应用于薄硅片的临时键合和解离工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于薄硅片的临时键合和解离工艺方法，包括步骤如下：1）在硅片的键合面或/和载片的键合面涂布粘合剂，并对其烘烤2）硅片和载片的临时键合；3）硅片背面研磨减薄；4）对硅片和载片的边缘进行去边处理，以去除硅片和载片边缘的粘合剂；5）进行硅片背面工艺；6）硅片和载片的解离和清洗。本发明专利技术既能防止研磨时硅片边缘裂片的问题，又能减少研磨后的薄硅片在解离时由于硅片和载片边缘残留的粘合剂而导致的硅片破裂问题，提高成品率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体集成电路制造工艺，涉及一种薄硅片的工艺方法，尤其涉及一种。
技术介绍
随着半导体芯片对各种元器件集成度和功能越来越高的要求，传统的二维集成电路已难以满足其需求，因此一种新的技术，三维集成电路(3DIC)应运而生，其主要原理就是通过将娃片和娃片(Wafer to Wafer)或芯片和娃片(Chip to Wafer)上下层层堆叠的方式来提高芯片或各种电子元器件的集成度。在3DIC工艺中，需要对硅片进行减薄，一是为了减少封装厚度，二是通过减薄来暴露出用于链接上下两硅片的通孔(Via)金属塞。另外，近年来国内半导体分立器件的研究热点，绝缘栅双极晶体管(IGBT)，该类晶体管的集电极是在硅片的背面形成的，因此为了满足IGBT产品对结深和击穿电压的要求，也需要对硅片背面进行减薄。根据3DIC或IGBT产品的要求不同，所需硅片减薄后的厚度也不同(10-200微米)，最低甚至只有IOum (微米)，对于这样薄如纸的硅片，由于其机械强度的降低以及翘曲度/弯曲度的增加，普通的半导体设备几乎难以完成支撑和传输动作，碎片率非常高。为了解决这种薄硅片的支撑和传输问题，临时键合/解离法是业界通常采用的工艺方法之一，其主要原理就是将硅片临时键合在一直径相仿的载片(玻璃、蓝宝石或硅材料)上，利用该载片来实现对薄硅片的支撑和传输，同时可以防止薄硅片变形，在完成相关工艺后再将载片从薄硅片上解离，其工艺流程如图1所示，包括如下步骤(I)在硅片的键合面或/和载片的键合面涂布粘合剂，并对其进行烘烤；(2)硅片和载片的临时键合；(3)硅片背面研磨减薄；(4)进行硅片背面工艺；(5)硅片和载片的解离和清洗。传统的临时键合/解离的方法有一个缺点如图2所不,在娃片100和载片200的键合过程中，由于压力和温度的关系，粘合剂300容易被“挤”到硅片100和载片200边缘的侧面，从而在硅片100和载片200边缘侧面形成粘合剂残留(如图2所示的硅片边缘的粘合剂301和载片边缘的粘合剂302)，这样在硅片和载片的解离过程中，容易在硅片100和载片200的边缘发生粘连而使薄硅片破裂。为了解决这个问题，有一种改善的方法，即在硅片或载片上涂完粘合剂以后，立即使用去边处理，去除硅片或载片边缘的粘合剂，接着再进行硅片或载片的临时键合，这种方法虽然能够解决硅片和载片的解离过程中的硅片破裂问题，但却会引入新的问题，如图3所示，由于在硅片边缘101和载片边缘201没有粘合剂300的支撑，在硅片100的减薄过程中，硅片边缘101会因为研磨时的压力而发生碎片或裂角。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种，以解决传统工艺中解离过程时发生的硅片周边破裂的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种，包括步骤如下(I)在硅片的键合面或/和载片的键合面涂布粘合剂，并对其进行烘烤；(2)娃片和载片的临时键合；(3)硅片背面研磨减薄；(4)对硅片和载片的边缘进行去边处理，以去除硅片和载片边缘的粘合剂；(5)进行硅片背面工艺；(6)硅片和载片的解离和清洗。在步骤(I)中，所述的载片材料是玻璃、蓝宝石或硅中的任一种；所述的载片直径比硅片直径大(Γ2毫米，所述载片的厚度为200-2000微米。优选的，所述载片采用玻璃圆片，所述载片的直径为201毫米，所述载片的厚度为500微米。在步骤(I)中，所述的粘合剂是指加热分解型粘合剂，或激光分解型粘合剂，或溶剂溶解型粘合剂。优选的，所述的粘合剂是Brewer Scinece公司的热分解型粘合剂WaferBOND HT10. 10。在步骤(I)中，所述的涂布粘合剂，是指只在硅片的键合面涂布粘合剂，或只在载片的键合面涂布粘合剂，或在硅片的键合面和载片的键合面都涂布粘合剂；所述涂布粘合剂的涂布方式采用旋涂方式或喷淋方式；所述的涂布粘合剂在烘烤后的厚度为5-100微米。优选的，所述的涂布粘合剂采用旋涂方式在硅片的键合面和载片的键合面都涂布粘合剂，在烘烤后，涂布在硅片的键合面上的粘合剂以及涂布在载片的键合面上的粘合剂的厚度均为25微米。在步骤(2)中，所述的临时键合过程在一真空度为O. 001-0.1毫帕的密闭腔体中完成，且需将硅片和载片加热至80-250°C，并在硅片或载片的一侧施加100-5000牛顿的压力，键合时间为1-20分钟。优选的，所述真空度为O. 01毫帕，加热温度为160°C，在载片的一侧施加的压力为1000牛顿，键合时间为5分钟。在步骤(2)完成后，粘合剂会被挤到娃片和载片的周边，从而分别在娃片和载片的边缘及其侧面残留粘合剂。在步骤(3)中，所述的硅片背面研磨减薄方法包括如下三个步骤粗磨、细磨和抛光；所述粗磨和细磨采用不同目数的金刚砂刀轮通过机械研磨方式完成，所述抛光采用化学机械研磨法、干法刻蚀法或湿法刻蚀法；所述的研磨减薄后硅片的厚度为10-400微米。优选的，所述抛光采用湿法刻蚀法；所述的研磨减薄后硅片的厚度为80微米。