CN102061474A - 一种半导体晶圆的超厚度化学减薄方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体晶圆的超厚度化学减薄方法，其包括如下工艺步骤：制作晶圆正面保护材料；采用不锈钢圆盘作为支撑材料，将其置于加热台上，并将混熔的石蜡和松香均匀涂抹于不锈钢圆盘上；将晶圆置于加热台上，将混熔的石蜡和松香均匀涂抹于晶圆上；将涂有混熔石蜡和松香的晶圆正面与不锈钢圆盘粘合在一起，在晶圆的边缘放置蚀刻陪片，然后将其移至冷却台上冷却；将贴着晶圆的不锈钢圆盘放入混合酸中进行多次腐蚀，直到腐蚀厚度达到要求。本发明的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法具有工艺简单，减薄精度高等诸多优点。

Description

一种半导体晶圆的超厚度化学减薄方法

【技术领域】

本发明涉及一种微电子技术领域中半导体器件的制造工艺，具体为一种半导体晶圆的超厚度减薄工艺。

【背景技术】

在半导体器件的芯片制程中，为了提高效率，用于制造芯片的晶圆尺寸越来越大，为了不降低强度，晶圆的厚度也随着尺寸的增加而不断的加厚。另一方面封装对芯片的厚度要求并未变化，特别地，当芯片尺寸小于0.5mm并进一步减小时，芯片的厚度相对于长宽将大幅度增加，芯片更像一个正方体及柱形体，这种外形将严重地影响封装。在这种情况下，当芯片制程基本完成后对晶圆进行超厚度的减薄是必需的。

目前，晶圆的背面的超厚度减薄主要通过机械研磨来实现，这需要有专用的高精度的减薄机。比较适合于批量生产。采用常用的化学腐蚀的方法减薄时由于减薄厚度不易控制而只适合于小批量的、小厚度的减薄。另外，化学减薄需要①在晶圆的正面旋涂光刻胶并烘干、曝光；②在硝酸、氢氟酸、冰醋酸中蚀刻晶圆背面；该蚀刻过程是一个放热反应，酸温的升高会造成正面的光刻胶浮起从而失去对正面的保护作用。由于很难控制酸温，对导致酸温升幅很大的晶圆的超厚度减薄几乎是不可能的。

为解决上述技术问题，确有必要提供一种先进的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

【发明内容】

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种工艺简单、减薄精度高的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种半导体晶圆的超厚度化学减薄方法，其包括如下工艺步骤：

(1)，制作晶圆正面保护材料：将石蜡和松香以重量比为1∶1～4∶1的比例混合并加热均匀混熔；

(2)，采用不锈钢圆盘作为支撑材料，将其置于加热台上，并将混熔的石蜡和松香均匀涂抹于不锈钢圆盘上；

(3)，将晶圆置于加热台上，将混熔的石蜡和松香均匀涂抹于晶圆上；

(4)，将涂有混熔石蜡和松香的晶圆正面与不锈钢圆盘粘合在一起，在晶圆的边缘放置蚀刻陪片，然后将其移至冷却台上冷却；

(5)，将贴着晶圆的不锈钢圆盘放入混合酸中进行多次腐蚀，直到腐蚀厚度达到要求。

本发明的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法进一步为：所述加热台的温度为120℃。

本发明的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法进一步为：所述石蜡和松香的重量比为2∶1。

本发明的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法进一步为：所述步骤4的晶圆和不锈钢圆盘冷却后用二甲苯将晶圆背面已凝固的松香石蜡擦除。

本发明的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法进一步为：所述混合酸由HF，HNO₃，CH₃COOH按容积比为3∶3∶4的比例混合。

本发明的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法进一步为：经步骤5腐蚀后的晶圆背面进行吹砂打毛的表面处理。

本发明的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法进一步为：将表面处理后的晶圆和不锈钢圆盘移至烘箱中，设定烘箱温度为140℃，烘烤时间5分钟，待松香石蜡融化后，从不锈钢圆盘上取下晶圆。

