在襯底的雙面製造器件的方法以及襯底的製作方法
2023-10-27 13:00:22 2
專利名稱：在襯底的雙面製造器件的方法以及襯底的製作方法
技術領域：
本發明涉及集成電路晶片製造領域，尤其涉及一種在襯底的雙面製造器件的方法以及襯底。
背景技術：
·集成電路晶片製造是整個集成電路產業鏈的重要環節，晶片製造的前端工藝主要包括光刻、摻雜以及腐蝕等工藝，主要目的是在襯底表面製作出預先設計好的電晶體等器件，並製作出電學連線。隨著集成電路技術的不斷發展，晶片製造過程中常常需要在已經有一定圖形或摻雜的矽片背面製作電路等器件結構，這些結構完成後，再對原正面的初始圖形進行工藝處理。現有技術中通常是直接在背面製作電路等器件結構，而在製作電路之前通常需要將襯底減薄，而減薄之後襯底將變得非常容易碎裂，從而影響到晶片的良率；並且在晶片的背面製作器件，以及背面製作完畢後重新在正面製作器件的過程中，容易造成另一邊的沾汙，從而也會影響到產品良率。因此，的確需要一種能夠對襯底產生沾汙和碎裂的工藝方法，用以加工製造雙面都具有器件的襯底。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種在襯底的雙面製造器件的方法，能夠避免雙面製造器件的工藝中對襯底造成沾汙和碎裂，從而可以用來加工製造雙面都具有器件的襯底。為了解決上述問題，本發明提供了一種在襯底的雙面製造器件的方法，包括如下步驟提供器件襯底，所述器件襯底具有相對的第一表面和第二表面，且第一表面具有多個器件；提供第一支撐襯底，所述第一支撐襯底表面具有第一絕緣層；以第一絕緣層為中間層，將器件襯底的第一表面同第一支撐襯底鍵合；減薄器件襯底的第二表面；在器件襯底的暴露出的第二表面上製作器件；提供第二支撐襯底，所述第二支撐襯底表面具有第二絕緣層；以第二絕緣層為中間埋層，將器件襯底的第二表面同第二支撐襯底鍵合；去除第一支撐襯底和第一絕緣層。可選的，所述器件襯底由重摻雜層和輕摻雜層組成，所述輕摻雜層包括器件襯底的第一表面，所述重摻雜層包括器件襯底的第二表面，所述器件製作在輕摻雜層中。可選的，所述減薄器件襯底第二表面的步驟中，進一步包括通過選擇性腐蝕工藝去除重摻雜層的步驟。可選的，在去除重摻雜層之後，進一步包括拋光暴露出的輕摻雜層的表面的步驟。可選的，在去除第一支撐襯底和第一絕緣層之後，進一步包括在暴露出的器件襯底的第一表面上繼續製作器件的步驟。
可選的，所述器件襯底的材料是單晶矽。可選的，所述第一絕緣層和第二絕緣層的材料選自於氧化矽、氮化矽和氮氧化矽的任意一種。本發明進一步提供了一種採用上述方法製造的襯底，包括第二支撐襯底，所述第二支撐襯底表面的第二絕緣層以及第二絕緣層表面的器件層，所述器件層具有暴露的第一表面以及與第一表面對應的第二表面，所述第一表面和第二表面上均具有多個器件。可選的，所述器件層的材料是單晶矽。可選的，所述第二絕緣層的材料選自於氧化矽、氮化矽和氮氧化矽的任意一種。本發明的優點在於，在第二表面製作器件的工藝步驟中，由於之前採用了鍵合工藝將器件襯底已經製作器件的第一表面保護起來，故不會對其造成影響，並且由於鍵合了第一支撐襯底作為支撐結構，器件襯底能夠被允許儘量減薄而不必擔心碎裂等問題。·
附圖I所示是本發明具體實施方式
的實施步驟示意圖。附圖2A至附圖21所示是本發明具體實施方式
的工藝示意圖。附圖3A至附圖3E所示是本發明一實施例的工藝示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明提供的在襯底的雙面製造器件的方法以及襯底的具體實施方式
做詳細說明。附圖I所示是本具體實施方式