在步骤(4)中，所述的去边处理，是指含氧气的等离子体灰化法，或化学溶剂清洗法，或激光照射去除法。优选的，所述的去边处理采用化学溶剂清洗法，即同时在硅片边缘和载片边缘喷淋一化学溶剂(1-十二烯)，使硅片边缘 的粘合剂和载片边缘的粘合剂因溶解于该化学溶剂而被去除。在步骤(5)中，所述的硅片背面工艺包括刻蚀、光刻、离子注入、去胶或清洗工艺中的一种或多种工艺。在步骤(6)中，所述的解离是指化学溶剂解离法，或加热解离法，或激光照射解离法。优选的，所述的解离采用加热解离法，即将键合后减薄后的硅片和载片加热到一定温度(如200-350°C )，粘合剂在此温度下发生热分解而失去粘性，从而可以将减薄后的硅片和载片相互滑移解离。所述的清洗采用化学溶剂清洗法，包括槽式清洗法和喷淋清洗法，以去除残留在娃片和载片上的粘合剂。步骤(4)和步骤(5)的顺序可以互换，也即可以先进行硅片背面工艺，再对硅片和载片的边缘进行去边处理。和现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果通过在硅片减薄以后追加一步对硅片和载片的边缘进行去边处理步骤，以去除硅片和载片边缘的粘合剂，从而可以解决传统解离工艺过程中硅片周边碎片的问题。本专利技术既能防止研磨时硅片边缘裂片的问题，又能减少研磨后的薄硅片在解离时由于硅片和载片边缘残留的粘合剂而导致的硅片破裂问题，提闻成品率。附图说明图1是传统的临时键合/解离工艺流程图；图2是传统的临时键合/解离工艺中硅片和载片边缘侧面粘合剂残留示意图；图3是现有改进的临时键合/解离工艺中硅片周边没有粘合剂支撑示意图；图4是本专利技术的应用于薄硅片的临时键合和解离工艺流程图；图5是本专利技术的应用于薄硅片的临时键合和解离工艺流程示意图；其中，图5(A)是本专利技术方法的步骤(I)完成后的示意图；图5(B)是本专利技术方法的步骤(2)完成后的示意图；图5(C)是本专利技术方法的步骤(3)完成后的示意图；图5(D)是本专利技术方法的步骤(4)完成后的示意图；图5(E)是本专利技术方法的步骤(6)完成后的示意图。图中附图标记说明如下 100-娃片，IOOa-减薄后的娃片，101-娃片边缘，200-载片，201-载片边缘，300-粘合剂，301-硅片边缘的粘合剂，302-载片边缘的粘合剂。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。实施例一一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于薄硅片的临时键合和解离工艺方法，其特征在于，包括步骤如下：（1）在硅片的键合面或/和载片的键合面涂布粘合剂，并对其进行烘烤；（2）硅片和载片的临时键合；（3）硅片背面研磨减薄；（4）对硅片和载片的边缘进行去边处理，以去除硅片和载片边缘的粘合剂；（5）进行硅片背面工艺；（6）硅片和载片的解离和清洗。

【技术特征摘要】
1.一种应用于薄硅片的临时键合和解离工艺方法，其特征在于，包括步骤如下(1)在硅片的键合面或/和载片的键合面涂布粘合剂，并对其进行烘烤；(2)硅片和载片的临时键合；(3)硅片背面研磨减薄；(4)对硅片和载片的边缘进行去边处理，以去除硅片和载片边缘的粘合剂；(5)进行硅片背面工艺；(6)硅片和载片的解离和清洗。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(I)中，所述的载片材料是玻璃、蓝宝石或硅中的任一种；所述的载片直径比硅片直径大(Γ2毫米，所述载片的厚度为 200-2000 微米。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(I)中，所述载片采用玻璃圆片，所述载片的直径为201毫米，所述载片的厚度为500微米。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(I)中，所述的粘合剂是指加热分解型粘合剂，或激光分解型粘合剂，或溶剂溶解型粘合剂。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(I)中，所述的粘合剂是 BrewerScinece公司的热分解型粘合剂WaferBOND HT10. 10。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(I)中，所述的涂布粘合剂，是指只在硅片的键合面涂布粘合剂，或只在载片的键合面涂布粘合剂，或在硅片的键合面和载片的键合面都涂布粘合剂；所述涂布粘合剂的涂布方式采用旋涂方式或喷淋方式；所述的涂布粘合剂在烘烤后的厚度为5-100微米。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(I)中，所述的涂布粘合剂采用旋涂方式在娃片的键合面和载片的键合面都涂布粘合剂，在供烤后，涂布在娃片的键合面上的粘合剂以及涂布在载片的键合面上的粘合剂的厚度均为25微米。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述的临时键合过程在一真空度为O. 001-0.1毫帕的密闭腔体中完成，且需将硅片和载片加热至80-250°C，并在硅片或载片的一侧施加100-5000牛顿的压力，键合时间为1-20分钟。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述真空度为O.01毫帕， 加热温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓波，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：