半導(dǎo)體器件的加工的制作方法
【專利摘要】一種減薄晶片的方法包括使用磨削工藝來減薄該晶片。經(jīng)過磨削處理后，該晶片具有厚度上的第一不均勻度。該減薄的晶片使用等離子體工藝來蝕刻。在蝕刻工藝后該晶片具有厚度上的第二不均勻度。該第二不均勻度小于第一不均勻度。
【專利說明】
半導(dǎo)體器件的加工
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明總地涉及半導(dǎo)體制造，并且在特別的實施例中，涉及半導(dǎo)體器件的加工。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體器件被用在許多電子應(yīng)用和其他應(yīng)用中。半導(dǎo)體器件可包括形成在半導(dǎo)體晶片上的集成電路?？商鎿Q地，半導(dǎo)體器件可被形成為單片器件，例如分立器件。通過在半導(dǎo)體晶片上沉積多個種類的材料的薄膜、將材料的薄膜圖案化、對該半導(dǎo)體晶片的選擇性區(qū)域進(jìn)行摻雜等工藝來將半導(dǎo)體器件形成在半導(dǎo)體晶片上。
[0003]在常規(guī)的半導(dǎo)體制造過程中，大量的半導(dǎo)體器件被制造在單個晶片中。在器件等級和互相連接等級的制造過程完成后，晶片上的半導(dǎo)體器件被分開。然而，在分開或單個化之前，晶片被減薄以降低襯底的厚度。
[0004]制造期間中的一個挑戰(zhàn)涉及加工變化。制造期間中的每個加工步驟均引入一些變化。例如，在同一芯片的不同部分上同樣地設(shè)計的器件可能表現(xiàn)得不同，在晶片上鄰近的同樣地設(shè)計的芯片可能表現(xiàn)得不同，不同芯片上同樣地設(shè)計的芯片可能表現(xiàn)得不同，或者不同批次的晶片上的芯片可能表現(xiàn)得不同。工藝變化可能導(dǎo)致成品率損失，因為單個器件或整個芯片的性能變得超出限定，并且可能因此急劇地增加生產(chǎn)成本。半導(dǎo)體制造的一個挑戰(zhàn)是加工變化的改進(jìn)或減少同時減少加工余量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]依照本發(fā)明的實施例，一種減薄晶片的方法，該方法包括使用磨削工藝來減薄晶片。經(jīng)過磨削處理后，該晶片具有厚度上的第一不均勻度。使用等離子體工藝，該被減薄的晶片被蝕刻。在蝕刻加工后，該晶片具有厚度上的第二不均勻度。該第二不均勻度小于該第一不均勾度。
[0006]依照本發(fā)明的可替換的實施例，一種蝕刻的方法包括將襯底裝配在工藝室中。該襯底被裝配在加熱單元上，該加熱單元包括布置在平行于該襯底的平面中的多個加熱元件。該多個加熱元件中的每個加熱元件均被加熱。該多個加熱元件中的每個加熱元件的加熱水平以非徑向模式進(jìn)行變化來用于產(chǎn)生從該多個加熱元件發(fā)散的非徑向熱分布。該襯底在加熱后在該工藝室中進(jìn)行蝕刻。
[0007]依照本發(fā)明的可替換的實施例，一種減薄晶片的方法包括提供具有厚度上的第一非徑向的不均勻度的晶片。該晶片使用等離子體工藝進(jìn)行蝕刻。經(jīng)過蝕刻處理后，該晶片具有厚度上的第二非徑向的不均勻度。該第二非徑向的不均勻度小于第一非徑向的不均勻度。計算用于加熱該晶片被暴露的主要表面的加熱模式以在蝕刻前將該第一非徑向的不均勻度降低至該第二非徑向的不均勻度。
【附圖說明】
[0008]為了更加全面的理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，下面將參考與附圖結(jié)合的下文的具體描述，其中:
[0009]圖1示出了一種依照本發(fā)明實施例的在制造期間的半導(dǎo)體器件；
[0010]圖2A示出了一種依照本發(fā)明實施例的在減薄處理期間時的處于制造期間的半導(dǎo)體器件；
[0011]圖2B示出了一種依照本發(fā)明的可替換實施例在將襯底裝配在框架上后的處于制造期間的半導(dǎo)體器件；
[0012]圖3A示出了一種依照本發(fā)明的可替換實施例在將裝配在載體上的襯底減薄后的處于制造期間的半導(dǎo)體器件；
[0013]圖3B-3D示出了在機(jī)械減薄處理之后背面表面的示出粗糙表面的放大部分，其中，圖3B和圖3C示出了類似的徑向位置并且示出了歸因于磨削工藝的非徑向分量(component)的差異，并且其中，圖3D示出了不同的徑向位置并且可以包括徑向分量和非徑向分量兩者；
[0014]圖4A示出了依照本發(fā)明實施例的為了后續(xù)等離子體蝕刻處理的在等離子體室中加工晶片;
[0015]圖4B示出了一種依照本發(fā)明實施例的在靜電卡盤中的加熱單元的頂部剖視圖；
[0016]圖4C示出了一種依照本發(fā)明實施例的多個局部的/分段的加熱單元的頂部剖視圖；
[0017]圖4D示出了一種依照本發(fā)明實施例的多個局部的/分段的加熱單元；
[0018]圖5A示出了依照本發(fā)明實施例的在等離子體蝕刻處理結(jié)束時的晶片；
[0019]圖5B示出了一種依照本發(fā)明實施例的用于形成如上所述的半導(dǎo)體器件的過程流程圖；