的實施步驟示意圖，包括步驟S100，提供器件襯底，所述器件襯底具有相對的第一表面和第二表面，且第一表面具有多個器件；步驟S110，提供第一支撐襯底，所述第一支撐襯底表面具有第一絕緣層；步驟S120，以第一絕緣層為中間層，將器件襯底的第一表面同第一支撐襯底鍵合；步驟S130，減薄器件襯底的第二表面；步驟S140，在器件襯底的暴露出的第二表面上製作器件；步驟S150，提供第二支撐襯底，所述第二支撐襯底表面具有第二絕緣層；步驟S160，以第二絕緣層為中間埋層，將器件襯底的第二表面同第二支撐襯底鍵合；步驟S170，去除支撐襯底和第一絕緣層；步驟S180，在暴露出的器件襯底的第一表面上繼續製作器件。附圖2A至附圖21所示是本具體實施方式
的工藝示意圖。附圖2A所示，參考步驟S100，提供器件襯底200，所述器件襯底200具有相對的第一表面和第二表面，且第一表面具有多個器件，本具體實施方式
以器件291和292表不。在本具體實施方式
中，所述器件襯底200由重摻雜層202和輕摻雜層201組成，所述輕摻雜層201包括器件襯底200的第一表面，所述重摻雜層202包括器件襯底200的第二表面，在輕摻雜層201中製作有多個器件。所述器件襯底200的材料可以是包括單晶矽在內的任意一種，對於單晶矽襯底而言，所述輕摻雜和重摻雜可以採用硼離子。所述器件291和292可以是包括電容、電阻以及電晶體在內的任意一種常見的半導體器件，本具體實施方式
以兩個器件作為示例，在其他的具體實施方式
中也可以包括更多或者更少數目的器件。附圖2B所示，參考步驟S102，提供第一支撐襯底210，所述第一支撐襯底210表面具有第一絕緣層211。由於第一支撐襯底210主要起到支撐作用，所以第一支撐襯底210的材料可以但不限於是單晶矽。所述第一絕緣層211的材料可以是選自於氧化矽、氮化矽和氮氧化娃的任意一種。附圖2C所示，參考步驟S120，以第一絕緣層211為中間層，將器件襯底200的第一表面同第一支撐襯底210鍵合。所述鍵合可以採用包括親水鍵合和疏水鍵合等常見工藝中的任意一種。附圖2D所示，參考步驟S130，減薄器件襯底200的第二表面。本具體實施方式
可以是通過選擇性腐蝕工藝去除重摻雜層202，並拋光暴露出的輕摻雜層201的表面。如果步驟SlOO中選取的不是帶有輕、重摻雜層的襯底，本步驟也可以是直接採用研磨工藝減薄器件襯底200至目標厚度，或者根據器件襯底200的結構特點選擇不同的減薄工藝。附圖2E所示，參考步驟S140，在器件襯底200的暴露出的第二表面上製作器件， 本具體實施方式
以器件293表示。所述器件293可以是包括電容、電阻以及電晶體在內的任意一種常見的半導體器件，也可以是透鏡或者增透膜等光電子領域或者微機械領域的器件。本步驟中，由於之前採用了鍵合工藝將器件襯底200已經製作器件的第一表面保護起來，故不會對其造成影響，並且由於鍵合了第一支撐襯底210作為支撐結構，器件襯底200能夠被允許儘量減薄而不必擔心碎裂等問題。繼續參考附圖2E所示，是本發明所述襯底的第一具體實施方式
的襯底結構示意圖，包括第一支撐襯底210，所述第一支撐襯底210表面的第一絕緣層211以及第一絕緣層211表面的器件襯底200(被減薄後也可以看作是器件層)，所述器件層具有暴露的第二表面以及與第二表面對應的第一表面，所述第一表面和第二表面上均具有多個器件。由於第一表面是不暴露出來的,故第一表面上的器件291和292中需要做電學引出的金屬插柱(Via)通孔(未圖示)要做到足夠深，保證減薄器件襯底200能夠使其露出，以便後面的背面金屬接觸、PAD接線等工藝。對於包括輕摻雜層201與重摻雜層202的器件襯底200而言，金屬插柱通孔要貫穿器件襯底200的輕摻雜層201至輕摻雜層201與重摻雜層202的界面處，這樣在去除重摻雜層202後，可以使其暴露出。