一种晶圆背面的金属化结构制造技术

本实用新型专利技术涉及电子技术领域，尤其是一种晶圆背面的金属化结构，包括薄化后的集成电路晶圆，所述的薄化后的集成电路晶圆为硅晶圆基板，硅晶圆基板上表面为形成有集成电路，硅晶圆基板的下表面为薄化后的晶圆背面，硅晶圆基板上位于集成电路的上方设置有保护胶层，晶圆背面向下依次设置有金属种子层、金属薄膜层和离子注入保护层，本实用新型专利技术提升产能及良率、提高自动化率使操作安全与优化质量、节省设备投资及维修费、减少原料耗材费用、金属层较佳的附着性等目标的解决方案，在产品良率与产能上均具有优势。

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆背面的金属化结构
本技术涉及电子
，具体领域为一种晶圆背面的金属化结构。
技术介绍
众所习知，绝缘栅型双极晶体管IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，功率金属氧化场效晶体管PowerMOSFET(MOSFieldEffectTransistor)，智能功率器件IPD(IntelligentPowerDevice)等的应用范围日益广泛，从降低能量损失、优化散热功能等方面来看，都需要将晶圆薄化，同时在晶背进行金属化制程，因此薄化制程与晶背金属化的制程，关系着功率半导体器件的效能与良率。目前，在互补式金氧半导体CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)制程中，对于晶圆处理的后段制程，包括背面研磨或蚀刻、表面处理、清洗、背面金属化等步骤。在习知的晶圆薄化制程其步骤包含有：直接研磨晶圆背面以达到目标厚度；或分段研磨晶圆到第一阶段厚度，以蚀刻制程对所述第一阶段厚度之该晶圆进行蚀刻，达到到目标厚度。在习知的晶圆背面金属化制程中，一般习知利用蒸镀(Evaporation)或溅镀(Sputter)在晶圆背面形成一层或多层金属层，此金属层可做为电极、接合、导热用的金属层，利用与基材紧密连结以达到较佳的散热及较低电阻率效果。然而，在背面金属化制程之前的背面研磨、蚀刻、表面处理、清洗等薄化步骤，既冗长复杂也造成的表面处理效果不佳，通常会影响到晶圆背面金属化的效能。例如：金属层剥离、电阻率上升、影响产品良率及半导体器件的可靠性等问题。此外，从产能提升最大化、人工手动改自动化、设备维修简易化、减降制造成本等因素来探讨，习知的制程步骤，都有改善空间。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种晶圆背面的金属化结构，以解决现有技术中晶圆金属化制程冗长复杂也造成的表面处理效果不佳，通常会影响到晶圆背面金属化的效能的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种晶圆背面的金属化结构，包括薄化后的集成电路晶圆，所述的薄化后的集成电路晶圆为硅晶圆基板，硅晶圆基板上表面为形成有集成电路，硅晶圆基板的下表面为薄化后的晶圆背面，硅晶圆基板上位于集成电路的上方设置有保护胶层，晶圆背面向下依次设置有金属种子层、金属薄膜层和离子注入保护层。优选的，述的硅晶圆基板由硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)以及氧化镓(Ga2O3)的一种或多种组合制成。优选的，述的离子注入保护层由二氧化硅制成。为实现上述目的，本技术还提供如下技术方案：一种用于晶圆背面的薄化装置，包括晶圆握持装置、研磨装置、整修装置和研磨浆料供应系统，晶圆握持装置用于对晶圆进行固定维持晶圆凸出面接受研磨，研磨装置用于对晶圆凸出面研磨，整修装置用于对研磨装置进行研磨装置的研磨垫粗糙度整修与排除研磨废弃物，研磨浆料供应系统用于对研磨装置与晶圆凸出面之间进行定量供应研磨浆料。优选的，所述晶圆握持装置包括晶圆握持器和安装在晶圆握持器上的晶圆握持环，需薄化的晶圆固定在晶圆握持环上。优选的，所述研磨装置包括研磨基座和研磨垫，研磨垫安装在研磨基座上，研磨垫的研磨面与晶圆握持环配合设置。优选的，所述整修装置为研磨垫整修器，研磨垫整修器的整修头朝向研磨垫的研磨面设置。