Способ утонения пластин с кристаллами полупроводниковых приборов и интегральных схем Советский патент 1993 года по МПК H01L21/304 

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых приборов интегральных схем и может быть использовано в электронной промышленности для утонения полупроводниковых кристаллов без повреждения годных активных и пассивных элементов.

Известен способ утонения полупроводниковых пластин.с кристаллами, включающий укладку пластин с активными и пассивными элементами, заключительной пассивацией планарной стороной на вакуумный держатель и обработку непланарной стороны пластины с кристаллами путем удаления заданной толщины в химическом тра- вителе, при этом защиту планарной поверхности кристалла в процессе обработки осуществляют путем обдува ее газовоздушным потоком,направленным радиально поверхности пластины, вращаемой вокруг

своей оси 1. Однако по причине использования токсичных и агрессивных компонентов в составе травителя, слабого вакуумирования, а также газоводушного потока для защиты планарной стороны от травителя не исключается контакт активных и пассивных элементов полупроводниковых приборов и интегральных микросхем с тра; вителем на основе азотной и плавиковой кислот. Вследствие химических реакций на поверхности кристалла со стороны расположения элементов происходит коррозионное разрушение металлизации, внедрение ионов фтора и водорода в область р-п-пере- ходов пассивации, нарушение их функционального назначения, а следовательно, снижение надежности и процента выхода годных за счет увеличения дефектности в области активных структур. При травлении кремниевых кристаллов с непланарной 00

S4

Ю Ю

ел

ы

роны вследствие образования продуктов реакции в виде газовых пузырей и накопления последних под кристаллом ухудшается равномерность обработки.

Известен способ травления нерабочей стороны пластины с полупроводниковыми структурами, включающий нанесение защитного покрытия на планарную сторону пластины с кристаллами, закрепление пластины ее рабочей (пленарной) стороной на вакуумнЪм держателе и обработку нерабочей (непланарной) стороны в травителе при одновременном газовоздушном обдуве рабочей стороны пластины 2. Для снижения степени воздействия химических реактивов на активные и пассивные элементы полупроводниковых приборов и интегральных микросхем на рабочую сторону пластины локально наносят защитное покрытие на бракованные полупроводниковые приборы, обдув пластины осуществляют по ее периферии в направлении, перпендикулярном ее плоскости, при одновременном возвратно-поступательном перемещении держателя с пластиной в травителе в направлении, перпендикулярном ее плоскости, с амплитудой 1-5 см и частотой 0,3-2 Гц. Однако и в данном случае не исключается использование в составе травителя плавиковой и азотной кислот и их контакт с активными и пассивными элементами полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, обусловленный локальным нанесением защитного покрытия, что создает зазоры между плоскостью вакуумного держателя и планарной стороной кристалла. Обдув пластин по периферии в направлении, перпендикулярном ее плоскости, при одновременном возвратно-поступательном перемещении держателя с пластиной в тра- вителе в направлении, перпендикулярном ее плоскости, вызывает отставание пластины от плоскости вакуумного держателя и поступление паров травителя и самого травителя к пассивным и активным элементам. Экологические условия в известном способе утонения полупроводниковых кристаллов остаются неблагоприятными.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ пол- ировки полупроводниковых пластин со сформированными на них кристаллами ИС, включающий покрытие рабочей стороны пластины защитной пленкой термореактивной или УФ-реактивной смолы, укладку пла- станы с кристаллами планарной стороной на держатель, закрепление пластины на держателе, удаление слоя заданной толщины механической обработкой непланарной стороны пластины и снятие защитной пленки в растворителе 3. Этот способ также обладает существенными недостатками. В частности,несовершенство процесса нанесения пленки термореактивной или УФ-реактивной смолы на сложный рельеф планарной стороны пластины с кристаллами полупроводниковых приборов и интегральных схем (высота гальванических выводов при изготовлении диодов типа КД- 522 колеблется в пределах ±20 мкм при высоте отдельных выводов порядка 60-80 мкм) из-за неполного покрытия всех выступающих элементов приводит впоследствии к непредсказуемыммеханическимнапряжениям в результате соприкосновения отдельных элементов планарной стороны пластины с плоскостью держателя, Кроме того, нанесение защитного покрытия на планарную сторону пластины не улучшает ее геометрию в части прогиба и клина по отношению к держателю, на котором пластина крепится для проведения механического утонения. Поэтому в процессе закрепления ее на держателе происходит механическая деформация пластины с изме нением исходных геометрических параметров, это приводит к нарушению металлизации и соответственно к снижению выхода годных на операции нирование.

Целью изобретения является повышение выхода годных за счет исключения разрушения пластины и кристаллов.

Цель достигается тем, что по способу утонения пластин с кристаллами полупроводниковых приборов и интегральных схем, включающему нанесение высокомолекулярного соединения на рабочую сторону пластины, укладку ее рабочей стороной на держатель, закрепление пластины.и удаление слоя заданной толщины механической обработкой непланарной стороны пластины, планаризируют рельеф пластины путем нанесения высокомолекулярного соединения толщиной, заведомо превышающей высоту рельефа, проводят визуальный контроль планаризации, приклеивают пластину на держатель нанесением на его поверхность слоя высокомолекулярного соединения толщиной 5-10 мкм.

