[發明專利]一種超薄芯片的制備方法

有效

• 申請號: 201110357375.X
• 申請日: 2011-11-11
• 公開（公告）號: CN102403217A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 劉勝;汪學方;呂植成;袁嬌嬌;蔡明先
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L21/308
• 分類號: H01L21/308
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本發明涉及微電子制造及封裝領域，具體的說是一種超薄芯片的制備方法。

技術背景

信息系統的微型化、多功能化和智能化是人們不斷追求的目標。半導體集成電路技術的發展是這些變化的主要驅動力量。系統級芯片、系統級封裝等技術的發展使得IC器件的功能得到了空前的提高。特別是由于芯片堆疊與3D封裝等技術的使用使得某些電子產品領域表現出了超越摩爾定律的發展趨勢。業界越來越認識到芯片堆疊與3D封裝技術在器件的系統級功能實現、存儲容量增加等方面所具有的巨大優勢。

在封裝結構整體厚度不變甚至有所降低的趨勢下，芯片堆疊中所用各層芯片的厚度就不可避免的需要減薄。一般來說，較為先進的多層芯片堆疊使用的芯片厚度都在100μm以下。當堆疊的層數達到10層以上時，即使不考慮多層堆疊的要求，單是芯片間的通孔互聯技術就要求每層芯片的厚度在小于200μm。這是現有等離子開孔及金屬沉淀工藝通常使用的厚度，同時這僅僅是器件層的厚度，封裝結構的厚度還要因為外部的金屬或塑料保護層而增加。因此，硅片的減薄工藝將在封裝技術中扮演越來越重要的角色，其應用范圍也會越來越廣泛。在硅晶圓被整體減薄后，會變得十分脆弱。沒有一定的夾持、搬運方法是不能對其繼續進行其他工藝加工的。因此，目前普遍使用的提高硅晶圓減薄后機械強度的方法是通過臨時或永久鍵合的方式將硅晶圓和玻璃或其他基底連接在一起然后再整體減薄硅片。這種方法成本較高，操作復雜，而且對于硅通孔結構工藝難以兼容。

所以，需要找到一種便捷的減薄方法，使硅晶圓在減薄后還能保證高晶圓的機械強度，能夠承受搬運和后續各道工序帶來的物理沖擊。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超薄芯片的制備方法，無需將硅晶圓附著在其它基底上進行整體減薄，制備過程簡單，且能夠承受搬運和后續各道工序帶來的物理沖擊。

一種超薄芯片的制備方法，具體為：

(1)在硅晶圓表面光刻形成掩膜以暴露需要減薄的區域；

(2)采用刻蝕工藝對硅晶圓需要減薄的區域進行減薄；

(3)對減薄后的區域進行后續工藝處理得到芯片；

(4)將芯片與硅晶圓分離。

進一步地，所述步驟(2)采用深硅刻蝕或濕法刻蝕工藝。

進一步地，采用博世工藝進行減薄。

進一步地，所述步驟(1)中掩膜材料采用二氧化硅或者氮化硅。本發明的技術效果體現在：

本發明由于只是部分減薄了硅片，所以硅片的機械強度仍然可以支持硅片進行后續的加工工藝，相對于傳統的利用支撐基底來減薄芯片的方法，簡化了工藝流程，降低了工藝成本。另外本發明由于不需要用機械研磨工藝來進行減薄，所以不會因為機械研磨對硅片造成的輕微震動而使厚度不能減得過小。通過本發明可以使芯片減薄到比機械研磨方法更薄的水平(厚度范圍在30um～200um)。

附圖說明

圖1為本發明制備流程圖

圖2為制備了盲孔的硅晶圓示意圖；

圖3為制備掩膜的光刻過程示意圖；

圖4為局部減薄的硅晶圓示意圖；

圖5為減薄后對硅晶圓進行的后續加工示意圖；

圖6為芯片劃片完成的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。

參見圖1，本發明步驟具體為：

(1)首先將硅晶圓通過光刻工藝在其表面形成掩膜，暴露出需要減薄的區域，遮蓋住不需要減薄的區域。圖2為減薄前的硅晶圓，圖3為利用光刻工藝制備掩膜的結果。

(2)將普通硅晶圓利用深硅刻蝕或濕法刻蝕工藝進行局部減薄；圖4為局部減薄完成的硅片示意圖。減薄過程中如使用的是深硅刻蝕方法，則減薄過程中使用博世(BOSCH)工藝效果最佳。減薄過程中如果使用的是濕法刻蝕方法來進行減薄，則掩膜使用二氧化硅或者氮化硅效果最佳。

(3)減薄后的硅晶圓進行各種芯片后續工藝加工，例如鍵合微凸點制備、電路重新分布層制備、植入無源器件等等，如圖5，此處為在TSV孔中填銅的工藝過程。

(4)將減薄的硅片從硅晶圓上分離下來，即劃片，分離下來的薄芯片如圖6所示。