[發(fā)明專利]用于半導(dǎo)體器件的臨時(shí)鍵合工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010250801.9
• 申請(qǐng)日: 2020-04-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111415901B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李瑾;冒薇;王豐梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州研材微納科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/762
• 分類號(hào): H01L21/762
• 代理公司: 蘇州國(guó)誠(chéng)專利代理有限公司 32293
• 代理人: 韓鳳

本發(fā)明涉及一種用于半導(dǎo)體器件的臨時(shí)鍵合工藝，其包括如下步驟：步驟1、提供鍵合支撐體，所述鍵合支撐體包括支撐襯底以及設(shè)置于所述支撐襯底上的納米森林結(jié)構(gòu)；步驟2、提供待臨時(shí)鍵合的器件襯底，并在所述器件襯底的正面設(shè)置柔性鍵合連接層，將器件襯底的柔性鍵合連接層置于支撐襯底的納米森林結(jié)構(gòu)上方，通過(guò)壓合能使得柔性鍵合連接層能與納米森林結(jié)構(gòu)緊密接觸，以實(shí)現(xiàn)器件襯底與支撐襯底間的鍵合固定。本發(fā)明與現(xiàn)有工藝兼容，能在常溫條件下，能實(shí)現(xiàn)臨時(shí)鍵合與解鍵合的工藝過(guò)程，避免引發(fā)翹曲問(wèn)題，降低較薄半導(dǎo)體器件的破損幾率以及生產(chǎn)成本，安全可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種臨時(shí)鍵合工藝，尤其是一種用于半導(dǎo)體器件的臨時(shí)鍵合工藝，屬于半導(dǎo)體器件加工的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，對(duì)各種元器件集成度和功能的要求也越來(lái)越高，研發(fā)的方向逐漸轉(zhuǎn)向如何實(shí)現(xiàn)更高密度的封裝體，而不是一味地追求晶體管的尺寸縮小。高密度封裝體的主要原理是通過(guò)將晶圓和晶圓(Wafer?to?Wafer)或芯片和晶圓(Chip?to?Wafer)進(jìn)行層層堆疊，以能提高芯片或者相應(yīng)電子器件的集成度。但目前業(yè)界針對(duì)3D集成技術(shù)，最關(guān)心也最擔(dān)憂的還是集中在薄晶圓拿持技術(shù)的可靠性，以及利用該技術(shù)進(jìn)行后續(xù)背面工藝研究的可行性。對(duì)于超薄器件的晶圓，由于其機(jī)械強(qiáng)度的降低以及翹曲度或彎曲度的增加，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。為了解決這種薄晶圓的支撐和傳輸問(wèn)題，業(yè)界通常采用臨時(shí)鍵合與解鍵合技術(shù)。

目前，普遍使用的臨時(shí)鍵合與解鍵合的技術(shù)包括：高溫?zé)岵疰I合，靜電吸附，化學(xué)浸泡，機(jī)械拆鍵合或激光鍵合。但現(xiàn)有技術(shù)中，晶圓臨時(shí)鍵合工藝步驟繁瑣，且容易造成晶圓翹曲，這是由于臨時(shí)鍵合完成之后背面工藝的復(fù)雜性會(huì)帶來(lái)一系列的匹配性問(wèn)題。不同的材料具有不同的熱脹冷縮特性，在溫度作用下會(huì)發(fā)生體積變化，產(chǎn)生熱應(yīng)變。當(dāng)結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)變受到約束不能自由發(fā)展時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。此部分的約束主要是由于轉(zhuǎn)接板背面多種工藝產(chǎn)生熱膨脹系數(shù)的差異所引起。當(dāng)轉(zhuǎn)接板在承受較大溫差作用時(shí)，其結(jié)構(gòu)必然會(huì)引起翹曲問(wèn)題，而目前在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域良率損失較多的主要問(wèn)題基本都集中在翹曲質(zhì)量上。翹曲質(zhì)量的好壞將直接影響電子器件的可靠性、焊接性能以及封裝體的成品率。

而對(duì)于需要制備的薄晶圓，在臨時(shí)鍵合與解鍵合過(guò)程中，翹曲的問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致制備薄晶圓的破損幾率提高，增加薄晶圓的生產(chǎn)制造成本，難以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種用于半導(dǎo)體器件的臨時(shí)鍵合工藝，其與現(xiàn)有工藝兼容，能在常溫條件下，能實(shí)現(xiàn)臨時(shí)鍵合與解鍵合的工藝過(guò)程，避免引發(fā)翹曲問(wèn)題，降低較薄半導(dǎo)體器件的破損幾率以及生產(chǎn)成本，安全可靠。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種用于半導(dǎo)體器件的臨時(shí)鍵合工藝，所述臨時(shí)鍵合工藝包括如下步驟：

步驟1、提供鍵合支撐體，所述鍵合支撐體包括支撐襯底以及設(shè)置于所述支撐襯底上的納米森林結(jié)構(gòu)；

步驟2、提供待臨時(shí)鍵合的器件襯底，并在所述器件襯底的正面設(shè)置柔性鍵合連接層，將器件襯底的柔性鍵合連接層置于支撐襯底的納米森林結(jié)構(gòu)上方，通過(guò)壓合能使得柔性鍵合連接層能與納米森林結(jié)構(gòu)緊密接觸，以實(shí)現(xiàn)器件襯底與支撐襯底間的鍵合固定。

還包括解鍵合工藝，在解鍵合時(shí)，將器件襯底與支撐襯底向相反的方向拉動(dòng)，直至柔性鍵合連接層與納米森林結(jié)構(gòu)相互分離，以解除器件襯底與支撐襯底間的鍵合固定。

所述支撐襯底包括硅襯底、SOI襯底、石英襯底或玻璃襯底。

所述納米森林結(jié)構(gòu)包括若干錐狀納米柱，所述錐狀納米柱的底部直徑為150nm～200nm，錐狀納米柱的尖端直徑為10nm～30nm，錐狀納米柱的高度為800nm～900nm。

器件襯底與支撐襯底鍵合固定后，對(duì)器件襯底進(jìn)行減薄，并在減薄后，在器件襯底進(jìn)行所需的加工工藝。