[發(fā)明專利]硅片的臨時(shí)鍵合和解離工藝方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310552590.4
• 申請(qǐng)日: 2013-11-08
• 公開（公告）號(hào): CN104637824A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭曉波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/58
• 分類號(hào): H01L21/58
• 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: 王函

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造工藝，涉及一種硅片的臨時(shí)鍵合和解離工藝方法，尤其涉及一種改善鍵合后載片和硅片翹曲度的臨時(shí)鍵合和解離工藝方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體芯片對(duì)各種元器件集成度和功能越來越高的要求，傳統(tǒng)的二維集成電路已難以滿足其需求，因此一種新的技術(shù)，三維集成電路(3DIC)應(yīng)運(yùn)而生，其主要原理就是通過將硅片和硅片(Wafer?to?Wafer)或芯片和硅片(Chip?to?Wafer)上下層層堆疊的方式來提高芯片或各種電子元器件的集成度。在3DIC工藝中，需要對(duì)硅片進(jìn)行減薄，一是為了減少封裝厚度，二是通過減薄來暴露出用于鏈接上下兩硅片的通孔(Via)金屬塞。

另外，近年來國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體分立器件的研究熱點(diǎn)，絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，該類晶體管的集電極是在硅片的背面形成的，因此為了滿足IGBT產(chǎn)品對(duì)結(jié)深和擊穿電壓的要求，也需要對(duì)硅片背面進(jìn)行減薄。

根據(jù)3DIC或IGBT產(chǎn)品的要求不同，所需硅片減薄后的厚度也不同(10-200微米)，最低甚至只有10微米，對(duì)于這樣薄如紙的硅片，由于其機(jī)械強(qiáng)度的降低以及翹曲度/彎曲度的增加，普通的半導(dǎo)體設(shè)備幾乎難以完成支撐和傳輸動(dòng)作，碎片率非常高。為了解決這種薄硅片的支撐和傳輸問題，臨時(shí)鍵合/解離法是業(yè)界通常采用的工藝方法之一，其主要原理就是將硅片臨時(shí)鍵合在一直徑相仿的載片(玻璃、藍(lán)寶石或硅材料)上，利用該載片來實(shí)現(xiàn)對(duì)薄硅片的支撐和傳輸，同時(shí)可以防止薄硅片變形，在完成相關(guān)工藝后再將載片從薄硅片上解離，其工藝流程如圖1所示，包括如下步驟：(1)在硅片的鍵合面或/和載片的鍵合面涂布粘合劑，并對(duì)其進(jìn)行烘烤；(2)將所述硅片和載片進(jìn)行臨時(shí)鍵合；(3)將所述硅片背面研磨減薄；(4)進(jìn)行硅片背面工藝；(5)將減薄后的硅片從載片上解離并清洗。在通常這種臨時(shí)鍵合/解離的方法中，根據(jù)步驟(5)中解離方法的不同，臨時(shí)鍵合和解離工藝可以分為以下三種：化學(xué)溶劑解離法(Chemical?Release)、激光或紫外光照射解離法(Laser/UV?Light?Release)以及加熱分解解離法(Thermal?Decomposition?Release)，無論是以上哪種方法，在上述步驟(2)的臨時(shí)鍵合過程中，都需要使用加熱的方法使載片和硅片進(jìn)行鍵合，這就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問題：當(dāng)載片采用玻璃材質(zhì)時(shí)，由于普通玻璃的CTE(Coefficient?of?Thermal?Expansion:熱膨脹系數(shù))為7.1x10^-16/℃，而硅的CTE為2.5x10^-16/℃，兩者相差較大，在加熱鍵合的過程中，由于加熱而導(dǎo)致的玻璃載片的膨脹程度大于硅片的膨脹程度，因此就會(huì)產(chǎn)生如圖2所示的翹曲情況，即玻璃載片200X和硅片300都向上彎曲，也即產(chǎn)生一個(gè)向著硅片300的非鍵合面的翹曲，該翹曲度可以用玻璃載片200X的中間位置和周邊位置的高度差（即圖2中的翹曲度a）來表示，嚴(yán)重時(shí)，翹曲度a可以達(dá)到1毫米。這種翹曲將會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)問題：一是后續(xù)工藝設(shè)備無法正常吸附和傳輸該鍵合后的玻璃載片200X和硅片300，從而導(dǎo)致掉片、破片的問題；二是這種翹曲影響后續(xù)光刻工藝的聚焦準(zhǔn)確性以及套刻精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種硅片的臨時(shí)鍵合和解離工藝方法，以解決傳統(tǒng)的臨時(shí)鍵合和解離工藝中鍵合后的載片和硅片的翹曲問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種一種硅片的臨時(shí)鍵合和解離工藝方法，其特征在于，包括步驟如下：

(1)提供一第一載片；

(2)提供一第二載片，并在第二載片的第一表面涂布第一粘結(jié)劑，和/或在第一載片的鍵合面涂布第一粘結(jié)劑，并對(duì)其烘烤；

(3)將第一載片和第二載片進(jìn)行臨時(shí)鍵合，形成翹曲的第二載片；

(4)將第一載片和第二載片進(jìn)行解離，清洗去除第一粘結(jié)劑；

(5)在翹曲的第二載片的第二表面涂布第二粘結(jié)劑，和/或在一硅片的鍵合面涂布第二粘結(jié)劑，并對(duì)其烘烤；

(6)將翹曲的第二載片和硅片進(jìn)行臨時(shí)鍵合，翹曲的第二載片恢復(fù)平整狀態(tài)；

(7)將硅片的非鍵合面減薄，并在非鍵合面進(jìn)行所需工藝；

(8)將第二載片和減薄后的硅片進(jìn)行解離，清洗去除第二粘結(jié)劑

在步驟(1)中，所述第一載片的材料為硅，且所述第一載片的熱膨脹系數(shù)小于步驟(2)所述的第二載片的熱膨脹系數(shù)，可選地，如步驟(4)的解離使用化學(xué)溶劑解離法，則在步驟(1)中，在所述第一載片，預(yù)先形成多孔結(jié)構(gòu)，該多孔結(jié)構(gòu)均勻分布于所述第一載片上。