一种晶圆解键合辅助载盘、解键合机及解键合方法技术

本发明专利技术涉及一种晶圆解键合辅助载盘、解键合机及解键合方法。本发明专利技术解键合辅助载盘包括一层以上的载片，载片有空隙，下层载片的孔隙孔径大于上层载片，各层载片可以将解键合机形成的真空吸力和热量逐层均匀化，大大的提高了晶圆的破片率，同时只要更换被键合胶污染的上层载片即可进行一个解键合操作，而不需要更换下层载片。本发明专利技术提高了晶圆解键合过程中的破片率，降低了企业的成本，提高了工作效率，设计巧妙，操作方便，经济实用。

An assistant disk, debonding machine and debonding method for wafer debonding

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆解键合辅助载盘、解键合机及解键合方法
本专利技术涉及半导体制造领域，具体涉及一种晶圆解键合辅助载盘、解键合机及解键合方法。
技术介绍
以砷化镓(GaAs)为代表的第二代化合物半导体器件相比于硅器件具有高电子迁移率、工作频率高、更宽的温度特性和更好地抗辐射能力等优势。其特殊的材料性能使其在高频模拟集成电路中有不可替代的应用，并被广泛应用在手机、功率放大器模块、低噪声放大器LNAs(LowNoiseAmplifiers)、开关、宽频调制器(widebandmodulators)、光网络、局域网WLAN(wirelesslocalareanetwork)、卫星通讯(Satellitecommunication)、汽车防撞雷达(carradar)和无线基础设施(wirelessinfrastructure)。目前砷化镓器件和集成电路产品(RFIC)约占据85％的化合物半导体市场，这种势头随着5G、IOT(物联网)时代的到来，将会保持高速的增长，利运用砷化镓材料制造的各种射频集成电路(RFICs)正在得到广泛的发展和应用。射频功率器件工作电流密度大、发热高、对散热的要求很高，然而，砷化镓的热传导率只有硅材料的三分之一，同时衬底厚度的降低，能够减少射频器件高频工作时的阻抗。这都要求在完成砷化镓晶圆正面工艺后，要把675±25微米厚的晶圆进行减薄到25-1600微米的厚度，业界一直沿用的方法是把砷化镓晶圆用粘合剂(胶或蜡)粘在载片上(一般为蓝宝石)，进行减薄，减薄结束后，用解键合工艺把减薄后的晶圆和载片分离开。r>最常见的解键合工艺有两种：1、利用化学溶剂加热的方法来溶解掉粘合剂实现分离；2、利用热滑动剥离进行解键合，将载片和晶圆两面边用真空固定，通过加热将中间的键合材料软化后，通过对蓝宝石载片和减薄后的GaAs晶圆在水平方向上进行相反方向的水平拉动来达到晶圆和载片的最终的分离目的。由于化学溶剂加热的方法时间长，产能低，工业界普遍采用热滑动的方法进行解键合。砷化镓导热性能差，机械强度低。热滑动解键合工艺是靠金属热板加热的传统方式直接将热通过蓝宝石和砷化镓传递至夹在中间的键合材料上，使其在高温下达到液化流动温度，再通过横向滑动位移力来将蓝宝石和砷化镓进行分离，这种工艺有如下缺点：1、导热不均匀导致中间的键合材料液化程度不均匀，在后续滑动分离时造成砷化镓薄片晶圆表面产生裂痕，造成机械损伤甚至应力破碎。2、工艺窗口窄，对热板的清洁程度，键合材料的受热均匀程度，晶圆来料的平整度等的要求很高，轻微的热板沾污、颗粒问题、晶圆上的微小缺陷都会导致砷化镓解键合工艺过程中碎片。3、卸片过程中，蓝宝石载片和GaAs晶圆之间融化的键合胶或蜡会从边缘溢出，沾污热板和热板上的真空孔，清理维护困难。如何降低解键合的破片率成为每个砷化镓晶圆厂都要面对的棘手问题，究其原因是设备在解键合温度均匀性以及真空均匀性都无法达到要求，导致解键合的过程对键合胶的均匀性、晶圆正面器件的凹凸形貌、表面的颗粒都很敏感。主流的解键合机，主要采用不锈钢热板，配以5到20的真空孔。这种设计导致真空的分布均匀性不足。为了给真空在晶圆和热板之间流动留出通道，热板的结构也必须采用分割式设计，这也导致加热的均匀性无法满足降低破片率的要求。同时由于是非全面积接触的方式对在分离后的机械强度很低的砷化镓晶圆薄片支撑也会弱于全面积接触方式，容易导致破片。更加昂贵的设备采用一体的陶瓷微孔载盘，来进一步改善真空和盒温度的均匀性，但陶瓷载盘缺点是传热效率低，在解键合的过程溢出的融化的键合胶会渗入陶瓷载盘，堵塞载盘内的微孔，破坏温度、真空均匀性。对载盘拆卸、清洗直接影响设备产能，增加了工艺成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够提高待解键合晶圆真空吸力和加热均匀性的辅助载盘。本专利技术的晶圆解键合辅助载盘，其尺寸和晶圆尺寸相同，其上设有孔隙，设置在解键合机载盘和待解键合晶圆之间并包括一层以上载片。进一步的，所述辅助载盘包括互相贴合的上层载片和下层载片，所述上层载片与待解键合晶圆接触，所述下层载片与解键合机载盘接触，所述上层载片的孔隙孔径小于下层载片的孔隙孔径，所述上层载片的平滑度高于下层载片。进一步的，所述上层载片的孔隙孔径范围为10-25um，所述下层载片的孔隙孔径范围为30-70um。进一步的，所述辅助载盘还包括中间层载片，所述中间层载片设在上层载片和下层载片之间，所述上层载片、中间层载片、下层载片的孔隙孔径依次增大。进一步的，所述辅助载盘为碳化硅材料。另一方面，本专利技术公开了一种解键合机，所述解键合机包括权利要求1-5任一项所述的辅助载盘。再一方面，本方面公开了一种解键合方法，包括以下步骤：S1、将待解键合晶圆放置在解键合机载盘上，至少在待解键合晶圆的晶圆一面和解键合机载盘之间放置所述辅助载盘，用真空吸住并进行加热；S2、在待解键合晶圆中间的键合胶融化后，解键合机上方载盘拉着待解键合晶圆的键合载片在水平方向上滑动，解键合机下方载盘通过所述辅助载盘吸住晶圆保持不动，待解键合晶圆的键合载片和晶圆完成解键合；S3、更换或清洗所述辅助载盘，重复步骤S1、S2。进一步的，所述步骤S1中，待解键合晶圆两面和解键合机载盘之间都放置所述辅助载盘。进一步的，所述步骤S3中，仅更换或清洗所述辅助载盘的上层载片。进一步的，所述上层载片用溶剂清洗后重复使用。本专利技术同现有技术相比具有以下优点及效果：1、提高了对晶圆加热和真空吸力的均匀性；2、降低了破片率，提高了良品率；3、节省了成本；4、结构简单，设计巧妙。附图说明图1是现有技术中解键合机载盘上真空孔的分布，以及非全面积接触式的加热板的结构设计；图2是减薄后的砷化镓晶圆和蓝宝石键合载片键合在一起后，放置在键合机载盘上等待解键合示意图；图3是现有技术中键合工艺对砷化镓晶圆表面的真空吸力和加热都不均匀的示意图；图4是本专利技术真空吸力和加热更为均匀的效果示意图；图5是本专利技术辅助载盘上层载片、下层载片表面平滑度示意图；图6是本专利技术辅助载盘上层载片、下层载片在光学显微镜和电子显微镜的表面颗粒度和孔径尺寸的表征示意图；图7是本专利技术辅助载盘实际效果示意图。图8为本专利技术解键合方法步骤示意图。标号说明：10-解键合机载盘101-真空孔102-加热板20-待解键合晶圆201-晶圆202-键合载片203-键合胶30-辅助载盘301-上层载片302-下层载片。具体实施方式下面结合附图并通过实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。如图1、图3所示，现有技术的解键合机，主要采用不锈钢解键合机载盘10，配以5到20的真空孔101，上部设置若干突起的加热板102结构，解键合时待解键合晶圆放置在解键合机载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶圆解键合辅助载盘，其特征在于，所述辅助载盘尺寸和晶圆尺寸相同，其上设有孔隙，所述辅助载盘设置在解键合机载盘和待解键合晶圆之间并包括一层以上载片。/n