[0020]圖6示出了依照本發(fā)明實施例的對局部溫度控制裝置使用可替換的設(shè)計的等離子體蝕刻處理；
[0021 ]圖7A示出了一種依照本發(fā)明實施例的包括徑向加熱元件和非徑向加熱元件的加熱單兀的頂部剖視圖；
[0022]圖7B示出了一種依照本發(fā)明實施例的包括非徑向加熱元件的加熱單元的頂部剖視圖；以及
[0023]圖8示出了一種依照本發(fā)明實施例的沉積系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0024]晶片在所有的正面處理完成后經(jīng)常從背面進(jìn)行減薄。晶片減薄為電流減少了電阻(具體地在導(dǎo)通狀態(tài)期間(ON state)稱為導(dǎo)通電阻(ON resistance))，并且提升了運(yùn)行期間從裸片提取熱。
[0025]因為導(dǎo)通電阻十分依賴于最終裸片的厚度，因此具有垂直器件的功率應(yīng)用具有更加嚴(yán)格的要求。因此，技術(shù)進(jìn)步通過襯底厚度上的減少來驅(qū)動。然而，與減薄有關(guān)的挑戰(zhàn)之一涉及使橫穿晶片的厚度上的變化減少或最小化。在減薄期間裸片的厚度上的大變化導(dǎo)致導(dǎo)通電阻以及熱提取能力的變化，并且因此導(dǎo)致裸片性能上的變化。
[0026]常規(guī)的用來襯底減薄的方法使用機(jī)械磨削和旋轉(zhuǎn)蝕刻的結(jié)合。然而，大的不均勻度可能在該減薄處理中產(chǎn)生。
[0027]本發(fā)明的實施例使用基于等離子體的襯底減薄工藝來處理徑向不均勻度和非徑向不均勻度，使用常規(guī)減薄技術(shù)則無法達(dá)成。相應(yīng)地，一個實施例過程將使用圖1-5來進(jìn)行描述。其他的方法將使用圖8來進(jìn)行描述。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)實施例將使用圖4、圖6、圖7和圖8來描述。
[0028]圖1示出了一種依照本發(fā)明實施例的處于制造期間的半導(dǎo)體器件。
[0029]參見圖1，示出了在前端處理和后端處理完成之后的半導(dǎo)體襯底10。半導(dǎo)體襯底10具有形成在其中的多個半導(dǎo)體器件，例如，第一芯片110、第二芯片120。這些芯片中的每個芯片均可以是任何類型的芯片。例如，該芯片可以是邏輯芯片、存儲芯片、模擬芯片或其他類型的芯片。該芯片可以包括多個器件，譬如，形成集成電路的晶體管或二極管，或者可以是譬如單個晶體管或單個二極管的分立器件。在一個實施例中，這些是功率芯片并且是垂直器件。
[0030]在一個實施例中，半導(dǎo)體襯底10可以包括半導(dǎo)體晶片，譬如，硅晶片。例如，在其他實施例中，半導(dǎo)體襯底10可以包括其他半導(dǎo)體材料，該其他半導(dǎo)體材料包括合金譬如SiGe、SiC，或者化合物半導(dǎo)體材料譬如GaAs、InP、InAs、GaN、藍(lán)寶石和絕緣體上娃(siI icon oninsulat1n)。在一個或多個實施例中，半導(dǎo)體襯底10可以包括外延層。在一些實施例中，半導(dǎo)體襯底10可以包括娃上氮化鎵(GaN on silicon)層，或者娃上其他異質(zhì)外延材料的層，或者其他襯底。
[0031]參見圖1，包括第一芯片110和第二芯片120的器件區(qū)105布置在半導(dǎo)體襯底10中。在各種實施例中，器件區(qū)105可以包括摻雜區(qū)。此外，器件區(qū)105的一些部分可以形成在半導(dǎo)體襯底10上。器件區(qū)105可以包括有源區(qū)，譬如晶體管的溝道區(qū)。
[0032]半導(dǎo)體襯底10包括正面11和相對的背面12。在各種實施例中，相較于半導(dǎo)體襯底10的背面12，有源器件被形成為更靠近正面11。有源器件被形成在半導(dǎo)體襯底10的器件區(qū)105中。器件區(qū)105延伸至深度dDR，根據(jù)器件，該深度dDR是約5μηι至約50μηι，并且在一個實施例中是ΙΟμπι。
[0033]在各種實施例中，用于器件之間和/或器件與外部電路之間的耦合的所有的必要的互連、連接、焊盤等被形成在半導(dǎo)體襯底10的正面11之上。相應(yīng)地，金屬化層被形成在半導(dǎo)體襯底10之上。該金屬化層包括一個或多個層次的金屬化。金屬化的每個層次可以包括埋置在絕緣層中的金屬線或過孔。該金屬化層可以包括用來接觸器件區(qū)并且還用于耦合芯片中的不同器件的金屬線或過孔。
[0034]保護(hù)層，譬如鈍化層可以在進(jìn)一步處理前被形成在金屬化層上。該保護(hù)層可以包括氧化物、氮化物、聚酰亞胺或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他適當(dāng)材料。該保護(hù)層可以在一個實施例中包括硬掩模，并且在另一個實施例中包括抗蝕劑掩模。該保護(hù)層有助于在后續(xù)處理期間保護(hù)該金屬化層以及器件區(qū)。