本发明的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法进一步为：将取下的晶圆置于浓度为95％～98％、温度为85℃的浓硫酸中5分钟，去除晶圆表面的石蜡和松香的混合物。

本发明的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法进一步为：所述不锈钢圆盘的厚度为2～3mm，其直径大于晶圆的直径。

为实现上述目的，本发明还可以采取另一技术方案：一种半导体晶圆的超厚度化学减薄方法，其包括如下工艺步骤：

(1)，制作晶圆正面保护材料：将石蜡和松香以重量比为2∶1的比例混合并加热均匀混熔；

(2)，采用不锈钢圆盘作为支撑材料，将其置于120℃的加热台上，并将混熔的石蜡和松香均匀涂抹于不锈钢圆盘上；

(3)，将晶圆置于120℃的加热台上，将混熔的石蜡和松香均匀涂抹于晶圆上；

(4)，将涂有混熔石蜡和松香的晶圆正面与不锈钢圆盘粘合在一起，在晶圆的边缘放置蚀刻陪片，然后将其移至冷却台上冷却；

(5)，将晶圆和不锈钢圆盘冷却后用二甲苯将晶圆背面已凝固的松香石蜡擦除。

(6)，将贴着晶圆的不锈钢圆盘放入由HF，HNO₃，CH₃COOH按容积比为3∶3∶4的比例的混合酸中进行多次腐蚀，直到腐蚀厚度达到要求；

(7)，将晶圆背面进行吹砂打毛的表面处理；

(8)，将表面处理后的晶圆和不锈钢圆盘移至烘箱中，设定烘箱温度为140℃，烘烤时间5分钟，待松香石蜡融化后，从不锈钢圆盘上取下晶圆；

(9)，将取下的晶圆置于浓度为95％～98％、温度为85℃的浓硫酸中5分钟，去除晶圆表面的石蜡和松香的混合物。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明采用混熔的石蜡和松香作为保护材料，其较传统的光刻胶具有耐腐蚀、可耐受50℃的酸温而不熔化，不变软等优点。同时，混合酸在常温下即能蚀刻晶圆背面而减薄晶圆。因此，本发明的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法具有工艺简单，减薄精度高等诸多优点。

