行抛光去除损伤；自动减薄单元，包括减薄研磨机组与基板，所述减薄研磨机组用以对固定在基板上的再生晶圆的第一表面进行减薄研磨，去除第二表面上的蝶形翘曲。本发明制程简单可控，可实现超平坦芯片的成型。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆抛光技术领域，尤其是涉及利用再生晶圆的翘曲度来制作超平坦芯片的***。
背景技术
在半导体行业中，平坦度是衡量一枚半导体晶圆性能的决定性指标之一，其中total thickness variation(TTV，总厚度偏差)作为平坦度一种衡量指标，是磨片加工过程中重要参数。而其中的化学机械研磨简称CMP，是现今最为广泛使用之晶圆平坦化方式，顾名思义地，此制程原理主要系利用研磨的机械原理，搭配研磨用之化学药剂，进一步将晶圆表面因制程长晶过程所造成之高低轮廓，例如半导体制程中于正面金属化后之晶背研磨需求，进一步加压研磨轮至晶圆，使之呈现平坦化并符合终端产品之电性需求，简单来说，化学机械研磨之目的系为将制作完成之集成电路表面磨平，以方便下一层金属导线具有较佳之成长良率。
目前制作超平坦晶片，主要是通过新晶棒切片得到之后进行CMP处理，而对于如何利用再生晶圆进行超平坦晶片的生产，目前在市场上还处于空白状态。
发明内容
本发明是为了解决现有技术存在的空白之处，提供一种利用再生晶圆的翘曲度来制作超平坦芯片的***。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：利用再生晶圆的翘曲度来制作超平坦芯片的***，所述再生晶圆具有相对设置的一第一表面与一第二表面，所述***包括：
低损研磨单元，包含一研磨垫与一研磨头，所述研磨头用以带动再生晶圆的第一表面与研磨垫进行旋转接触并在其上制造均匀粗糙度，所述再生晶圆在经过低损研磨之后会在第二表面上形成向第二表面方向凹陷的蝶形翘曲；
低损抛光单元，包含一抛光头与一抛光垫，所述抛光头用以带动再生晶圆的具有均匀粗糙度第一表面与抛光垫进行摆动的旋转接触，并对第一表面进行抛光去除损伤；
自动减薄单元，包括减薄研磨机组与基板，所述再生晶圆的第二表面在涂抹介质之后固定在基板上，所述减薄研磨机组用以对固定在基板上的再生晶圆的第一表面进行减薄研磨，去除第二表面上的蝶形翘曲。
在数个实施方式中，所述低损抛光单元还包括：
一驱动电机；
一从动轴，随驱动电机发生转动；
一摆动结构，与从动轴传动连接，所述摆动结构跟随从动轴运动并在水平方向上做出往复的摆动运动；
其中，所述摆动结构包括：
一连接杆，一端与从动轴的偏心位置进行转动连接；
一连接架，与所述连接杆的另一端转动连接；
一转接件，与连接架相连接并与抛光头转动连接；
所述连接架随连接杆做出往复的摆动运动。
在数个实施方式中，所述低损研磨单元采用研磨浆料对再生晶圆进行低损研磨，所述研磨浆料为包含水、悬浮剂与粒度在900-1200目的硬质研磨颗粒的浆料，所述硬质研磨颗粒无法嵌入至研磨垫中。
在数个实施方式中，所述介质为水蜡或者液态蜡。
在数个实施方式中，所述基板为氮化铝基板或蓝宝石基板。
在数个实施方式中，所述***包括以下制作步骤：
S100，第一表面的低损研磨：将再生晶圆置入低损研磨单元，配合研磨浆料对再生晶圆的第一表面进行研磨，研磨的移除厚度在2-3um，由此第一表面与第二表面产生应力差，继而在第二表面上形成向第二表面方向凹陷的蝶形翘曲，所述蝶形翘曲的中心处的深度在8-12um；
S200，第一表面的低损抛光：将经过低损研磨的再生晶圆置入低损抛光单元，由抛光头对再生晶圆的第一表面在抛光垫上进行往复摆动的低损抛光，抛光时间在35-45min，去除第一表面在低损研磨后形成的损伤；
S300，第一表面的减薄研磨：对经过低损抛光的再生晶圆的第二表面进行介质的涂抹，再将再生晶圆固定在基板之上，所述第二表面与基板之间通过介质进行粘接，保持第一表面处于水平状态，随后通过减薄研磨机组对第一表面进行研磨减薄，消除蝶形翘曲，得到超平坦芯片，所述超平坦芯片的TTV<5um。
在数个实施方式中，在步骤S300中，所述研磨减薄过程包括：
S301：通过减薄研磨机组对第一表面进行减薄移除，移除量在8-12um；
S302：对经过减薄移除的第一表面进行粗抛以及精抛制程，去除减薄移除过程中形成的研磨痕，以及第二表面的蝶形翘曲。
本发明具有如下有益效果：