[0035]在形成保護(hù)層后，半導(dǎo)體襯底10的正面11使用粘著部件20來附接至載體30。進(jìn)一步地，在一些實施例中，在涂布粘著部件20之前，可以應(yīng)用底涂層。該底涂層被調(diào)整以與半導(dǎo)體襯底10的表面起反應(yīng)并且通過形成底層來將潛在的高表面能表面轉(zhuǎn)換成較低的表面能表面。因此，在這個實施例中，粘著部件20僅與改善粘合的該底層相互作用。
[0036]在一個或多個實施例中，粘著部件20可以包括具有粘著層譬如丙烯酸樹脂的涂層的基底，例如，丙稀酸樹脂(acrylic resin)。
[0037]在可替換的實施例中，粘著部件20可以包括有機(jī)化合物，譬如基于環(huán)氧基的化合物。在各種實施例中，粘著部件20包括基于丙烯酸的、非光活性的有機(jī)膠。在一個實施例中，粘著部件20包括丙烯酰胺。在另一個實施例中，粘著部件20包括SU-8，SU-8是負(fù)型環(huán)氧基光致蝕劑。
[0038]在可替換的實施例中，粘著部件20可以包括模制化合物。在一個實施例中，粘著部件20包括用來形成聚酰亞胺的酰亞胺和/或組分譬如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
[0039]在另一個實施例中，粘著部件20包括用于形成環(huán)氧基樹脂或共聚物的組分，并且可以包括用于形成固相環(huán)氧樹脂和液相環(huán)氧樹脂的組分。本發(fā)明的實施例還包括不同類型的粘著部件和非粘著部件的組合，譬如，基于丙烯酸的有機(jī)膠、SU-8、酰亞胺、環(huán)氧基樹脂等的組合。
[0040]在各個實施例中，粘著部件20包括小于約1%的無機(jī)材料，并且在一個實施例中包括約0.1%至約1%的無機(jī)材料。無機(jī)物含量的缺乏改善了粘著部件20的移除，不會在等離子體蝕刻后留有殘留。
[0041]在一個或多個實施例中，粘著部件20可以包括熱固樹脂，熱固樹脂可以通過在升高溫度下退火來固化。可替換地，在一些實施例中，低溫度退火或烘烤可以執(zhí)行來對粘著部件20進(jìn)行固化以使載體30和粘著部件20之間的粘結(jié)以及粘著部件20和半導(dǎo)體襯底10之間的粘接被形成。一些實施例可以不需要另外的加熱，并且可以在室溫下或使用UV固化來進(jìn)行固化。
[0042]圖2A示出了一種依照本發(fā)明實施例的在減薄處理期間時的處于制造期間的半導(dǎo)體器件。
[0043]在使用粘著部件20來將半導(dǎo)體襯底10裝配在載體30之上后，半導(dǎo)體襯底10通過減薄工藝進(jìn)行處理。在半導(dǎo)體襯底10中形成的芯片的最終深度將在減薄后被確定。第一芯片110和第二芯片120的底表面將在減薄處理后被暴露。
[0044]減薄工具25在一個實施例中可以是磨削工具，用來減少半導(dǎo)體襯底10的厚度。底表面12暴露于用來將暴露下表面13(參見圖3)的襯底10減薄的磨削工藝。在另一個實施例中，該減薄工具還可以包括化學(xué)工藝譬如濕蝕刻或等離子體蝕刻以減薄半導(dǎo)體襯底10。該減薄處理暴露了半導(dǎo)體襯底10的新的背面13(參見圖3)。
[0045]圖2B示出了一種依照本發(fā)明可替換實施例的在將襯底裝配在框上后的在制造期間的半導(dǎo)體器件。
[0046]在一個可替換實施例中，襯底10可以被裝配在包括膠帶220的框210上，而不是圖2A中所示的載體。襯底10被附接至外框210內(nèi)的膠帶220。
[0047]框210是環(huán)形結(jié)構(gòu)，在一個或多個實施例中沿著外邊沿支撐膠帶220。在一個實施例中，膠帶220可以是切割膠帶。在一個或多個實施例中，膠帶220可以包括具有粘著層譬如丙烯酸樹脂的涂層的襯底，例如，聚氯乙烯。在一個或多個實施例中，框210包括支撐材料，譬如金屬或塑料(陶瓷)材料。在各種實施例中，框210的內(nèi)直徑大于襯底1的直徑。
[0048]圖3A示出了一種依照本發(fā)明實施例的在機(jī)械地減薄裝配在載體上的襯底后的處于制造期間的半導(dǎo)體器件。圖3B示出了背面表面13在該機(jī)械減薄處理后的示出粗糙表面的放大部分。
[0049]在磨削工藝后，新的背面表面13被暴露。這個表面可以是粗糙的表面，并且通常地使用等離子體減薄工藝來變光滑。此外，該襯底的厚度可以隨著晶片變化。該厚度上的變化可以包括徑向分量和非徑向分量。舉例說明，在機(jī)械磨削工藝后所形成的表面一部分在不同位置處在圖3B-3D中被示出。圖3B和圖3C示出了類似的徑向位置并且示出了歸因于磨削工藝的非徑向分量的差異。圖3D示出了不同的徑向位置并且可以包括徑向分量和非徑向分量兩者。襯底10在不同位置處的厚度在圖3B中為T3B，在圖3C中為T3c和在圖3D中為T3D。較快的磨削工藝可能導(dǎo)致較大的厚度不均勻度。
[0050]圖4A示出了依照本發(fā)明實施例的在用于后續(xù)等離子體減薄處理的等離子體室中加工晶片。
[0051]在減薄處理的最后步驟可以包括等離子體蝕刻工藝。常規(guī)的等離子體蝕刻工藝通常對暴露于等離子體的表面的粗糙度具有影響。然而，本發(fā)明的實施例使用等離子體工藝來降低在磨削工藝中引入的徑向不均勻度和非徑向不均勻度。
