[發(fā)明專利]硅片的鍵合方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210251956.X
• 申請(qǐng)日: 2012-07-20
• 公開（公告）號(hào): CN103579127A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王雷;郭曉波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/00
• 分類號(hào): H01L23/00
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種硅片的鍵合方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體制造中，通常高電壓高功率的半導(dǎo)體器件，其散熱性能非常重要，因此硅片越薄，其散熱能力越強(qiáng)，可以承載的功率就越高。以工業(yè)或汽車電子中使用的典型的1200V100A的絕緣柵雙極型晶體管（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor，IGBT）器件為例，其厚度從最初的穿通（PT）型IGBT的300微米左右，下降至場中止（FS）型IGBT的170微米左右，進(jìn)一步的達(dá)到120微米，其工作損耗功率也隨之下降。

但是當(dāng)硅片薄到一定程度，且面積較大時(shí)，其機(jī)械強(qiáng)度大大下降，以8英寸硅片為例，當(dāng)硅片厚度<200微米時(shí)，硅片會(huì)發(fā)生卷曲，因此無法繼續(xù)進(jìn)行搬送、轉(zhuǎn)移和加工。因此針對(duì)薄硅片需要使用特殊的加工和承載方式。鍵合工藝和Taiko工藝就是其中比較常用的。

現(xiàn)有第一種硅片鍵合工藝中，鍵合工藝放在硅片減薄前，如圖1A所示，首先將硅片11和載片14通過所述鍵合膠水13鍵合在一起，然后通過研磨刀片12對(duì)硅片11進(jìn)行研磨，直至研磨到所需厚度，此時(shí)硅片11被粘在載片14上，不會(huì)發(fā)生形變。從而可以進(jìn)行搬送、轉(zhuǎn)移和加工。現(xiàn)有第一種方法適用于鍵合后硅片不再取下，且后續(xù)還要進(jìn)行其他背面工藝如光刻、注入、退火、刻蝕、金屬蒸發(fā)或沉積的情形。如果后續(xù)不需要進(jìn)行其他背面工藝，則也可以取下，將硅片粘在框架（frame）上，保持一定的機(jī)械強(qiáng)度。

同時(shí)為了降低研磨過程中的碎片率，在此方案中需要將膠水完全覆蓋硅片邊緣，使硅片和載片之間被膠水充滿沒有空隙，否則硅片和載片之間沒有被膠水充滿，產(chǎn)生空隙的話，研磨過程中產(chǎn)生的硅屑會(huì)進(jìn)入硅片邊緣硅片和載片間的空隙內(nèi)，造成硅片崩口，并引發(fā)研磨碎片。

但當(dāng)不使用硅片鍵合工藝時(shí)，則需要使用Taiko工藝，如圖2A所示，現(xiàn)有Taiko工藝是在用研磨刀片2對(duì)硅片1進(jìn)行研磨時(shí)，僅研磨硅片1的中央部分，但不研磨硅片1的周邊部分。如圖2B所示，硅片1采用現(xiàn)有Taiko工藝研磨后在硅片1的邊緣存在一個(gè)支撐環(huán)1a，硅片1的中間區(qū)域?yàn)榛瑓^(qū)域1b，基片區(qū)域1b用于形成半導(dǎo)體器件。后續(xù)可以通過對(duì)支撐環(huán)1a對(duì)硅片1進(jìn)行搬送、轉(zhuǎn)移和加工。

現(xiàn)在有一種新的技術(shù)可以將鍵合工藝和Taiko工藝結(jié)合在一起使用，如圖3A所示，現(xiàn)有第二種硅片鍵合工藝中，首先是用鍵合膠水23將硅片21和載片24鍵合后，通過研磨刀片22對(duì)硅片21進(jìn)行研磨，研磨采用Taiko工藝，即僅對(duì)硅片21的中央部分進(jìn)行研磨，在硅片21的邊緣形成一個(gè)支撐環(huán)。如圖3A所示，Taiko工藝之后，硅片21形成了支撐環(huán)21a和基片區(qū)域21b。

如圖1B所示的采用現(xiàn)有第一種硅片鍵合工藝形成的硅片11各處的厚度相同，解離時(shí)硅片11周邊不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，可以正常解離。

但是如圖4A所示，對(duì)現(xiàn)有第二種硅片鍵合工藝中的硅片21進(jìn)行解離時(shí)，由于在支撐環(huán)21a的外側(cè)還包圍有鍵合膠水23，通過上下兩個(gè)支架25進(jìn)行施加垂直于硅片21表面的力F時(shí)，用于鍵合膠水23會(huì)粘住支撐環(huán)21a，從而使硅片21在支撐環(huán)21a和基片區(qū)域21b的臺(tái)階處如圖4A中的帶箭頭的虛線所示位置處會(huì)產(chǎn)生巨大應(yīng)力，從而導(dǎo)致破片。圖4B顯示通過上下兩個(gè)支架25進(jìn)行施加垂直于硅片21表面的力F時(shí)，鍵合膠水23同樣會(huì)粘住支撐環(huán)21a并導(dǎo)致破片。尤其采用激光照射解離時(shí)，解離方向?yàn)榇怪惫杵虼藭?huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的應(yīng)力，破片率非常高。

為了解決破片問題，現(xiàn)有改進(jìn)方法有：調(diào)整膠水的材質(zhì)和解離方式，或者調(diào)整Taiko支撐環(huán)高度，或臺(tái)階高度差。但上述現(xiàn)有改進(jìn)方法會(huì)對(duì)整體工藝和設(shè)備產(chǎn)生很大限制，因此在實(shí)際使用中受到很大限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種硅片的鍵合方法，能夠降低硅片在解離過程中的破片率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的硅片的鍵合方法包括如下步驟：

步驟一、提供一用于和硅片進(jìn)行鍵合的載片，并對(duì)所述載片進(jìn)行清洗。

步驟二、在所述載片表面上進(jìn)行鍵合膠水旋涂。

步驟三、將位于所述載片的外周邊緣向內(nèi)收縮一段距離的環(huán)形區(qū)域上的所述鍵合膠水去除，去除外周部分后的所述鍵合膠水的外周邊緣所圍區(qū)域小于所述硅片的外周邊緣所圍區(qū)域。

步驟四、去除所述鍵合膠水的外周部分后，通過所述鍵合膠水將所述硅片和所述載片進(jìn)行鍵合，鍵合后要求保證所述鍵合膠水都位于所述硅片所覆蓋區(qū)域的內(nèi)側(cè)。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，還包括步驟：