本发明利用再生晶圆进行超平坦芯片的制作，可节约资源，降低超平坦芯片的制作成本；在制作过程中，通过低损研磨与低损抛光，消除再生晶圆本身具有的不规则的弯曲，通过均质性的应力形成固定的蝶式翘曲，结合低损研磨、低损抛光、研磨减薄、中抛、精抛之后可消除蝶式翘曲并形成两个超平坦表面，实现TTV<5um的超平坦芯片的生产。
附图说明
本文所描述的附图仅用于所选择实施例的阐述目的，而不代表所有可能的实施方式，且不应认为是本发明的范围的限制。
图1示意性的示出了一实施例中利用再生晶圆的翘曲度来制作超平坦芯片的***框图；
图2示意性的示出了一实施例中低损研磨单元与低损抛光单元的结构；
图3示意性的示出了图2中低损抛光单元的俯视结构；
图4示意性的示出了一实施例中再生晶圆结合基板的结构。
具体实施方式
下面，详细描述本发明的实施例，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本文使用的术语旨在解释实施例，并且不旨在限制和/或限定本发明。
如图1-图4所示，本发明针对再生晶圆1进行超平坦芯片的制作，该制作***主要是由低损研磨单元、低损抛光单元与自动减薄单元所构成的，主要先通过低损研磨单元与低损抛光单元对再生晶圆1进行研磨抛光处理，形成一个较为平整的基准面，再通过自动减薄单元进行减薄与粗抛、精抛，由此形成超平坦芯片结构。
在此，设定再生晶圆1具有相对设置的一第一表面101与一第二表面102。
其中，低损研磨单元是包含一研磨垫11与一研磨头12，研磨垫11是与旋转平台进行连接的，所述研磨头12用以带动再生晶圆1的第一表面101与研磨垫11进行旋转接触并在其上制造均匀粗糙度，所述再生晶圆1在经过低损研磨之后会在第二表面102上形成向第二表面102方向凹陷的蝶形翘曲。
其中，低损研磨单元采用研磨浆料对再生晶圆1进行低损研磨，所述研磨浆料为包含水、悬浮剂与粒度在900-1200目的硬质研磨颗粒的浆料，所述硬质研磨颗粒无法嵌入至研磨垫11中，悬浮剂采用水性切削油，硬质研磨颗粒采用碳化硅粉，研磨垫11采用弹性的PU材料。
以及，低损抛光单元包含一抛光头21与一抛光垫22，所述抛光头21用以带动再生晶圆1的具有均匀粗糙度第一表面101与抛光垫22进行摆动的旋转接触，抛光垫22同样连接在旋转平台上，并对第一表面101进行抛光去除损伤。
其中，低损抛光单元还包括：一驱动电机；一从动轴23，随驱动电机发生转动；一摆动结构，与从动轴23传动连接，所述摆动结构跟随从动轴23运动并在水平方向上做出往复的摆动运动；其中，所述摆动结构包括：一连接杆25，一端与从动轴23的偏心位置进行转动连接；一连接架26，与所述连接杆25的另一端转动连接；一转接件27，与连接架26相连接并与抛光头21转动连接；所述连接架26随连接杆25做出往复的摆动运动。
驱动电机的输出端竖直向上布置，与从动轴23进行连接并带动其发生转动，在动轴的上端面处偏心的竖直设置有一杆体，同样在连接架26也设置一个杆体，连接杆25的两端套入两个相应的杆体上进行转动连接，连接件27则连接在连接架26的最外侧的下方位置，并与抛光头21进行转动连接，同样采用杆体结合轴承的结合即可实现。
以及，自动减薄单元包括减薄研磨机组与基板202，减薄研磨机组可采用市面上的GRRIDER-晶圆背面减薄研磨机，所述再生晶圆1的第二表面102在涂抹介质201之后固定在基板202上，所述减薄研磨机组用以对固定在基板202上的再生晶圆1的第一表面101进行减薄研磨，去除第二表面102上的蝶形翘曲。
其中的介质201为水蜡或者液态蜡，基板202为具有平整端面的氮化铝基板202或蓝宝石基板202。
针对该***，对其制作步骤进行进一步的说明如下：
步骤S100，第一表面101的低损研磨：将再生晶圆1置入低损研磨单元，配合研磨浆料对再生晶圆1的第一表面101进行研磨，研磨的移除厚度在2-3um，由此第一表面101与第二表面102产生应力差，继而在第二表面102上形成向第二表面102方向凹陷的蝶形翘曲，所述蝶形翘曲的中心处的深度在10um左右。
步骤S200，第一表面101的低损抛光：将经过低损研磨的再生晶圆1置入低损抛光单元，由抛光头21对再生晶圆1的第一表面101在抛光垫22上进行往复摆动的低损抛光，抛光时间在40min左右，去除第一表面101在低损研磨后形成的损伤。
步骤S300，第一表面101的减薄研磨：对经过低损抛光的再生晶圆1的第二表面102进行介质201的涂抹，再将再生晶圆1固定在基板202之上，所述第二表面102与基板202之间通过介质201进行粘接，保持第一表面101处于水平状态，随后通过减薄研磨机组对第一表面101进行研磨减薄，消除蝶形翘曲，得到超平坦芯片，所述超平坦芯片的TTV<5um。