【技术特征摘要】
1.一种晶圆解键合辅助载盘，其特征在于，所述辅助载盘尺寸和晶圆尺寸相同，其上设有孔隙，所述辅助载盘设置在解键合机载盘和待解键合晶圆之间并包括一层以上载片。


2.根据权利要求1所述的一种晶圆解键合辅助载盘，其特征在于，所述辅助载盘包括互相贴合的上层载片和下层载片，所述上层载片与待解键合晶圆接触，所述下层载片与解键合机载盘接触，所述上层载片的孔隙孔径小于下层载片的孔隙孔径，所述上层载片的平滑度高于下层载片。


3.根据权利要求2所述的一种晶圆解键合辅助载盘，其特征在于，所述上层载片的孔隙孔径范围为10-25um，所述下层载片的孔隙孔径范围为30-70um。


4.根据权利要求2所述的一种晶圆解键合辅助载盘，其特征在于，所述辅助载盘还包括中间层载片，所述中间层载片设在上层载片和下层载片之间，所述上层载片、中间层载片、下层载片的孔隙孔径依次增大。


5.根据权利要求1-4任一项所述的一种晶圆解键合辅助载盘，其特征在于，所述辅助载盘为碳化硅材料。


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【专利技术属性】
技术研发人员：司庆玲，左亚丽，黄建华，程岸，王彦硕，汪耀祖，
申请(专利权)人：杭州立昂东芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33