摘要：本文介紹了一種利用 Bow 與 TTV 差值在再生晶圓上制作超平坦芯片的方法。通過對再生晶圓 Bow 值與 TTV 值的測量和計(jì)算，結(jié)合特定的研磨、拋光等工藝步驟，有效提升芯片的平坦度，為相關(guān)領(lǐng)域提供了新的技術(shù)思路 。

關(guān)鍵詞：再生晶圓；Bow 值；TTV 值；超平坦芯片

一、引言

在半導(dǎo)體行業(yè)中，芯片的平坦度是衡量其性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。其中，總厚度偏差（TTV，Total Thickness Variation）作為平坦度的重要衡量指標(biāo)，在磨片加工過程中至關(guān)重要。化學(xué)機(jī)械研磨（CMP，Chemical Mechanical Polishing）是目前廣泛應(yīng)用的晶圓平坦化方式。傳統(tǒng)制作超平坦晶片多通過新晶棒切片后進(jìn)行 CMP 處理，而利用再生晶圓制作超平坦芯片具有節(jié)約資源、降低成本的優(yōu)勢，成為研究熱點(diǎn) 。

二、方法步驟

2.1 晶圓選取與參數(shù)測量

選取具有相對設(shè)置的第一表面與第二表面的再生晶圓，使用專業(yè)測量設(shè)備精確量測再生晶圓的 Bow 值與 TTV 值。Bow 值反映晶圓的翹曲程度，TTV 值體現(xiàn)晶圓厚度的偏差情況。例如，可采用高通量晶圓測厚系統(tǒng)，其基于光學(xué)相干層析成像原理，能精確測量晶圓的 TTV、BOW 等參數(shù) 。

2.2 差值計(jì)算與分析

根據(jù)量測得到的 Bow 值與 TTV 值，計(jì)算再生晶圓 TTV 與 Bow 的差值。通過對該差值的分析，可了解晶圓的變形特征，為后續(xù)工藝提供數(shù)據(jù)支持。例如，若差值較大，表明晶圓的翹曲與厚度偏差情況較為復(fù)雜，需要更精細(xì)的工藝調(diào)整 。

2.3 低損研磨處理

將再生晶圓置于低損研磨單元，該單元包含研磨墊與研磨頭。研磨頭帶動再生晶圓的第一表面與研磨墊旋轉(zhuǎn)接觸，配合研磨漿料進(jìn)行研磨，控制研磨的移除厚度在 2 - 3um。此過程中，第一表面與第二表面產(chǎn)生應(yīng)力差，在第二表面上形成向第二表面方向凹陷的蝶形翹曲，蝶形翹曲中心處深度控制在 8 - 12um。通過低損研磨，可初步改善晶圓表面的平整度，并引入可控的翹曲 。

2.4 低損拋光處理

把經(jīng)過低損研磨的再生晶圓放入低損拋光單元，由拋光頭帶動再生晶圓具有均勻粗糙度的第一表面與拋光墊進(jìn)行擺動的旋轉(zhuǎn)接觸，對第一表面進(jìn)行拋光去除損傷。拋光時間控制在 35 - 45min，以確保有效去除研磨損傷，同時進(jìn)一步優(yōu)化表面質(zhì)量 。

2.5 自動減薄與最終處理

在再生晶圓的第二表面涂抹介質(zhì)后，將其固定在基板上。利用減薄研磨機(jī)組對固定在基板上的再生晶圓的第一表面進(jìn)行減薄研磨，去除第二表面上的蝶形翹曲。之后，對經(jīng)過減薄移除的第一表面進(jìn)行粗拋以及精拋制程，去除減薄移除過程中形成的研磨痕，最終得到超平坦芯片，使超平坦芯片的 TTV < 5um 。

高通量晶圓測厚系統(tǒng)

高通量晶圓測厚系統(tǒng)以光學(xué)相干層析成像原理，可解決晶圓/晶片厚度TTV（Total Thickness Variation，總厚度偏差）、BOW（彎曲度）、WARP（翹曲度），TIR（Total Indicated Reading 總指示讀數(shù)，STIR（Site Total Indicated Reading 局部總指示讀數(shù)），LTV（Local Thickness Variation 局部厚度偏差）等這類技術(shù)指標(biāo)。

高通量晶圓測厚系統(tǒng)，全新采用的第三代可調(diào)諧掃頻激光技術(shù)，相比傳統(tǒng)上下雙探頭對射掃描方式；可一次性測量所有平面度及厚度參數(shù)。

1，靈活適用更復(fù)雜的材料，從輕摻到重?fù)?P 型硅 (P++)，碳化硅，藍(lán)寶石，玻璃，鈮酸鋰等晶圓材料。

重?fù)叫凸瑁◤?qiáng)吸收晶圓的前后表面探測）

粗糙的晶圓表面，（點(diǎn)掃描的第三代掃頻激光，相比靠光譜探測方案，不易受到光譜中相鄰單位的串?dāng)_噪聲影響，因而對測量粗糙表面晶圓）

低反射的碳化硅(SiC)和鈮酸鋰(LiNbO3)；（通過對偏振效應(yīng)的補(bǔ)償，加強(qiáng)對低反射晶圓表面測量的信噪比）

絕緣體上硅（SOI)和MEMS，可同時測量多 層 結(jié) 構(gòu)，厚 度 可 從μm級到數(shù)百μm 級不等。

可用于測量各類薄膜厚度，厚度最薄可低至 4 μm ，精度可達(dá)1nm。

可調(diào)諧掃頻激光的“溫漂”處理能力，體現(xiàn)在極端工作環(huán)境中抗干擾能力強(qiáng)，充分提高重復(fù)性測量能力。

4，采用第三代高速掃頻可調(diào)諧激光器，一改過去傳統(tǒng)SLD寬頻低相干光源的干涉模式，解決了由于相干長度短，而重度依賴“主動式減震平臺”的情況。卓越的抗干擾，實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)，同時也可兼容匹配EFEM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線自動化集成測量。

5，靈活的運(yùn)動控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圓片測量。

審核編輯 黃宇