一种应用于薄硅片的临时键合和解离工艺方法

文档序号:7106842阅读:373来源:国知局
专利名称:一种应用于薄硅片的临时键合和解离工艺方法
—种应用于薄硅片的临时键合和解离工艺方法技术领域
本发明属于半导体集成电路制造工艺,涉及一种应用于薄硅片的工艺方法,尤其涉及一种应用于薄硅片的临时键合和解离工艺方法。
背景技术
随着半导体芯片对各种元器件集成度和功能越来越高的要求,传统的二维集成电路已难以满足其需求,因此一种新的技术,三维集成电路(3DIC)应运而生,其主要原理就是通过将娃片和娃片(Wafer to Wafer)或芯片和娃片(Chip to Wafer)上下层层堆叠的方式来提高芯片或各种电子元器件的集成度。在3DIC工艺中,需要对硅片进行减薄,一是为了减少封装厚度,二是通过减薄来暴露出用于链接上下两硅片的通孔(Via)金属塞。
另外,近年来国内半导体分立器件的研究热点,绝缘栅双极晶体管(IGBT),该类晶体管的集电极是在硅片的背面形成的,因此为了满足IGBT产品对结深和击穿电压的要求, 也需要对硅片背面进行减薄。
根据3DIC或IGBT产品的要求不同,所需硅片减薄后的厚度也不同(10-200微米),最低甚至只有10微米,对于这样薄如纸的硅片,由于其机械强度的降低以及翘曲度/ 弯曲度的增加,普通的半导体设备几乎难以完成支撑和传输动作,碎片率非常高。为了解决这种薄硅片的支撑和传输问题,临时键合/解离法是业界通常采用的工艺方法之一,其主要原理就是将硅片临时键合在一直径相仿的载片(玻璃、蓝宝石或硅材料)上,利用该载片来实现对薄硅片的支撑和传输,同时可以防止薄硅片变形,在完成相关工艺后再将载片从薄硅片上解离,其工艺流程如

图1所示,包括如下步骤(I)在硅片的键合面或/和载片的键合面涂布粘合剂,并对其进行烘烤;(2)将所述硅片和载片进行临时键合;(3)将所述硅片背面研磨减薄;(4)进行硅片背面工艺;(5)将减薄后的硅片从载片上解离并清洗。 在通常这种临时键合/解离的方法中,根据步骤(5)中解离方法的不同,临时键合和解离工艺可以分为以下三种化学溶剂解离法(Chemical Release)、激光或紫外光照射解离法 (Laser/UV Light Release)以及加热分解解离法(Thermal Decomposition Release),表 I所示的是这三种临时键合和解离工艺各自的优缺点。
表I 不同临时键合和解离工艺的优缺点
权利要求
1.一种应用于薄硅片的临时键合和解离工艺方法,其特征在于,包括步骤如下 (1)在硅片的键合面涂布第一粘合剂,并对其烘烤; (2)在载片的键合面涂布第二粘合剂,并对其烘烤; (3)将硅片和载片进行临时键合; (4)对硅片背面进行研磨减薄; (5)进行硅片背面工艺; (6)将减薄后的硅片和载片进行解离; (7)去除减薄后的硅片键合面上的第一粘合剂; (8)去除载片键合面上的第二粘合剂。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(I)中,所述的第一粘合剂是溶剂溶解型粘合剂。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(I)中,所述的涂布采用旋涂方式或喷淋方式;所述的第一粘合剂在烘烤后的厚度为5-100微米,所述的第一粘合剂在烘烤后能完全覆盖硅片键合面图形的台阶高度。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,在步骤(I)中,所述的涂布采用旋涂方式;所述的第一粘合剂在烘烤后的厚度为25微米。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(2)中,所述的载片材料是玻璃或蓝宝石中的任一种,所述的载片直径比硅片直径大(Γ2毫米,所述载片的厚度为200-2000微米。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,在步骤(2)中,所述载片采用玻璃圆片,所述载片的直径为201毫米,所述载片的厚度为500微米。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(2)中,所述的第二粘合剂是激光照射分解型粘合剂。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(2)中,所述的涂布采用旋涂方式或喷淋方式;所述的第二粘合剂在烘烤后的厚度为O. 1-5微米。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,在步骤(2)中,所述的涂布采用旋涂方式;所述的第二粘合剂在烘烤后的厚度为I微米。