在步骤S300中，主要是由步骤S301与步骤S302所构成的，S301包括通过减薄研磨机组对第一表面101进行减薄移除，移除量在10um左右，S302包括对经过减薄移除的第一表面101进行粗抛以及精抛制程，去除减薄移除过程中形成的研磨痕，以及第二表面102的蝶形翘曲。
综上所述，本发明可以稳定控制研磨移除厚度，整体制成步骤简单可控，移除效果好，可实现超平坦的芯片结构。
本发明的示出的例子，表示的实施例和特殊的形式已经在附图和前述说明中详细示出和说明，同样应被认为是说明性的而非限制性的。在一个实施例中特别的特征的说明不意味着那些特别的特征必需限制与那一个实施例。一个实施例的特征可以被用于与其它实施例的特征组合使用，其可以被本领域普通技术人员理解，无论是否明确地如此说明。示例性的实施例已经得以示出和说明，所有的变化和改进落入本发明的精神中且期望得以保护。
Claims (7)
1.利用再生晶圆的翘曲度来制作超平坦芯片的***，所述再生晶圆具有相对设置的一第一表面与一第二表面，其特征在于，所述***包括：
低损研磨单元，包含一研磨垫与一研磨头，所述研磨头用以带动再生晶圆的第一表面与研磨垫进行旋转接触并在其上制造均匀粗糙度，所述再生晶圆在经过低损研磨之后会在第二表面上形成向第二表面方向凹陷的蝶形翘曲；
低损抛光单元，包含一抛光头与一抛光垫，所述抛光头用以带动再生晶圆的具有均匀粗糙度第一表面与抛光垫进行摆动的旋转接触，并对第一表面进行抛光去除损伤；
自动减薄单元，包括减薄研磨机组与基板，所述再生晶圆的第二表面在涂抹介质之后固定在基板上，所述减薄研磨机组用以对固定在基板上的再生晶圆的第一表面进行减薄研磨，去除第二表面上的蝶形翘曲。
2.根据权利要求1所述的利用再生晶圆的翘曲度来制作超平坦芯片的***，其特征在于，所述低损抛光单元还包括：
一驱动电机；
一从动轴，随驱动电机发生转动；
一摆动结构，与从动轴传动连接，所述摆动结构跟随从动轴运动并在水平方向上做出往复的摆动运动；
其中，所述摆动结构包括：
一连接杆，一端与从动轴的偏心位置进行转动连接；
一连接架，与所述连接杆的另一端转动连接；
一转接件，与连接架相连接并与抛光头转动连接；
所述连接架随连接杆做出往复的摆动运动。
3.根据权利要求2所述的利用再生晶圆的翘曲度来制作超平坦芯片的***，其特征在于，所述低损研磨单元采用研磨浆料对再生晶圆进行低损研磨，所述研磨浆料为包含水、悬浮剂与粒度在900-1200目的硬质研磨颗粒的浆料，所述硬质研磨颗粒无法嵌入至研磨垫中。
4.根据权利要求3所述的利用再生晶圆的翘曲度来制作超平坦芯片的***，其特征在于，所述介质为水蜡或者液态蜡。
5.根据权利要求4所述的利用再生晶圆的翘曲度来制作超平坦芯片的***，其特征在于，所述基板为氮化铝基板或蓝宝石基板。
6.根据权利要求5所述的利用再生晶圆的翘曲度来制作超平坦芯片的***，其特征在于，所述***包括以下制作步骤：
S100，第一表面的低损研磨：将再生晶圆置入低损研磨单元，配合研磨浆料对再生晶圆的第一表面进行研磨，研磨的移除厚度在2-3um，由此第一表面与第二表面产生应力差，继而在第二表面上形成向第二表面方向凹陷的蝶形翘曲，所述蝶形翘曲的中心处的深度在8-12um；
S200，第一表面的低损抛光：将经过低损研磨的再生晶圆置入低损抛光单元，由抛光头对再生晶圆的第一表面在抛光垫上进行往复摆动的低损抛光，抛光时间在35-45min，去除第一表面在低损研磨后形成的损伤；
S300，第一表面的减薄研磨：对经过低损抛光的再生晶圆的第二表面进行介质的涂抹，再将再生晶圆固定在基板之上，所述第二表面与基板之间通过介质进行粘接，保持第一表面处于水平状态，随后通过减薄研磨机组对第一表面进行研磨减薄，消除蝶形翘曲，得到超平坦芯片，所述超平坦芯片的TTV<5um。
7.根据权利要求6所述的利用再生晶圆的翘曲度来制作超平坦芯片的***，其特征在于，在步骤S300中，所述研磨减薄过程包括：
S301：通过减薄研磨机组对第一表面进行减薄移除，移除量在8-12um；
S302：对经过减薄移除的第一表面进行粗抛以及精抛制程，去除减薄移除过程中形成的研磨痕，以及第二表面的蝶形翘曲。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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