[0052]等離子體蝕刻系統(tǒng)可以被設(shè)計為是反應(yīng)式的或離子式的，并且典型地是該兩者的結(jié)合。等離子體蝕刻工藝的凈蝕刻速率可能高于使用反應(yīng)式的濕蝕刻或物理的蝕刻工藝所得到的單獨(dú)蝕刻速率。
[0053]參見圖4A，包括襯底10的晶片被放置在等離子體工具的等離子體室100內(nèi)并且處于等離子體工藝中。該等離子體蝕刻工藝在等離子體室100中執(zhí)行，該等離子體室100包括一個或多個入口 102A和102B以及一個或多個出口 103的。等離子體化學(xué)工藝通過穿過該室的入口 102A和102B到出口 103的氣體流來控制。例如，在一些實施例中，等離子體室可以加壓至較低壓強(qiáng)，例如，在約I毫托(mtorr)至1托(torr)之間。
[0054]具有裝配的晶片的載體30被放置在卡盤50上。等離子體可以通過為上電極電連接節(jié)點(diǎn)75供電來生成。在一個實施例中，RF發(fā)生器(例如以13.56MHz運(yùn)行的FR發(fā)生器)可以耦合至上電極電連接節(jié)點(diǎn)75用于為等離子體供電。
[0055]在另一個實施例中，卡盤50可以用例如RF功率來供電，同時上電極電連接節(jié)點(diǎn)75可以接地。
[0056]在另一個實施例中，高密度等離子體可以被用來蝕刻襯底10，該蝕刻工藝從暴露的背表面12開始。相應(yīng)地，高密度等離子體蝕刻工具(例如微波發(fā)生器工具，或可替換地，電感耦合等離子體工具)可以被使用。等離子體可以通過為上電極電連接節(jié)點(diǎn)75供電約100W至約2000W來生成，并且在一個實施例中通過為上電極電連接節(jié)點(diǎn)75供電約850W來生成。另夕卜，通過微波等離子體生成裝置來生成的遠(yuǎn)程等離子體可以在一些實施例中使用。
[0057]在各種實施例中，在等離子體蝕刻系統(tǒng)中，高電場被應(yīng)用在上電極70和卡盤50之間，這使得等離子體室100內(nèi)的氣體原子離子化以形成等離子體90。偏壓在等離子體90與上電極70和卡盤50之間發(fā)生。帶電離子以及中性的化學(xué)自由基可以被加速并且朝向裝配在卡盤50上的晶片產(chǎn)生蝕刻。
[0058]蝕刻速率還依賴于晶片表面的溫度，該溫度通過下面的加熱器來調(diào)節(jié)。此外，在等離子體蝕刻工藝中，凈蝕刻速率是本征等離子體蝕刻速率的疊加，可以是化學(xué)蝕刻和/或物理蝕刻的結(jié)合，并且除去材料表面上沉積的材料的沉積速率。例如，等離子體可以使來自等離子體或上電極70的原子中的一些沉積?？商鎿Q地，這個沉積中的一些還可以是被移除的材料的再沉積。該沉積工藝抵消了蝕刻工藝或者起與蝕刻工藝相反的作用。相應(yīng)地，等離子體工藝可以通過改變等離子體工藝條件從蝕刻工藝轉(zhuǎn)變成沉積工藝。
[0059]重要的是，沉積速率和蝕刻速率具有不同的溫度依賴性，因為在沉積對蝕刻期間涉及不同的工藝。具體地，沉積速率可以是強(qiáng)非線性的。換而言之，沉積速率可以隨著溫度的改變非線性地變化。因為在晶片上觀察到的凈蝕刻速率取決于沉積速率，則凈蝕刻速率也隨著溫度的改變而非線性地變化。因此，在各種實施例中，設(shè)計不均勻的等離子體蝕刻工藝以消除先前引入的厚度不均勻度。凈蝕刻速率的不均勻度的主要貢獻(xiàn)者是具有強(qiáng)溫度依賴性的沉積工藝，該沉積工藝是等離子體工藝的內(nèi)在部分。相應(yīng)地，因為該強(qiáng)溫度依賴性，通過相對于蝕刻工藝來調(diào)節(jié)沉積工藝，凈蝕刻速率的不均勻度能夠被調(diào)節(jié)。
[0060]因此，本申請的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，晶片表面的溫度的精確控制導(dǎo)致晶片表面處蝕刻速率的精確控制。相應(yīng)地，遍布晶片的蝕刻的不均勻度可以通過局部地控制溫度來進(jìn)行控制，例如，通過局部地監(jiān)測和調(diào)節(jié)晶片表面的溫度來控制。
[0061]在一些實施例中，不均勻的等離子體蝕刻工藝還可以被用來將表面厚度不均勻度再調(diào)節(jié)為不同類型的變化。例如，如果后續(xù)的過程被設(shè)計來在以不均勻的速率移除材料或沉積材料，然后這個前處理可以被用來平衡后續(xù)將引入的不均勻度。
[0062]凈蝕刻速率的不均勻度可以顯示歸因于反應(yīng)器幾何結(jié)構(gòu)的徑向分量以及歸因于工藝本身或者也可以歸因于反應(yīng)器幾何結(jié)構(gòu)的非徑向分量。本發(fā)明的實施例還描述了通過局部加熱技術(shù)的使用來減少凈蝕刻速率的徑向分量和非徑向分量。
[0063]在各種實施例中，來自先前的磨削步驟以及當(dāng)前的等離子體蝕刻步驟的徑向不均勻度可以通過使用借助于多區(qū)域靜電卡盤50的徑向溫度器控制來進(jìn)行控制。來自先前的磨削步驟以及當(dāng)前的等離子體蝕刻步驟的非徑向不均勻度可以通過使用局部溫度控制器60來控制。然而，在一些實施例中，非徑向溫度控制器和徑向溫度控制器兩者可以在多區(qū)域靜電卡盤50的加熱元件內(nèi)實施。
