承載晶圓的製作方法和承載晶圓的製作方法

2023-05-30 21:01:31 2

專利名稱：承載晶圓的製作方法和承載晶圓的製作方法
技術領域：
本發明涉及微機電系統(MEMQ技術，特別涉及一種承載晶圓的製作方法和一種 承載晶圓。
背景技術：
當前，電子產品的功能越來越全面，而同時人們又希望電子產品的體積越來越小， 從而方便攜帶，為了同時滿足上述兩個要求，現有技術中提出了很多種解決方式，其中之一 即為微機電系統。微機電系統是指在一塊普通的晶圓上集成機械元件、傳感器、執行器、信號處理和 控制電路、接口電路以及電源等於一體的微型機電系統，能夠將信息的獲取、處理和執行等 集成在一起。通常的電子器件是使用半導體製作技術來製造的，而微機電系統則在此基礎 上進一步結合了微加工技術，通過對晶圓進行選擇性的腐蝕或沉積新的結構層等來構成電 子器件，具有集成度高、體積小、重量輕、耗能低以及響應時間短等諸多優點。另外，現有半導體製作技術中，在對晶圓進行製作時，通常所有工藝均針對晶圓的 同一個面進行的，比如，先在某一面上形成CMOS器件，然後在此基礎上製作金屬互連層等。 但是微機電系統的製作方式不同，需要針對晶圓的兩個面進行。這樣就會存在一個問題當完成晶圓的A面的製作時，如果隨後要進行B面的制 作，那麼在對B面進行製作時，A面則需要與機臺等設備進行接觸，通常，晶圓是通過真空吸 盤固定在機臺上的，而由於晶圓的A面已經進行了製作，所以必然呈現一定程度上的凹凸 不平狀態，這樣，就可能導致真空吸附效果不好，簡單地說，就可能會漏氣，從而導致後續制 作過程中晶圓的位置發生移動，進而導致所產生的摩擦力對晶圓的A面上已製作完的器件 等造成損壞。另外，即使不是通過真空吸盤來固定晶圓，比如通過夾子或其它方式，那麼制 作過程中也可能會發生晶圓位置移動的情況，所以也會對晶圓的A面上已製作完的器件等 造成損壞。為便於描述，以下將上述未製作完的晶圓稱為生產晶圓(production wafer)。針對上述問題，現有技術多採用以下方式來對生產晶圓進行保護在生產晶圓的待製作面的背面預先粘貼一層保護膜，待製作完畢後，再將該保護 膜撕掉。但這種方式增加了貼膜和撕膜兩個步驟，所以實現起來比較麻煩，而且，保護膜一 旦撕下去就不能再用了，所以會導致成本的升高。或者，在生產晶圓的待製作面的背面預先粘貼一承載晶圓(carrier wafer)，該承 載晶圓通常是未經過任何製作的原始晶圓。如圖1所示，圖1為現有承載晶圓和生產晶圓 的粘貼方式示意圖。在承載晶圓的邊緣區域塗一層水膜，通過該水膜將承載晶圓與生產晶 圓粘貼在一起。相比於前一種方式，這種方式實現起來更為簡單，而且承載晶圓是可重複利 用的，所以也降低了成本。但是，這種方式同樣存在問題，因為雖然這種方式防止了機臺對生產晶圓上已制 作完的器件等造成損壞，但是，如果承載晶圓和生產晶圓之間由於粘貼不牢等原因發生相對運動，那麼還是會對生產晶圓上已製作完的器件等造成損壞；而且，雖然水膜只是塗在了 承載晶圓的邊緣區域，但由於水的流動是隨機的，在粘貼上生產晶圓後，有可能會由晶圓的 邊緣區域向中心區域流動，從而對生產晶圓上已製作完的器件等造成腐蝕。可見，這種方式 也存在一定的缺陷，所以也不能對生產晶圓起到很好的保護作用。

發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種承載晶圓的製作方法，通過該方法制 作出的承載晶圓可對生產晶圓起到很好的保護作用。本發明的另一目的在於提供一種承載晶圓，能夠對生產晶圓起到很好的保護作用。為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的一種承載晶圓製作方法，該方法包括在晶圓表面沉積氮化矽；通過光刻工藝在沉積有氮化矽的晶圓上定義出待刻蝕區域，所述待刻蝕區域為除 邊緣區域以外的區域；刻蝕掉所述待刻蝕區域上的氮化矽；去除晶圓上剩餘的光刻膠，並刻蝕掉所述待刻蝕區域上的指定厚度的矽襯底；去除晶圓上剩餘的氮化矽。較佳地，所述沉積的氮化矽的厚度為500 1000埃。較佳地，所述刻蝕掉的矽襯底的厚度為10 100微米。較佳地，所述邊緣區域為晶圓最外邊沿向晶圓中心方向延伸進6 8毫米的區域。一種承載晶圓，所述承載晶圓的邊緣區域的厚度大於非邊緣區域的厚度。