与现有技术相比，本技术的有益效果是：其目的在于提供电路芯片或功率器件或传感器件的晶圆背面的薄化与金属化制程方法，该制程方法基于所述晶圆薄化以化学机械研磨制程、与金属化制程以无电解镀膜制程的方法，达成晶圆薄化与晶背金属化的精密严格需求与提升良率的制程，从而实现降低电阻率与开关、能量等损失，并优化散热功能的一种电路芯片、功率器件、传感器件等制造的制程方法；以机械化学研磨进行晶圆背面薄化制程，以及一种以化学无电解镀膜进行晶圆背面金属化制程方法，从而具备实现简化制程步骤提升产能及良率、提高自动化率使操作安全与优化质量、节省设备投资及维修费、减少原料耗材费用、金属层较佳的附着性等目标的解决方案，在产品良率与产能上均具有优势。附图说明图1为本技术的晶圆背面薄化与金属化制程的步骤框图；图2为本技术的实施例中绝缘栅型双极晶体管的结构示意图；图3为本技术的实施例中绝缘栅型双极晶体管的薄化层结构示意图；图4为实施例中晶背薄化的化学机械研磨制程装置示意图；图5为实施例中晶背薄化与金属化制程结构示意图；图6为实施例中晶背薄化与金属化完成结构示意图。图中：101、集成电路；102、硅晶圆基板；103、晶圆表面保护胶层；121、金属种子层；122、金属薄膜层；123、离子注入保护层；131、晶圆握持装置；132、不锈钢晶圆握持环；141、研磨基座；142、聚胺酯研磨垫；151、研磨垫整修器装置；152、环氧树脂钻石整修器；161、研磨液浆料；162、研磨液浆料滴管；163.研磨液浆料界于晶圆与研磨垫之间隙。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本实施例以硅晶圆上制造功率器件为例，当晶圆完成正面的功率器件电路与电极后晶圆背面将要进行薄化制程。一般薄化制程中会造成晶圆变形翘曲，晶圆的厚度趋薄则翘曲程度越大；也会造成晶圆破片，晶圆的厚度趋薄则破片的机率越大。功率元件制造步骤中，在晶圆背面减薄到预定厚度之后，需要在晶圆背面形成晶背金属层或凸块金属化(UnderBumpMetallization)的步骤时，容易造成晶圆产生翘曲；若需要在形成凸块金属化后，进行晶背硏磨(BackGrinding)或晶背金属层(BackMetallization)步骤时，制程中需施以加热流程，会使凸块金属化的镍薄膜结晶化进而造成晶圆产生翘曲，所述的翘曲程度比前述的晶背硏磨后再进行形成晶背金属层或凸块金属化的步骤时的翘曲程度更大，此问题一向为制程中的难题，会产生翘曲度变大、晶圆与玻璃基板剥落、晶圆破片损坏等问题。本技术实施例中之功率元件的制造方法，为了避免前述之晶背金属层与凸块金属化制程时产生晶圆翘曲，均通过无电解镀金属膜层或无电解镀凸块金属化的制程。为防止上述无电解镀膜制程导致晶圆翘曲或晶圆破片、且易作业，便在晶背金属膜制程后，在于晶背贴上一层玻璃基板作保护层，当完成凸块金属化制程后剥离玻璃基板；同时若实例需求，上述玻璃基板在晶圆制造需要进行高能量离子注入制程的步骤里，亦可作为阻挡层，当完成离子注入制程后再剥离此保护层。如图1所示，本技术之晶圆背面的薄化与金属化制程方法，包括所述前(1)后(7)工序，依序由(2)～(6)的步骤：(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶圆背面的金属化结构，包括薄化后的集成电路晶圆，其特征在于：所述的薄化后的集成电路晶圆为硅晶圆基板，硅晶圆基板上表面为形成有集成电路，硅晶圆基板的下表面为薄化后的晶圆背面，硅晶圆基板上位于集成电路的上方设置有保护胶层，晶圆背面向下依次设置有金属种子层、金属薄膜层和离子注入保护层。/n

【技术特征摘要】
1.一种晶圆背面的金属化结构，包括薄化后的集成电路晶圆，其特征在于：所述的薄化后的集成电路晶圆为硅晶圆基板，硅晶圆基板上表面为形成有集成电路，硅晶圆基板的下表面为薄化后的晶圆背面，硅晶圆基板上位于集成电路的上方设置有保护胶层，晶圆背面向下依次设置有金属种子层、金属薄膜层和离子注入保护层。


2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏晋苗，苏冠暐，
申请(专利权)人：北京芯之路企业管理中心有限合伙，
类型：新型
国别省市：北京;11