[0064]相應(yīng)地，在各種實施例中，在背端(back-end，BE)使用等離子體減薄的晶片襯底的減薄可以使用徑向的和非徑向的不均勻度厚度控制兩者來進(jìn)行改善。
[0065]在各種實施例中，為了晶片襯底的基于等離子體的精確減薄，等離子體化學(xué)工藝由至少一種原料氣組成用于提供襯底的本征蝕刻。此外，在一個或多個實施例中，至少一種原料氣被使用來引起襯底上的晶片表面依賴溫度的材料沉積。
[0066]在蝕刻硅襯底的情況下，本征蝕刻化學(xué)反應(yīng)可以使用基于鹵化物的蝕刻劑譬如SF6來進(jìn)行控制。提供蝕刻阻滯沉積的原料氣可以是基于碳的氣體譬如CH4、C4F8或其它，和/或基于硅的源譬如SiF4、SiCl4或其它。
[0067]精確減薄可以通過分別經(jīng)由多區(qū)域靜電卡盤50和局部溫度控制器60的徑向溫度控制和非徑向溫度控制兩者的結(jié)合來達(dá)成。在一個實施例中，局部溫度控制器60通過多個局部的/分段的加熱單元61-66來提供。多個局部的/分段的加熱單元61-66可以包括能夠單獨(dú)地進(jìn)行調(diào)節(jié)的單獨(dú)加熱元件從而可以獲得溫度上的局部變化。
[0068]圖4B示出了一種依照本發(fā)明實施例的在靜電卡盤中的加熱單元的頂部剖視圖。
[0069]如圖4B中所示的，卡盤50可以包括徑向加熱控制單元，該加熱控制單元包括可以單獨(dú)地進(jìn)行控制的多個徑向加熱元件51 ο徑向加熱元件51可以被調(diào)節(jié)為最小化沉積速率的徑向變化，這使得徑向蝕刻速率上的變化最小化。
[0070]圖4C示出了一種依照本發(fā)明實施例的多個局部的/分段的加熱單元的頂部剖視圖。
[0071]多個局部的/分段的加熱單元60譬如加熱單元61-66可以單獨(dú)地進(jìn)行控制以提供非徑向控制。在一些實施例中，徑向加熱元件51可以忽略，因為多個局部的/分段的加熱單元60能夠提供襯底10的任何點(diǎn)上的局部的(例如，類似像素的)溫度控制。
[0072]在各種實施例中，多個局部的/分段的加熱單元60(以及徑向加熱元件51)可以被配置為補(bǔ)償在等離子體工藝、等離子體室效應(yīng)以及其它工藝中產(chǎn)生的變化。
[0073]在各種實施例中，一個批次的晶片中的測試晶片或第一個晶片可以被用作為監(jiān)測晶片。襯底10的厚度可以在該測試晶片上進(jìn)行監(jiān)測，并且后續(xù)的晶片可以通過調(diào)節(jié)上述加熱元件來有區(qū)別地進(jìn)行處理。
[0074]在一些實施例中，動態(tài)控制可以被用來設(shè)置單個加熱元件的溫度。例如，在一個實施例中，溫度傳感器可以在持續(xù)性的或周期性的基礎(chǔ)上監(jiān)測晶片表面溫度，并且基于測得的溫度值來調(diào)節(jié)單個加熱元件。相應(yīng)地，在這個實施例中，可以不需要分開的測試晶片來校正加工工具。
[0075]圖4D示出了一種依照本發(fā)明實施例的多個局部的/分段的加熱單元。
[0076]在各種實施例中，多個局部的/分段的加熱單元可以空間地位于類網(wǎng)格陣列上。如圖4D中所示的，在一個實施例中，該多個局部的/分段的加熱單元中的每個裝置可以包括加熱單元HU60，加熱單元HU60可以獨(dú)立地親合從而流經(jīng)特定加熱單元HU60的電流可以被調(diào)節(jié)。獨(dú)立的加熱單元HU60的大小可以根據(jù)所要加熱的晶片的空間區(qū)域來進(jìn)行改變。
[0077]在各種實施例中，加熱機(jī)制可以由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來基于電阻、基于感應(yīng)、基于燈和其他及其組合來選擇。加熱單元HU60的終端B1-B5可以耦合至控制器CTLlO，該控制器CTLlO可以通過一個或多個線路單獨(dú)地或如圖所示的按序地改變電流。例如，在測量測試晶片后，控制器CTLlO可以儲存合適的加熱模式用于應(yīng)用在每個加熱單元HU60從而非徑向的不均勻度被最小化。在一些實施例中，CTLlO可以自動地確定要應(yīng)用的最佳加熱模式用來使溫度變化最小化。在另外的實施例中，CTLlO可以選擇使徑向不均勻度和非徑向不均勻度兩者都最小化的加熱分布。在可替換的實施例中，該最佳加熱模式可以在其加熱工藝期間動態(tài)地選擇。例如，在使用應(yīng)用于多個加熱單元HU60的第一加熱模式來加熱晶片后，溫度分布或加熱模式可以被條件來獲得更均勻的分布。
[0078]在一個或多個實施例中，控制器CTLlO可以被設(shè)計來測試多個存儲的加熱模式，例如，預(yù)定義的加熱模式，并且被設(shè)計來選擇提供測得的晶片表面溫度上或遍布晶片測得的厚度上的最小變化的加熱模式。
[0079]在另外的實施例中，測試晶片可以在工藝室中進(jìn)行蝕刻，并且實際蝕刻的非均勻性可以被確定。該測試晶片的蝕刻曲線可以輸入至控制器CTLlO中，然后CTLlO可以反算使蝕刻變化最小化的最佳溫度模式。算得的加熱模式可以應(yīng)用于在工藝室中進(jìn)行處理的后續(xù)的晶片。因此，在各個實施例中，遍布裸片的變化可以最小化。