若後續仍需要在第一表面上製作器件，可以繼續實施如下的可選步驟。附圖2F所示，參考步驟S150，提供第二支撐襯底220，所述第二支撐襯底220表面具有第二絕緣層221。由於第二支撐襯底220主要起到支撐作用，所以第二支撐襯底220的材料可以但不限於是單晶矽。所述第二絕緣層221的材料可以是選自於氧化矽、氮化矽和氮氧化娃的任意一種。附圖2G所示，參考步驟S160，以第二絕緣層為221中間埋層，將器件襯底200的第二表面同第二支撐襯底220鍵合。所述鍵合可以採用包括親水鍵合和疏水鍵合等常見工藝中的任意一種。附圖2H所示，參考步驟S170，去除第一支撐襯底210和第一絕緣層211。去除的方法例如可以採用腐蝕或者研磨等。附圖21所示，參考步驟S180，在暴露出的器件襯底200的第一表面上繼續製作器件，本具體實施方式
以器件294表示。此步驟為可選步驟，如果後續工藝無需繼續製作器件，也可以直接在第一表面上鍍膜或者沉積以製作金屬布線層，以及進行封裝等後道工藝，以形成最終產品。繼續參考附圖2H (或21)所示，是本發明所述襯底的第二具體實施方式
的襯底結構示意圖，包括第二支撐襯底220，所述第二支撐襯底220表面的第二絕緣層221以及第二絕緣層221表面的器件襯底200 (被減薄後也可以看作是器件層)，所述器件層具有暴露的第一表面以及與第一表面對應的第二表面，所述第一表面和第二表面上均具有多個器件。與第一具體實施方式
不同的是，由於第二表面是不暴露出來的，故第二表面上的器件293中需要做電學引出的金屬插柱(Via)通孔(未圖示)要做到能夠到達器件襯底200和第一絕緣層211的界面處，保證去除第一支撐襯底210和第一絕緣層211後能夠使其露出，以便後面的背面金屬接觸、PAD接線等工藝。以下給出上述方法在背照式CMOS圖像傳感器上的一個實施例，附圖3A至附圖3E所示是本實施例的工藝示意圖。背照射式CMOS圖像傳感器工藝中，晶片工藝完成後，需要在Chip的背面進行摻雜、退火、矽通孔、透鏡、濾光鍍膜等工藝，可以應用該工藝；
(O重摻襯底上外延輕摻器件層，並在上面製造電晶體、傳感器等單元；
(2)進行金屬布線，以及平坦化，其中部分金屬插柱(Via)通孔要到p++重摻襯底層，以便後面的背面金屬接觸、PAD接線；
(3)將平坦化的矽片和另一片鍵合片進行等離子體處理，然後進行300°C低溫鍵合；
(4)應用旋轉腐蝕自停止技術，去掉器件片上的重摻層，只留下輕摻層及其下面的鍵合
片;
(5)進行光刻、離子注入、退火、膜沉積等工藝，形成摻雜區域、微透鏡、濾光膜，鈍化層，以及PAD接觸點等結構。除此之外，本發明所述方法還可以用用在晶圓封裝中，低溫等離子體鍵合工藝和腐蝕自停止工藝可以保證待封裝的晶圓性能不會經過高溫(低於400°C，優化為300°C)和高應力過程。還可以應用於MEMS工藝、圖形化SOI製造等。尤其是BESOI晶圓製造中，採用該工藝可以製造多層SOI晶圓，而腐蝕自停止技術可以保證各層SOI良好的均勻性。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種在襯底的雙面製造器件的方法，其特徵在於，包括如下步驟 提供器件襯底，所述器件襯底具有相對的第一表面和第二表面，且第一表面具有多個器件； 提供第一支撐襯底，所述第一支撐襯底表面具有第一絕緣層； 以第一絕緣層為中間層，將器件襯底的第一表面同第一支撐襯底鍵合； 減薄器件襯底的第二表面； 在器件襯底的暴露出的第二表面上製作器件。