較佳地，所述邊緣區域的厚度比所述非邊緣區域的厚度大10 100微米。較佳地，所述邊緣區域為晶圓最外邊沿向晶圓中心方向延伸進6 8毫米的區域。可見，採用本發明的技術方案，在承載晶圓上形成一個凹槽，即將現有承載晶圓中 除邊緣區域以外的區域刻蝕掉一定的厚度，而邊緣區域則維持原厚度不變。這樣，後續在承 載晶圓的邊緣區域塗上水膜，將承載晶圓粘貼到生產晶圓上後，即使承載晶圓和生產晶圓 之間發生相對運動，由於生產晶圓上已製作完的器件等所在區域下面為空，所以也不會發 生摩擦；另外，如果承載晶圓邊緣區域上的水向中心區域流動，那麼只會流到凹槽裡，不會 對生產晶圓造成影響。


圖1為現有承載晶圓和生產晶圓的粘貼方式示意圖。圖2為本發明承載晶圓的製作方法實施例的流程圖。圖3為本發明實施例中的承載晶圓和生產晶圓的粘貼方式示意圖。
具體實施例方式針對現有技術中存在的問題，本發明中提出一種承載晶圓的製作方法，在承載晶 圓上形成一個凹槽，即將現有承載晶圓中除邊緣區域以外的區域刻蝕掉一定的厚度，而邊緣區域則維持原厚度不變。這樣，後續在承載晶圓的邊緣區域塗上水膜，將承載晶圓粘貼到 生產晶圓上後，即使承載晶圓和生產晶圓之間發生相對運動，由於生產晶圓上已製作完的 器件等所在區域下面為空，所以也不會發生摩擦；而且，如果承載晶圓邊緣區域上的水向中 心區域流動，那麼只會流到凹槽裡，不會對生產晶圓造成影響。為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施例，對 本發明作進一步地詳細說明。圖2為本發明承載晶圓的製作方法實施例的流程圖。如圖2所示，包括以下步驟步驟201 在晶圓表面沉積氮化矽(SiN)。本步驟中所採用的晶圓是指未經過任何製作的原始晶圓。沉積氮化矽的目的是為 了在後續進行刻蝕時，對不需刻蝕的區域進行保護。另外，現有技術中共提供了兩種沉積方式，分別為物理氣相沉積(PVD)和化學氣 相沉積(CVD)。其中，PVD是指利用某種物理過程，例如蒸發或濺射實現物質的轉移，即原子 或離子由源轉移到晶圓表面，沉積成薄膜。具體來說，蒸發是指在真空系統中加熱蒸發源， 使原子獲得足夠的能量後脫離金屬表面的束縛而成為蒸汽原子，進而沉積在晶圓上；濺射 是指在真空系統中充入惰性氣體，在高壓電場作用下，氣體放電形成的離子被強電場加速， 轟擊靶材料，使靶離子逸出並被濺射到晶圓上。而CVD是指將含有構成薄膜元素的氣態反 應劑或液態反應劑的蒸汽及所需其它氣體引入反應室，並在晶圓表面通過化學反應生成薄 膜的過程，沉積的薄膜的厚度與沉積時間成正比。在實際應用中，可根據需要選擇其中的任 一方式。通常，沉積氮化矽採用CVD沉積方式。本步驟中，所沉積的氮化矽的厚度可以是 500 1000埃左右。步驟202 通過光刻工藝在沉積有氮化矽的晶圓上定義出待刻蝕區域；所述待刻 蝕區域為除邊緣區域以外的區域。光刻工藝為半導體製造技術中廣為應用的一種工藝，其實現過程主要包括1)對晶圓表面進行清洗、脫水和成膜處理。清洗包括溼法清洗和去離子水衝洗，以去除晶圓表面的汙染物，如顆粒、有機物以 及工藝殘餘等；脫水致幹烘培在一個封閉腔內完成，以去除晶圓表面的大部分水汽；脫水 後立即用六甲基二矽胺烷(HMDQ等進行成膜處理，以增強晶圓表面的黏附性。2)在處理後的晶圓表面旋塗一層光刻膠。通常，還需要對旋塗到晶圓表面的光刻膠進行軟烘處理，以去除光刻膠中的溶劑， 從而提高光刻膠對晶圓表面的黏附性以及光刻膠的均勻性。3)依次進行對準、曝光和顯影。將光罩與晶圓表面的正確位置對準，對準之後，將光罩和晶圓曝光，把光罩上的圖 形以亮暗的特徵轉移到塗有光刻膠的晶圓上。顯影是在光刻工藝中的一種重要處理方式，可利用顯影劑將光刻膠上的可溶解區 域溶解，將可見的圖形留在晶圓表面。後續，還需要進行堅膜烘培，即顯影后的熱烘處理，以去除光刻膠中殘留的溶劑， 進一步提高光刻膠對晶圓表面的黏附性。本步驟中，通過上述1)、2) ,3)所示過程，在沉積有氮化矽的晶圓上形成待刻蝕的圖形，即定義出待刻蝕區域，具體來說，即將晶圓的邊緣區域用光刻膠保護起來，其它區域， 即中心區域均為待刻蝕區域。另外，邊緣區域的大小可根據實際需要而定，比如，可定義晶 圓最外邊沿向晶圓中心方向延伸進6 8毫米的區域為邊緣區域。步驟203 刻蝕掉待刻蝕區域上的氮化矽。