[0080]控制器CTLlO可以耦合至用于存儲和檢索與所要使用的加熱模式有關(guān)的信息的揮發(fā)性存儲器或非揮發(fā)性存儲器，以及必要的其他硬件。
[0081]圖5A示出了依照本發(fā)明實施例在等離子體蝕刻處理結(jié)束時的晶片。
[0082]在等離子體工藝結(jié)束時的減薄表面110在圖5A中示出。經(jīng)過等離子體蝕刻工藝后，暴露了平滑表面14。由于如上所述的徑向和非徑向的溫度控制的使用，相對于圖3B的表面，平滑表面14顯示了很小的不均勻度。例如，襯底110的厚度在沿著晶片的任何點(diǎn)上的變化是總平均厚度的5%以內(nèi)，并且在一個實施例中是總平均厚度的I %以內(nèi)。在另一個實施例中，卡盤50可以用例如RF功率來供電，同時上電極電連接節(jié)點(diǎn)75可以接地。
[0083]圖5B示出了一種依照本發(fā)明實施例的用于形成如上所述的半導(dǎo)體器件的過程流程。
[0084]相應(yīng)地，如圖5B中所示，在一個或多個實施例中，減薄晶片的方法包括使用磨削工藝來使晶片減薄(方框502)。該晶片在磨削工藝后具有厚度上的第一不均勻度。使用等離子體工藝，該減薄的晶片被蝕刻(方框504)。該晶片在蝕刻工藝后具有厚度上的第二不均勻度。該第二不均勻度小于第一不均勻度。例如，經(jīng)過磨削工藝后的厚度上的變化遠(yuǎn)大于蝕刻工藝后厚度上的變化。在一個或多個實施例中，這個變化的標(biāo)準(zhǔn)變化是至少減少10%。
[0085]圖6示出了依照本發(fā)明實施例的對局部溫度控制裝置使用可替換的設(shè)計的等離子體蝕刻工藝。
[0086]在這個實施例中，多個其他加熱元件160被添加到多個局部的/分段的加熱單元60下面。多個其他加熱元件160可以形成為不同于卡盤50內(nèi)的加熱元件或多個局部的/分段的加熱單元60的形狀，以便對襯底1的表面上的溫度分布提供更好的控制。同樣在這個實施例中，卡盤50可以用例如RF功率來供電，同時上電極電連接節(jié)點(diǎn)75可以接地。
[0087]圖7A示出了一種依照本發(fā)明實施例的包括徑向加熱元件和非徑向加熱元件的加熱單兀的頂部剖視圖。
[0088]參見圖7A，在一些實施例中，加熱單元可以包括轉(zhuǎn)置在一起的徑向和非徑向加熱元件60E。相應(yīng)地，每個截面部分包括單獨(dú)的加熱單元從而徑向加熱模式和非徑向加熱模式兩者都可以疊加，并且晶片可以被加熱來通過調(diào)節(jié)從徑向加熱元件和非徑向加熱元件60E發(fā)散的熱量來控制徑向和非徑向加熱不均勻度。
[0089]圖7B示出了一種依照本發(fā)明實施例的包括非徑向加熱元件的加熱單元的頂部剖視圖。
[0090]在這個實施例中，僅示出了非徑向加熱元件60NR。例如，這個實施例可以與包括徑向元件譬如圖4B中所示的徑向元件的加熱單元結(jié)合在一起。非徑向加熱元件60NR以圓形圖案進(jìn)行布置，并且包括類似于圓形的部分的形狀。
[0091]本發(fā)明的實施例還可以應(yīng)用于其他等離子體工藝譬如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積和濺射或物理氣相沉積，以及包括化學(xué)氣相沉積的其他沉積工具中。
[0092]圖8示出了一種依照本發(fā)明實施例的沉積系統(tǒng)。
[0093]在示例性沉積工藝中，描述了濺射沉積工藝。在其他實施例中，沉積工藝還可以應(yīng)用于包括等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的化學(xué)氣相沉積工藝。
[0094]在濺射沉積系統(tǒng)中，惰性氣體譬如氬氣以低壓輸入進(jìn)濺射室700中。負(fù)電壓被施加在靶電極770和下電極750之間來產(chǎn)生等離子體790。等離子體790中的正離子被加速至靶電極770，并且一旦產(chǎn)生沖擊就釋放靶原子。然后，來自靶電極770的靶原子被沉積在裝配在下電極750上的晶片710的暴露表面上。
[0095]在各種實施例中，下電極750和晶片710的溫度通過例如布置在卡盤750內(nèi)的包括非徑向加熱元件760A(類似于如上所述的多個局部的/分段的加熱單元)的加熱元件和徑向加熱單元(如各種實施例中所描述的)來進(jìn)行控制。此外，另外的加熱單元760B可以布置在非徑向加熱元件760A下面或上面。相應(yīng)地，通過具有分開的非徑向和徑向溫度控制器的加熱單元，沉積膜的膜性能通過晶片710的溫度來控制和調(diào)節(jié)。
[0096]本發(fā)明的實施例還可以應(yīng)用于高頻率AC電壓被施加給靶電極770的RF濺射沉積。
[0097]本發(fā)明的實施例不僅提供了精確的襯底減薄，并且在一個或多個實施例中，在先的機(jī)械磨削工藝以及其他的在先工藝中引入至襯底中的機(jī)械應(yīng)力可以在等離子體減薄工藝期間被減輕。
[0098]雖然參照所示的實施例來描述了本發(fā)明，這些描述并不旨在理解為限制意義。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的是，參考這些描述可以對本發(fā)明的所示實施例以及其他實施例作出各種修改和結(jié)合。例如，本發(fā)明的在圖1-8中所描述的實施例可以在可替換的實施例中結(jié)合在一起。因此，所附權(quán)利要求旨在涵蓋任何這種修改或?qū)嵤├?br>【主權(quán)項】