【附图说明】

图1为本发明的晶圆正面与不锈钢圆盘粘合后的示意图。

图2为本发明的晶圆经蚀刻减薄后的示意图。

图3为本发明的涂有石蜡和松香的不锈钢圆盘的示意图。

图4为本发明的减薄后的晶圆的示意图。

图5为本发明的减薄后的晶圆经清洗后的示意图。

【具体实施方式】

以下结合附图1至图5对本发明的实施例作进一步详细的描述。

实施例1：本发明为一种半导体晶圆的超厚度化学减薄方法，其包括如下工艺步骤：

(1)，制作晶圆正面保护材料1：将石蜡和松香以重量比为1∶1的比例混合并加热均匀混熔；

(2)，采用不锈钢圆盘2作为支撑材料，该不锈钢圆盘2的厚度为2～3mm，其直径大于晶圆3的直径；将其置于加热台上，并将混熔的石蜡和松香均匀涂抹于不锈钢圆盘2上；

(3)，将晶圆3置于加热台上，将混熔的石蜡和松香均匀涂抹于晶圆3上；其中，上述加热台的具体温度为120℃；

(4)，将涂有混熔石蜡和松香的晶圆3正面与不锈钢圆盘2粘合在一起(如附图1所示)，使其之间不具有任何缝隙；在晶圆3的边缘放置蚀刻陪片，然后将其移至冷却台上冷却；

(5)，将晶圆3和不锈钢圆盘2冷却后用二甲苯将晶圆3背面已凝固的松香石蜡擦除；

(6)，将贴着晶圆3的不锈钢圆盘2放入由HF，HNO₃，CH₃COOH按容积比为3∶3∶4的比例的混合酸中进行多次腐蚀，直到腐蚀厚度达到要求；

(7)，将晶圆3背面进行吹砂打毛的表面处理；

(8)，将表面处理后的晶圆3和不锈钢圆盘2移至烘箱中，设定烘箱温度为140℃，烘烤时间5分钟，待松香石蜡融化后，从不锈钢圆盘2上取下晶圆3；

(9)，将取下的晶圆3置于浓度为95％～98％、温度为85℃的浓硫酸中5分钟，去除晶圆3表面的石蜡和松香的混合物。

实施例2：本发明为一种半导体晶圆的超厚度化学减薄方法，其包括如下工艺步骤：

(1)，制作晶圆正面保护材料1：将石蜡和松香以重量比为2∶1的比例混合并加热均匀混熔；

(2)，采用不锈钢圆盘2作为支撑材料，该不锈钢圆盘2的厚度为2～3mm，其直径大于晶圆3的直径；将其置于加热台上，并将混熔的石蜡和松香均匀涂抹于不锈钢圆盘2上；

(3)，将晶圆3置于加热台上，将混熔的石蜡和松香均匀涂抹于晶圆3上；其中，上述加热台的具体温度为120℃

(4)，将涂有混熔石蜡和松香的晶圆3正面与不锈钢圆盘2粘合在一起(如附图1所示)，使其之间不具有任何缝隙；在晶圆3的边缘放置蚀刻陪片，然后将其移至冷却台上冷却；

(5)，将晶圆3和不锈钢圆盘2冷却后用二甲苯将晶圆3背面已凝固的松香石蜡擦除；

(6)，将贴着晶圆3的不锈钢圆盘2放入由HF，HNO₃，CH₃COOH按容积比为3∶3∶4的比例的混合酸中进行多次腐蚀，直到腐蚀厚度达到要求；

(7)，将晶圆3背面进行吹砂打毛的表面处理；

(8)，将表面处理后的晶圆3和不锈钢圆盘2移至烘箱中，设定烘箱温度为140℃，烘烤时间5分钟，待松香石蜡融化后，从不锈钢圆盘2上取下晶圆3；

(9)，将取下的晶圆3置于浓度为95％～98％、温度为85℃的浓硫酸中5分钟，去除晶圆3表面的石蜡和松香的混合物。

实施例3：本发明为一种半导体晶圆的超厚度化学减薄方法，其包括如下工艺步骤：

(1)，制作晶圆正面保护材料1：将石蜡和松香以重量比为4∶1的比例混合并加热均匀混熔；

(2)，采用不锈钢圆盘2作为支撑材料，该不锈钢圆盘2的厚度为2～3mm，其直径大于晶圆3的直径；将其置于加热台上，并将混熔的石蜡和松香均匀涂抹于不锈钢圆盘2上；

(3)，将晶圆3置于加热台上，将混熔的石蜡和松香均匀涂抹于晶圆3上；其中，上述加热台的具体温度为120℃；

(4)，将涂有混熔石蜡和松香的晶圆3正面与不锈钢圆盘2粘合在一起(如附图1所示)，使其之间不具有任何缝隙；在晶圆3的边缘放置蚀刻陪片，然后将其移至冷却台上冷却；

(5)，将晶圆3和不锈钢圆盘2冷却后用二甲苯将晶圆3背面已凝固的松香石蜡擦除；

(6)，将贴着晶圆3的不锈钢圆盘2放入由HF，HNO₃，CH₃COOH按容积比为3∶3∶4的比例的混合酸中进行多次腐蚀，直到腐蚀厚度达到要求；

(7)，将晶圆3背面进行吹砂打毛的表面处理；

(8)，将表面处理后的晶圆3和不锈钢圆盘2移至烘箱中，设定烘箱温度为140℃，烘烤时间5分钟，待松香石蜡融化后，从不锈钢圆盘2上取下晶圆3；

(9)，将取下的晶圆3置于浓度为95％～98％、温度为85℃的浓硫酸中5分钟，去除晶圆3表面的石蜡和松香的混合物。

综上所述：本发明(1)采用耐混合酸蚀刻的不锈钢圆盘作为被减薄晶圆的支撑材料。(2)采用不被混合酸腐蚀、可耐受50℃的酸温而不熔化、不变软的材料作为正面保护材料和粘结材料。(3)用混合酸在常温下蚀刻被减薄的晶圆背面。因此，本发明的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法具有工艺简单，减薄精度高等诸多优点。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体晶圆的超厚度化学减薄方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：

