[發(fā)明專利]一種降低堆棧式CIS背照式工藝中晶圓滑片風(fēng)險的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710758628.1
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107527793B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張磊;許向輝;陳昊瑜;郭震;楊小燕
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L27/146
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 智云

本發(fā)明提出一種降低堆棧式CIS背照式工藝中晶圓滑片風(fēng)險的方法，包括下列步驟：提供半導(dǎo)體基底，在所述半導(dǎo)體基底上分別形成構(gòu)成堆棧式CIS邏輯載體晶圓和像素晶圓；在所述的邏輯載體晶圓形成過程中，通過爐管工藝生長功能薄膜層；采用選擇性濕法清洗工藝，去除邏輯載體晶圓背面同步生長的功能薄膜層。本發(fā)明提供的降低堆棧式CIS背照式工藝中晶圓滑片風(fēng)險的方法，消除堆棧式CIS BSI工藝過程中，因邏輯載體晶圓背面鉆蝕缺陷空洞導(dǎo)致的制程設(shè)備真空托盤吸附失效，降低后續(xù)BSI工藝制程中的晶圓滑片風(fēng)險，提高晶圓的可加工性，保證芯片制造工藝的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，且特別涉及一種降低堆棧式CIS背照式工藝中晶圓滑片風(fēng)險的方法。即通過在邏輯載體晶圓前端爐管工藝生長功能薄膜后增加相應(yīng)的晶圓背面濕法清洗工藝，去除晶圓背面同步生長而后續(xù)工藝流程中無法消除的薄膜層；防止邏輯載體晶圓背面物理損傷部位在像素晶圓濕法刻蝕減薄工藝中因表面薄膜阻擋保護(hù)作用而產(chǎn)生嚴(yán)重的晶背鉆蝕缺陷空洞；進(jìn)而有效避免后續(xù)BSI工藝過程中因晶圓背面大量鉆蝕缺陷空洞的存在，導(dǎo)致制程設(shè)備真空托盤吸附失效發(fā)生晶圓滑片，降低BSI工藝制程中的晶圓滑片風(fēng)險。

背景技術(shù)

CMOS圖像傳感器(CIS)的制造工藝能較好的兼容現(xiàn)有的集成電路主流制造工藝，具有高圖像采集速度、低功耗、低操作電壓、填充系數(shù)較大以及高抗擾性等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于消費電子、工業(yè)自動控制、安保監(jiān)控和汽車電子等各個領(lǐng)域。近年來快速發(fā)展的3D封裝與硅通孔(TSV)技術(shù)進(jìn)一步提高了半導(dǎo)體器件的集成度，TSV技術(shù)在CIS上的商業(yè)化應(yīng)用使得近年CIS主流逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱诵阅芨鼮閮?yōu)異的背照式CIS結(jié)構(gòu)。

背照式CIS通過將像素晶圓與載體晶圓進(jìn)行鍵合，然后將像素晶圓襯底減薄，使得光線可以通過直接路徑射向光電二極管背面，減少了介質(zhì)層和金屬互連層等對于光的吸收或反射導(dǎo)致的光學(xué)衰減與互擾，提高了光電轉(zhuǎn)化的率。堆棧式CIS(Ultra-Thin StackedCMOS Image Sensor)是在背照式CIS基礎(chǔ)上進(jìn)一步創(chuàng)新演變得到的最新新一代高端技術(shù)。

堆棧式CIS通過運用TSV技術(shù)將具有獨立邏輯電路和像素電路的硅片鍵合與電路連接，可以實現(xiàn)邏輯與像素差異化工藝的靈活調(diào)制與優(yōu)化，可實現(xiàn)芯片的多功能化；同時通過將邏輯與像素電路的分布3D化，可有效減小芯片尺寸，因而堆棧式CIS已成為當(dāng)前CIS市場最高端產(chǎn)品類別。

堆棧式CIS(Ultra-Thin Stacked CMOS Image Sensor)的生產(chǎn)通常是將獨立的邏輯器件硅片與像素器件硅片進(jìn)行鍵合、減薄與TSV電性連接，獲得完整的堆棧式CIS芯片。其中，邏輯硅片主要提供CIS的邏輯功能電路，時序電路，存儲單元等；而像素硅片，主要提供CIS的像素單元，光電二極管等。在邏輯與像素硅片晶圓鍵合與減薄處理工藝中，將邏輯硅片作為支撐載體，采用物理研磨結(jié)合化學(xué)濕法刻蝕的方法對像素晶圓的背面襯底減薄至外延層，使像素晶圓中集成的光電二極管暴露出來，具體減薄過程及減薄量如圖1所示。請參考圖2，像素晶圓的背面襯底化學(xué)濕法刻蝕減薄量通常會達(dá)到20um左右，在此過程中，邏輯載體晶圓背面薄膜層與制程設(shè)備接觸受到物理損傷的部位，因表面薄膜的阻擋保護(hù)作用，晶背襯底會受到化學(xué)溶劑的選擇性腐蝕，便會形成如圖3a～圖3c所示的深度達(dá)到2～3um的嚴(yán)重鉆蝕缺陷空洞。這類鉆蝕缺陷空洞深度一般為晶背常規(guī)物理損傷(0.1～0.2um)的20倍以上，同時在晶圓背面大量存在，因而極易造成后續(xù)工藝過程中設(shè)備真空托盤吸附失效，導(dǎo)致晶圓滑片，影響規(guī)模化量產(chǎn)的工藝穩(wěn)定性。

本發(fā)明基于晶圓背面鉆蝕缺陷空洞的形成機理，提出工藝優(yōu)化方案阻斷晶圓背面鉆蝕缺陷空洞的形成，降低后續(xù)工藝制程中的晶圓滑片風(fēng)險。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種降低堆棧式CIS背照式工藝中晶圓滑片風(fēng)險的方法，消除堆棧式CIS BSI工藝過程中，因邏輯載體晶圓背面鉆蝕缺陷空洞導(dǎo)致的制程設(shè)備真空托盤吸附失效，降低后續(xù)BSI工藝制程中的晶圓滑片風(fēng)險，提高晶圓的可加工性，保證芯片制造工藝的穩(wěn)定性。