利用 Bow 与 TTV 差值于再生晶圆制作超平坦芯片的方法

摘要：本文介绍了一种利用 Bow 与 TTV 差值在再生晶圆上制作超平坦芯片的方法。通过对再生晶圆 Bow 值与 TTV 值的测量和计算，结合特定的研磨、抛光等工艺步骤，有效提升芯片的平坦度，为相关领域提供了新的技术思路 。

关键词：再生晶圆；Bow 值；TTV 值；超平坦芯片

一、引言

在半导体行业中，芯片的平坦度是衡量其性能的关键指标之一。其中，总厚度偏差（TTV，Total Thickness Variation）作为平坦度的重要衡量指标，在磨片加工过程中至关重要。化学机械研磨（CMP，Chemical Mechanical Polishing）是目前广泛应用的晶圆平坦化方式。传统制作超平坦晶片多通过新晶棒切片后进行 CMP 处理，而利用再生晶圆制作超平坦芯片具有节约资源、降低成本的优势，成为研究热点 。

二、方法步骤

2.1 晶圆选取与参数测量

选取具有相对设置的第一表面与第二表面的再生晶圆，使用专业测量设备精确量测再生晶圆的 Bow 值与 TTV 值。Bow 值反映晶圆的翘曲程度，TTV 值体现晶圆厚度的偏差情况。例如，可采用高通量晶圆测厚系统，其基于光学相干层析成像原理，能精确测量晶圆的 TTV、BOW 等参数 。

2.2 差值计算与分析

根据量测得到的 Bow 值与 TTV 值，计算再生晶圆 TTV 与 Bow 的差值。通过对该差值的分析，可了解晶圆的变形特征，为后续工艺提供数据支持。例如，若差值较大，表明晶圆的翘曲与厚度偏差情况较为复杂，需要更精细的工艺调整 。

2.3 低损研磨处理

将再生晶圆置于低损研磨单元，该单元包含研磨垫与研磨头。研磨头带动再生晶圆的第一表面与研磨垫旋转接触，配合研磨浆料进行研磨，控制研磨的移除厚度在 2 - 3um。此过程中，第一表面与第二表面产生应力差，在第二表面上形成向第二表面方向凹陷的蝶形翘曲，蝶形翘曲中心处深度控制在 8 - 12um。通过低损研磨，可初步改善晶圆表面的平整度，并引入可控的翘曲 。

2.4 低损抛光处理

把经过低损研磨的再生晶圆放入低损抛光单元，由抛光头带动再生晶圆具有均匀粗糙度的第一表面与抛光垫进行摆动的旋转接触，对第一表面进行抛光去除损伤。抛光时间控制在 35 - 45min，以确保有效去除研磨损伤，同时进一步优化表面质量 。

2.5 自动减薄与最终处理

在再生晶圆的第二表面涂抹介质后，将其固定在基板上。利用减薄研磨机组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。之后，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，最终得到超平坦芯片，使超平坦芯片的 TTV < 5um 。

高通量晶圆测厚系统

高通量晶圆测厚系统以光学相干层析成像原理，可解决晶圆/晶片厚度TTV（Total Thickness Variation，总厚度偏差）、BOW（弯曲度）、WARP（翘曲度），TIR（Total Indicated Reading 总指示读数，STIR（Site Total Indicated Reading 局部总指示读数），LTV（Local Thickness Variation 局部厚度偏差）等这类技术指标。

高通量晶圆测厚系统，全新采用的第三代可调谐扫频激光技术，相比传统上下双探头对射扫描方式；可一次性测量所有平面度及厚度参数。

1，灵活适用更复杂的材料，从轻掺到重掺 P 型硅 (P++)，碳化硅，蓝宝石，玻璃，铌酸锂等晶圆材料。

重掺型硅（强吸收晶圆的前后表面探测）

粗糙的晶圆表面，（点扫描的第三代扫频激光，相比靠光谱探测方案，不易受到光谱中相邻单位的串扰噪声影响，因而对测量粗糙表面晶圆）

低反射的碳化硅(SiC)和铌酸锂(LiNbO3)；（通过对偏振效应的补偿，加强对低反射晶圆表面测量的信噪比）

绝缘体上硅（SOI)和MEMS，可同时测量多 层 结 构，厚 度 可 从μm级到数百μm 级不等。

可用于测量各类薄膜厚度，厚度最薄可低至 4 μm ，精度可达1nm。

可调谐扫频激光的“温漂”处理能力，体现在极端工作环境中抗干扰能力强，充分提高重复性测量能力。

4，采用第三代高速扫频可调谐激光器，一改过去传统SLD宽频低相干光源的干涉模式，解决了由于相干长度短，而重度依赖“主动式减震平台”的情况。卓越的抗干扰，实现小型化设计，同时也可兼容匹配EFEM系统实现产线自动化集成测量。

5，灵活的运动控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圆片测量。

审核编辑 黄宇