1.一種減薄晶片的方法，所述方法包括: 使用磨削工藝來減薄所述晶片，經(jīng)過所述磨削處理后的所述晶片具有厚度上的第一不均勻度；以及 使用等離子體工藝來蝕刻被減薄的晶片，經(jīng)過所述蝕刻處理后的所述晶片具有厚度上的第二不均勻度，其中，所述第二不均勻度小于所述第一不均勻度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述厚度上的第一不均勻度包括第一非徑向分量，其中，所述厚度上的第二不均勻度包括第二非徑向分量，并且其中所述第二非徑向分量小于所述第一非徑向分量。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述蝕刻被減薄的晶片包括: 提供布置在工藝室中的加熱單元的多個加熱元件； 將所述晶片放置在所述工藝室中，其中，所述晶片被裝配在包括所述多個加熱元件的所述加熱單元上，其中，所述多個加熱元件中的每個加熱元件均被配置為獨(dú)立于所述多個加熱元件中的其余加熱元件來被加熱； 在放置所述晶片后，加熱所述多個加熱元件中的每個加熱元件，其中，所述加熱被配置以降低所述第一不均勻度；以及 在所述工藝室中處理所述晶片。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，處理所述晶片包括:將所述晶片暴露于等離子體。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，加熱所述晶片包括:基于測得的溫度變化來調(diào)節(jié)所述多個加熱元件的加熱電流。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述測得的溫度變化是在所述工藝室中處理的先前晶片上所測得的。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，加熱所述多個加熱元件中的每個加熱元件包括:同時地并獨(dú)立地加熱所述多個加熱元件中的每個加熱元件。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述多個加熱元件中的每個加熱元件電耦合至控制器，所述控制器被配置為向所述多個加熱元件中的每個加熱元件分別地供應(yīng)變化的電流水平。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述多個加熱元件包括:沿著第一方向從所述晶片的第一邊沿延伸至所述晶片的相對的第二邊沿的一行分立加熱元件。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述多個加熱元件包括:沿著第二方向從所述晶片的第三邊沿延伸至所述晶片的相對的第四邊沿的一列分立加熱元件，其中，所述第二方向與所述第一方向垂直。11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述多個加熱元件中的每個加熱元件包括電阻式加熱元件。12.—種蝕刻的方法包括: 在工藝室中裝配襯底，其中，所述襯底被裝配在加熱單元上，所述加熱單元包括布置在平行于所述襯底的平面中的多個加熱元件； 加熱所述多個加熱元件中的每個加熱元件，其中，所述多個加熱元件中的每個加熱元件的加熱水平以非徑向模式進(jìn)行變化以產(chǎn)生從所述多個加熱元件發(fā)散的非徑向熱分布；以及 在所述加熱之后，在所述工藝室中蝕刻所述襯底。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括:在所述襯底的暴露于所述蝕刻的表面上產(chǎn)生相應(yīng)的非徑向熱分布。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括:在所述加熱的步驟期間，同時地向所述多個加熱元件中的每個加熱元件供應(yīng)不同的電流水平。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括: 在所述加熱的步驟之前，測量所述襯底的表面溫度；以及 基于所測得的表面溫度來對應(yīng)用于所述多個加熱元件中的每個加熱元件的所述加熱水平進(jìn)行配置。16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括: 在所述加熱的步驟之前，根據(jù)第一加熱模式來在所述工藝室中加熱不同的襯底； 測量所述不同的襯底的表面溫度； 應(yīng)用與所述第一加熱模式不同的第二加熱模式，其中，所述第二加熱模式包括與所述第一加熱模式不同的非徑向熱分布；以及 使用所述第二加熱模式來加熱所述襯底。17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述多個加熱元件包括:沿著第一方向從所述襯底的第一邊沿延伸至所述襯底的相對的第二邊沿的一行分立加熱元件。