一種應用於薄矽片的臨時鍵合和解離工藝方法
2023-04-29 04:55:26 1
專利名稱：一種應用於薄矽片的臨時鍵合和解離工藝方法
—種應用於薄矽片的臨時鍵合和解離工藝方法技術領域
本發明屬於半導體集成電路製造工藝，涉及一種應用於薄矽片的工藝方法，尤其涉及一種應用於薄矽片的臨時鍵合和解離工藝方法。
背景技術：
隨著半導體晶片對各種元器件集成度和功能越來越高的要求，傳統的二維集成電路已難以滿足其需求，因此一種新的技術，三維集成電路(3DIC)應運而生，其主要原理就是通過將娃片和娃片(Wafer to Wafer)或晶片和娃片(Chip to Wafer)上下層層堆疊的方式來提高晶片或各種電子元器件的集成度。在3DIC工藝中，需要對矽片進行減薄，一是為了減少封裝厚度，二是通過減薄來暴露出用於連結上下兩矽片的通孔(Via)金屬塞。
另外，近年來國內半導體分立器件的研究熱點，絕緣柵雙極電晶體(IGBT)，該類電晶體的集電極是在矽片的背面形成的，因此為了滿足IGBT產品對結深和擊穿電壓的要求， 也需要對矽片背面進行減薄。
根據3DIC或IGBT產品的要求不同，所需矽片減薄後的厚度也不同(10-200微米)，最低甚至只有10微米，對於這樣薄如紙的矽片，由於其機械強度的降低以及翹曲度/ 彎曲度的增加，普通的半導體設備幾乎難以完成支撐和傳輸動作，碎片率非常高。為了解決這種薄矽片的支撐和傳輸問題，臨時鍵合/解離法是業界通常採用的工藝方法之一，其主要原理就是將矽片臨時鍵合在一直徑相仿的載片(玻璃、藍寶石或矽材料)上，利用該載片來實現對薄矽片的支撐和傳輸，同時可以防止薄矽片變形，在完成相關工藝後再將載片從薄矽片上解離，其工藝流程如
圖1所示，包括如下步驟(I)在矽片的鍵合面或/和載片的鍵合面塗布粘合劑，並對其進行烘烤；(2)將所述矽片和載片進行臨時鍵合；(3)將所述矽片背面研磨減薄；(4)進行矽片背面工藝；(5)將減薄後的矽片從載片上解離並清洗。 在通常這種臨時鍵合/解離的方法中，根據步驟(5)中解離方法的不同，臨時鍵合和解離工藝可以分為以下三種化學溶劑解離法(Chemical Release)、雷射或紫外光照射解離法 (Laser/UV Light Release)以及加熱分解解離法(Thermal Decomposition Release),表 I所示的是這三種臨時鍵合和解離工藝各自的優缺點。
表I 不同臨時鍵合和解離工藝的優缺點
權利要求
1.一種應用於薄矽片的臨時鍵合和解離工藝方法，其特徵在於，包括步驟如下 (1)在矽片的鍵合面塗布第一粘合劑，並對其烘烤； (2)在載片的鍵合面塗布第二粘合劑，並對其烘烤； (3)將矽片和載片進行臨時鍵合； (4)對矽片背面進行研磨減薄； (5)進行矽片背面工藝； (6)將減薄後的矽片和載片進行解離； (7)去除減薄後的矽片鍵合面上的第一粘合劑； (8)去除載片鍵合面上的第二粘合劑。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟(I)中，所述的第一粘合劑是溶劑溶解型粘合劑。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟(I)中，所述的塗布採用旋塗方式或噴淋方式；所述的第一粘合劑在烘烤後的厚度為5-100微米，所述的第一粘合劑在烘烤後能完全覆蓋矽片鍵合面圖形的臺階高度。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，在步驟(I)中，所述的塗布採用旋塗方式；所述的第一粘合劑在烘烤後的厚度為25微米。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟(2)中，所述的載片材料是玻璃或藍寶石中的任一種，所述的載片直徑比矽片直徑大(Γ2毫米，所述載片的厚度為200-2000微米。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，在步驟(2)中，所述載片採用玻璃圓片，所述載片的直徑為201毫米，所述載片的厚度為500微米。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟(2)中，所述的第二粘合劑是雷射照射分解型粘合劑。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟(2)中，所述的塗布採用旋塗方式或噴淋方式；所述的第二粘合劑在烘烤後的厚度為O. 1-5微米。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，在步驟(2)中，所述的塗布採用旋塗方式；所述的第二粘合劑在烘烤後的厚度為I微米。