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(3)中,所述的临时键合过程在一真空度为O. 001-0.1毫帕的密闭腔体中完成,且需将硅片和载片加热至80-250°C,并在硅片或载片的一侧施加100-5000牛顿的压力,键合时间为1-20分钟。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,在步骤(3)中,所述真空度为O.01毫帕,加热温度为160°C,在载片的一侧施加的压力为1000牛顿,键合时间为5分钟。
12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(4)中,所述的硅片研磨减薄方法包括如下三个步骤粗磨、细磨和抛光;所述粗磨和细磨采用不同目数的金刚砂刀轮通过机械研磨方式完成,所述抛光采用化学机械研磨法、干法刻蚀法或湿法刻蚀法;所述的研磨减薄后硅片的厚度为10-400微米。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,在步骤(4)中,所述抛光采用湿法刻蚀法;所述的研磨减薄后硅片的厚度为80微米。
14.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(5)中,所述的硅片背面工艺包括刻蚀、光刻、离子注入、去胶或清洗工艺中的一种或多种工艺。
15.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(6)中,所述的解离是指激光或紫外光照射解离法,也即在键合之后的载片一侧施以激光或紫外光照射,载片键合面上的第二粘合剂在此激光或紫外光照射下因化学分解而失去粘性,从而将减薄后的硅片从载片上解离。
16.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,在步骤(6)中,所述的解离使用激光照射解离法,所述激光采用波长为1064纳米的钇铝石榴石激光,输出功率为10-50瓦特。
17.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(7)中,所述的去除减薄后硅片键合面上的第一粘合剂使用化学溶剂槽式清洗法、化学溶剂喷淋清洗法、氧气等离子体灰化法或胶带粘贴法。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,在步骤(7)中,所述的去除减薄后硅片键合面上的第一粘合剂使用化学溶剂喷淋清洗法。
19.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(8)中,所述的去除载片键合面上的第二粘合剂使用化学溶剂槽式清洗法或化学溶剂喷淋清洗法。
20.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(I)和步骤(2)的顺序可以互换,也即先在载片的键合面涂布第二粘合剂,并对其烘烤;然后再在硅片的键合面涂布第一粘合齐U,并对其烘烤。
21.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(7)和步骤(8)的顺序可以互换,也即先去除载片键合面上的第二粘合剂;然后再去除减薄后的硅片键合面上的第一粘合剂。
全文摘要
本发明公开了一种应用于薄硅片的临时键合和解离工艺方法,包括步骤如下1)在硅片的键合面涂布第一粘合剂,并对其烘烤;2)在载片的键合面涂布第二粘合剂,并对其烘烤;3)将硅片和载片进行临时键合;4)对硅片背面进行研磨减薄;5)进行硅片背面工艺;6)将减薄后的硅片和载片进行解离;7)去除减薄后的硅片键合面上的第一粘合剂;8)去除载片键合面上的第二粘合剂。该工艺方法既具备室温下即可解离的优点,又能解决以下两个问题一是传统化学溶剂解离法中因需使用多孔结构的载片而产生的高成本和硅片图形沾污问题,二是传统激光或紫外光照射解离法中由于粘合剂不能太厚而导致的不能完全覆盖硅片键合面上图形的台阶高度的问题。
文档编号H01L21/02GK103035483SQ201210310508
公开日2013年4月10日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者郭晓波 申请人:上海华虹Nec电子有限公司
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1