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述多個加熱元件包括:沿著第二方向從所述襯底的第三邊沿延伸至所述襯底的相對的第四邊沿的一列分立加熱元件，其中，所述第二方向與所述第一方向垂直。19.一種減薄晶片的方法，所述方法包括: 提供具有在厚度上的第一非徑向的不均勻度的晶片；以及 使用等離子體工藝來蝕刻所述被減薄的晶片，所述晶片經(jīng)過所述蝕刻后具有厚度上的第二非徑向的不均勻度，其中，所述第二非徑向的不均勻度小于所述第一非徑向的不均勻度，其中，用于加熱所述晶片的暴露的主要表面的加熱模式被計算為在所述蝕刻前將所述第一非徑向的不均勻度降低至所述第二非徑向的不均勻度。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述蝕刻被減薄的晶片包括: 提供布置在工藝室中的加熱單元的多個加熱元件； 將所述晶片放置在所述工藝室中，其中，所述晶片被裝配在包括所述多個加熱元件的所述加熱單元上，其中，所述多個加熱元件中的每個加熱元件被配置為獨(dú)立于所述多個加熱元件中的其余加熱元件來被加熱； 在放置所述晶片后，加熱所述多個加熱元件中的每個加熱元件，其中，所述加熱被配置為降低所述第一非徑向的不均勻度；以及 在所述工藝室中處理所述晶片。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，處理所述晶片包括:將所述晶片暴露于等離子體。22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，加熱所述晶片包括:基于測得的溫度變化來調(diào)節(jié)所述多個加熱元件的加熱電流。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述測得的溫度變化是在所述工藝室中處理的先前晶片上測量的。24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，加熱所述多個加熱元件中的每個加熱元件包括:同時地并獨(dú)立地加熱所述多個加熱元件中的每個加熱元件。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述多個加熱元件中的每個加熱元件電耦合至控制器，所述控制器被配置為向所述多個加熱元件中的每個加熱元件分別地供應(yīng)變化的電流水平。26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述多個加熱元件包括:沿著第一方向從所述晶片的第一邊沿延伸至所述晶片的相對的第二邊沿的一行分立加熱元件。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述多個加熱元件包括沿著第二方向從所述晶片的第三邊沿延伸至所述晶片的相對的第四邊沿的一列分立加熱元件，其中，所述第二方向與所述第一方向垂直。28.—種加工工具，包括: 等尚子體室； 布置在所述等離子體室中的卡盤，所述卡盤被配置為在處理期間保持被減薄的晶片，所述被減薄的晶片由于先前磨削工藝具有在厚度上的第一不均勻度；以及 加熱單元包括多個加熱元件的加熱單元，其中，所述加熱元件中的每個加熱元件被配置為獨(dú)立于所述多個加熱元件中的其余加熱元件來被加熱，其中，所述加工工具被配置為蝕刻所述被減薄的晶片，其中，所述被減薄的晶片在所述蝕刻后具有厚度上的第二不均勻度，其中，所述第二不均勻度小于所述第一不均勻度。29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的加工工具，其中，所述多個加熱元件包括沿著第一方向從所述被減薄的晶片的第一邊沿延伸至所述被減薄的晶片的相對的第二邊沿的一行分立加熱元件。30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的加工工具，其中，所述多個加熱元件包括沿著第二方向從所述被減薄的晶片的第三邊沿延伸至所述被減薄的晶片的相對的第四邊沿的一列分立加熱元件，其中，所述第二方向與所述第一方向垂直。31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的加工工具，其中，所述加工工具包括:用于測量所述被減薄的晶片的表面溫度的溫度工具。32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的加工工具，進(jìn)一步包括:被配置為向所述多個加熱元件中的每個加熱元件提供電流的控制器，其中，所述控制器被配置為向所述多個加熱元件中的每個加熱元件同時地供應(yīng)不同的電流。33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的加工工具，其中，所述多個加熱元件中的每個加熱元件包括電阻式加熱元件。
【文檔編號】H01L21/67GK105895505SQ201610090280
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月17日
【發(fā)明人】H·埃德, M·恩格爾哈特
【申請人】英飛凌科技股份有限公司