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述器件襯底由重摻雜層和輕摻雜層組成，所述輕摻雜層包括器件襯底的第一表面，所述重摻雜層包括器件襯底的第二表面，所述器件製作在輕摻雜層中。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述減薄器件襯底第二表面的步驟中，進一步包括通過選擇性腐蝕工藝去除重摻雜層的步驟。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，在去除重摻雜層之後，進一步包括拋光暴露出的輕摻雜層的表面的步驟。
5.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，進一步包括如下步驟 提供第二支撐襯底，所述第二支撐襯底表面具有第二絕緣層； 以第二絕緣層為中間埋層，將器件襯底的第二表面同第二支撐襯底鍵合； 去除第一支撐襯底和第一絕緣層。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，在去除第一支撐襯底和第一絕緣層之後，進一步包括在暴露出的器件襯底的第一表面上繼續製作器件的步驟。
7.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述第一絕緣層和第二絕緣層的材料選自於氧化矽、氮化矽和氮氧化矽的任意一種。
8.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述器件襯底的材料是單晶矽。
9.一種採用權利要求I所述方法製造的襯底，其特徵在於，包括第一支撐襯底，所述第一支撐襯底表面的第一絕緣層以及第一絕緣層表面的器件層，所述器件層具有暴露的第二表面以及與第二表面對應的第一表面，所述第一表面和第二表面上均具有多個器件。
10.根據權利要求9所述的襯底，其特徵在於，所述器件層的材料是單晶矽。
11.根據權利要求9所述的襯底，其特徵在於，所述第一絕緣層的材料選自於氧化矽、氮化矽和氮氧化矽的任意一種。
12.根據權利要求9所述的襯底，其特徵在於，所述第一表面上的器件含有貫穿所述器件層的金屬插柱通孔。
13.一種採用權利要求5所述方法製造的襯底，其特徵在於，包括第二支撐襯底，所述第二支撐襯底表面的第二絕緣層以及第二絕緣層表面的器件層，所述器件層具有暴露的第一表面以及與第一表面對應的第二表面，所述第一表面和第二表面上均具有多個器件。
14.根據權利要求13所述的襯底，其特徵在於，所述器件層的材料是單晶矽。
15.根據權利要求13所述的襯底，其特徵在於，所述第二絕緣層的材料選自於氧化矽、氮化矽和氮氧化矽的任意一種。
16.根據權利要求13所述的襯底，其特徵在於，所述第二表面上的器件含有貫穿所述器件層的金屬插柱通孔。
全文摘要
本發明提供了一種在襯底的雙面製造器件的方法以及襯底。所述方法包括如下步驟提供器件襯底，所述器件襯底具有相對的第一表面和第二表面，且第一表面具有多個器件；提供第一支撐襯底，所述第一支撐襯底表面具有第一絕緣層；以第一絕緣層為中間層，將器件襯底的第一表面同第一支撐襯底鍵合；減薄器件襯底的第二表面；在器件襯底的暴露出的第二表面上製作器件。本發明的優點在於，在第二表面製作器件的工藝步驟不會對第一表面造成影響，並且由於鍵合了第一支撐襯底作為支撐結構而不必擔心碎裂問題。
文檔編號H01L21/768GK102842488SQ20121030390
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者張峰, 曹共柏, 鄭健, 楊雲龍, 魏星, 王文宇, 馬乾志, 張苗 申請人:上海新傲科技股份有限公司