10.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟(3)中，所述的臨時鍵合過程在一真空度為O. 001-0.1毫帕的密閉腔體中完成，且需將矽片和載片加熱至80-250°C，並在矽片或載片的一側施加100-5000牛頓的壓力，鍵合時間為1-20分鐘。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，在步驟(3)中，所述真空度為O.01毫帕，加熱溫度為160°C，在載片的一側施加的壓力為1000牛頓，鍵合時間為5分鐘。
12.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟(4)中，所述的矽片研磨減薄方法包括如下三個步驟粗磨、細磨和拋光；所述粗磨和細磨採用不同目數的金剛砂刀輪通過機械研磨方式完成，所述拋光採用化學機械研磨法、幹法刻蝕法或溼法刻蝕法；所述的研磨減薄後矽片的厚度為10-400微米。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，在步驟(4)中，所述拋光採用溼法刻蝕法；所述的研磨減薄後矽片的厚度為80微米。
14.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟(5)中，所述的矽片背面工藝包括刻蝕、光刻、離子注入、去膠或清洗工藝中的一種或多種工藝。
15.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟(6)中，所述的解離是指雷射或紫外光照射解離法，也即在鍵合之後的載片一側施以雷射或紫外光照射，載片鍵合面上的第二粘合劑在此雷射或紫外光照射下因化學分解而失去粘性，從而將減薄後的矽片從載片上解離。
16.根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，在步驟(6)中，所述的解離使用雷射照射解離法，所述雷射採用波長為1064納米的釔鋁石榴石雷射，輸出功率為10-50瓦特。
17.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟(7)中，所述的去除減薄後矽片鍵合面上的第一粘合劑使用化學溶劑槽式清洗法、化學溶劑噴淋清洗法、氧氣等離子體灰化法或膠帶粘貼法。
18.根據權利要求17所述的方法，其特徵在於，在步驟(7)中，所述的去除減薄後矽片鍵合面上的第一粘合劑使用化學溶劑噴淋清洗法。
19.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟(8)中，所述的去除載片鍵合面上的第二粘合劑使用化學溶劑槽式清洗法或化學溶劑噴淋清洗法。
20.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟(I)和步驟(2)的順序可以互換，也即先在載片的鍵合面塗布第二粘合劑，並對其烘烤；然後再在矽片的鍵合面塗布第一粘合齊U，並對其烘烤。
21.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟(7)和步驟(8)的順序可以互換，也即先去除載片鍵合面上的第二粘合劑；然後再去除減薄後的矽片鍵合面上的第一粘合劑。
全文摘要
本發明公開了一種應用於薄矽片的臨時鍵合和解離工藝方法，包括步驟如下1)在矽片的鍵合面塗布第一粘合劑，並對其烘烤；2)在載片的鍵合面塗布第二粘合劑，並對其烘烤；3)將矽片和載片進行臨時鍵合；4)對矽片背面進行研磨減薄；5)進行矽片背面工藝；6)將減薄後的矽片和載片進行解離；7)去除減薄後的矽片鍵合面上的第一粘合劑；8)去除載片鍵合面上的第二粘合劑。該工藝方法既具備室溫下即可解離的優點，又能解決以下兩個問題一是傳統化學溶劑解離法中因需使用多孔結構的載片而產生的高成本和矽片圖形沾汙問題，二是傳統雷射或紫外光照射解離法中由於粘合劑不能太厚而導致的不能完全覆蓋矽片鍵合面上圖形的臺階高度的問題。
文檔編號H01L21/02GK103035483SQ201210310508
公開日2013年4月10日 申請日期2012年8月28日 優先權日2012年8月28日
發明者郭曉波 申請人:上海華虹Nec電子有限公司