Сущность изобретения заключается в том, что нанесение высокомолекулярного защитного покрытия проводится любым из известных методов, но с обязательным последующим контролем толщины слоя или выбранными технологическими режимами нанесения защитного покрытия, гарантирующими его требуемую толщину. Таким образом, нанесенный слой гарантирует, что ни одна точка планарной стороны со сложны.м

рельефом не будет превышать толщины защитного покрытия. При закреплении пластины на держателе контакт точек пленарной стороны с держателем исключается и соответственно исключается разру- шение пластины при механическом давлении во время обработки. Далее, так как геометрия пластины характеризуется прогибом (вогнутость с планарной стороны из-за деформаций нанесенных ранее слоев оксида кремния, поликремния, нитрида кремния), то при закреплении на держателе, который имеет геометрию, близкую к идеальной, происходит распрямление пластины под действием механических усилий при закреплении. В результате происходит изменение расстояния между двумя любыми точками планарной стороны, что на практике выливается в разрыв металлических дорожек, поликремниевых затворов, а также растрескивание кристаллов/что является скрытым браком на данной операции. Для устранения данных недостатков проводится фиксация поверхности планарной стороны пластины на держателе. В частно- сти, это обеспечивается тем, что пластина укладывается на разогретый парафин или смолу с дальнейшим ее закреплением. Таким образом, разогретый парафин или смола, заполняя пространство между планарной стороной пластины и держателем, фиксирует исходную еометрию пластины .по отношению к держателю. Это не приводит к изменению расстояния между двумя любыми точками планарной стороны пластины и соответственно исключает брак интегральных схем.

Сущность изобретения поясняется и реализуется следующим примером.

Реализацию способа утонения пластин с кристаллами полупроводниковых приборов и интегральных схем осуществляли при изготовлении микросхем серии КР 537 РУ10 и дискретных диодов КД-522. Для этой цели было запущено две партии пластин диамет- ром 100 мм с кристаллами микросхем КР537РУ10 по девять пластин в партии и две партии пластин диаметром 76 мм с диодами КД-522 по девять пластин в партии.

Сортировку пластин по толщине перед проведением групповой шлифовки свободным абразивом осуществляли для сведения к минимуму разброса в процессе проведе- ния операции утонения кристаллов (пла- стин). Пластины формировали в группы с

разбросом 5-8 мкм, что обеспечивает допуск : 20 мкм при припуске на обработку 200-250 мкм. Далее осуществляли покрытие планарной стороны утоняемых пластин парафином при нагреве их до температуры 100°С для обеспечения сцепления изделий с планшайбой. Затем проводили приклеивание пластин путем нагрева планшайбы с нанесением на нее слоя жидкого парафина и охлаждение пластин на планшайбе под прессом. Слой парафина под пластиной 7 мкм. Удельное давление 110 г/см2.

Далее проводили в течение.17,5 мин утонение непланарной стороны пластины свободным абразивом на модернизированном станке САШ-420-100 М при скорости вращения шлифовальника 92 об/мин. Основными составляющими шлифовальной суспензии были микропорошок ЭКИМ-40 и вода хлорированная питьевая. Отмывку пластин от шлама проводили теплой водой паролоновой губкой на оправках. Затем после проведения двухминутной химико-механической полировки отклеивание пластин осуществляли нагревом планшайбы до температуры 100°С.

Результаты испытаний способа, утонения пластин с кристаллами полупроводниковых приборов и интегральных схем по заявляемому способу и прототипу представлены в таблице.

Из таблицы видно, что заявляемое техническое решение является предпочтительным по отношению к прототипу для применения в электронном производстве при утонении -пластин с кристаллами полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Формула изобретения

Способ утонения пластин с кристаллами полупроводниковых приборов и интегральных схем, включающий нанесение высокомолекулярного соединения на рабочую поверхность пластины, расположение пластины рабочей стороной на держателе, закрепление пластины, удаление слоя задан- ной толщины путем механической обработки непланарной стороны пластины, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных, планаризуют рельеф путем нанесения слоя парафина толщиной, заведомо превышающей высоту рельефа, и приклеивают пластину на держатель путем нанесения на его поверхность слоя парафина толщиной от 5 до 10 мкм.

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых приборов и интегральных схем и может быть использовано в электронной промышленности для утонения полупроводниковых кристаллов без повреждения годных активных и пассивных элементов. Сущность изобретения: способ включает нанесение парафина на рабочую сторону пластины для планаризации рельефа, укладку ее рабочей стороной на держатель, закрепление пластины и удаление слоя заданной толщины механической обработкой непланарной стороны пластины, причем приклеивают пластину на держатель нанесением на его поверхность слоя парафина толщиной 5-10 мкм. 1 табл.