(1)，制作晶圆正面保护材料：将石蜡和松香以重量比为1∶1～4∶1的比例混合并加热均匀混熔；

(2)，采用不锈钢圆盘作为支撑材料，将其置于加热台上，并将混熔的石蜡和松香均匀涂抹于不锈钢圆盘上；

(3)，将晶圆置于加热台上，将混熔的石蜡和松香均匀涂抹于晶圆上；

(4)，将涂有混熔石蜡和松香的晶圆正面与不锈钢圆盘粘合在一起，在晶圆的边缘放置蚀刻陪片，然后将其移至冷却台上冷却；

(5)，将贴着晶圆的不锈钢圆盘放入混合酸中进行多次腐蚀，直到腐蚀厚度达到要求。

2.如权利要求1所述的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法，其特征在于：所述加热台的温度为120℃。

3.如权利要求1所述的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法，其特征在于：所述石蜡和松香的重量比为2∶1。

4.如权利要求3所述的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法，其特征在于：所述步骤4的晶圆和不锈钢圆盘冷却后用二甲苯将晶圆背面已凝固的松香石蜡擦除。

5.如权利要求4所述的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法，其特征在于：所述混合酸由HF，HNO₃，CH₃COOH按容积比为3∶3∶4的比例混合。

6.如权利要求5所述的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法，其特征在于：经步骤5腐蚀后的晶圆背面进行吹砂打毛的表面处理。

7.如权利要求6所述的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法，其特征在于：将表面处理后的晶圆和不锈钢圆盘移至烘箱中，设定烘箱温度为140℃，烘烤时间5分钟，待松香石蜡融化后，从不锈钢圆盘上取下晶圆。

8.如权利要求7所述的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法，其特征在于：将取下的晶圆置于浓度为95％～98％、温度为85℃的浓硫酸中5分钟，去除晶圆表面的石蜡和松香的混合物。

9.如权利要求1所述的半导体晶圆的超厚度化学减薄方法，其特征在于：所述不锈钢圆盘的厚度为2～3mm，其直径大于晶圆的直径。

10.一种半导体晶圆的超厚度化学减薄方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：

(1)，制作晶圆正面保护材料：将石蜡和松香以重量比为2∶1的比例混合并加热均匀混熔；

(2)，采用不锈钢圆盘作为支撑材料，将其置于120℃的加热台上，并将混熔的石蜡和松香均匀涂抹于不锈钢圆盘上；

(3)，将晶圆置于120℃的加热台上，将混熔的石蜡和松香均匀涂抹于晶圆上；

(4)，将涂有混熔石蜡和松香的晶圆正面与不锈钢圆盘粘合在一起，在晶圆的边缘放置蚀刻陪片，然后将其移至冷却台上冷却；

(5)，将晶圆和不锈钢圆盘冷却后用二甲苯将晶圆背面已凝固的松香石蜡擦除；

(6)，将贴着晶圆的不锈钢圆盘放入由HF，HNO₃，CH₃COOH按容积比为3∶3∶4的比例的混合酸中进行多次腐蚀，直到腐蚀厚度达到要求；

(7)，将晶圆背面进行吹砂打毛的表面处理；

(8)，将表面处理后的晶圆和不锈钢圆盘移至烘箱中，设定烘箱温度为140℃，烘烤时间5分钟，待松香石蜡融化后，从不锈钢圆盘上取下晶圆；

(9)，将取下的晶圆置于浓度为95％～98％、温度为85℃的浓硫酸中5分钟，去除晶圆表面的石蜡和松香的混合物。

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