刻蝕是一種通過物理或化學的方法有選擇地從晶圓表面去除不需要的材料的過 程；現有工藝中提供了兩種刻蝕方式，即幹法刻蝕和溼法刻蝕。其中，幹法刻蝕是指將晶圓 表面曝露於等離子體中，使等離子體與晶圓表面未被光刻膠等保護的區域發生物理或化學 反應，從而去除該區域的表面材料；而溼法刻蝕是指將晶圓浸泡在一定的試劑溶液中，使沒 有被光刻膠等保護的區域的表面與試劑發生化學反應而被去除。本步驟中，採用幹法刻蝕方式，在光刻膠的保護下，刻蝕掉晶圓上的中心區域上的氮化矽。步驟204 去除晶圓上剩餘的光刻膠。刻蝕完成後，為避免對後續工藝造成影響，需要去除晶圓上剩餘的光刻膠。具體去 除方式不限，比如，可採用二氧化碳(CO2)去除方式，即將晶圓放在反應腔內的靜電吸盤上， 並向反應腔內輸入CO2，通過電極將輸入的(X)2電離為等離子體，之後，電離出的氧離子與光 刻膠中的有機成份發生化學反應，生成(X)2以及其它易去除的氧化物等，以達到去除光刻膠 的目的。當然，也可採用其它去除方式，比如利用溶解劑對光刻膠進行清洗等。步驟205 刻蝕掉待刻蝕區域上的指定厚度的矽襯底。本步驟中，在剩餘的氮化矽的保護下，繼續對晶圓的中心區域的矽襯底進行刻蝕。可採用溼法刻蝕方式，刻蝕深度可以為10 100微米(um)。步驟206 去除晶圓上剩餘的氮化矽。本步驟中，可採用幹法刻蝕方式來去除剩餘的氮化矽，即位於晶圓邊緣區域上的氮化矽。至此，即完成了本發明所述承載晶圓的製作過程。後續，可在承載晶圓的邊緣區域塗上水膜，從而將承載晶圓粘貼到生產晶圓上，以 便對生產晶圓進行保護。圖3為本發明實施例中的承載晶圓和生產晶圓的粘貼方式示意 圖。總之，採用按照本發明所述方法製作出來的承載晶圓，即使承載晶圓和生產晶圓 之間發生相對運動，也不會產生摩擦；而且，如果承載晶圓邊緣區域上的水向中心區域流 動，那麼只會流到凹槽裡，不會對生產晶圓造成影響。綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。 凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的 保護範圍之內。
權利要求
1.一種承載晶圓的製作方法，該方法包括 在晶圓表面沉積氮化矽；通過光刻工藝在沉積有氮化矽的晶圓上定義出待刻蝕區域，所述待刻蝕區域為除邊緣 區域以外的區域；刻蝕掉所述待刻蝕區域上的氮化矽；去除晶圓上剩餘的光刻膠，並刻蝕掉所述待刻蝕區域上的指定厚度的矽襯底； 去除晶圓上剩餘的氮化矽。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述沉積的氮化矽的厚度為500 1000埃。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述刻蝕掉的矽襯底的厚度為10 100 微米。
4.根據權利要求1、2或3所述的方法，其特徵在於，所述邊緣區域為晶圓最外邊沿向晶 圓中心方向延伸進6 8毫米的區域。
5.一種承載晶圓，所述承載晶圓的邊緣區域的厚度大於非邊緣區域的厚度。
6.根據權利要求5所述的承載晶圓，其特徵在於，所述邊緣區域的厚度比所述非邊緣 區域的厚度大10 100微米。
7.根據權利要求5或6所述的承載晶圓，其特徵在於，所述邊緣區域為晶圓最外邊沿向 晶圓中心方向延伸進6 8毫米的區域。
全文摘要
本發明公開了一種承載晶圓的製作方法，包括在晶圓表面沉積氮化矽；通過光刻工藝在沉積有氮化矽的晶圓上定義出待刻蝕區域，所述待刻蝕區域為除邊緣區域以外的區域；刻蝕掉所述待刻蝕區域上的氮化矽；去除晶圓上剩餘的光刻膠，並刻蝕掉所述待刻蝕區域上的指定厚度的矽襯底；去除晶圓上剩餘的氮化矽。本發明同時公開了一種承載晶圓。應用本發明所述的承載晶圓，能夠對生產晶圓起到很好的保護作用。
文檔編號B81C1/00GK102040185SQ200910197669
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月23日 優先權日2009年10月23日
發明者傅煥松, 劉煊傑, 吳秉寰, 金明倫, 陳宇涵 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司