CN102610497A - 晶圆表面修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆表面修复方法，包括：提供一表面具有缺陷的晶圆；向所述晶圆的缺陷区域填充表面修复材料；以及固化所述表面修复材料。本发明通过向晶圆的缺陷区域填充表面修复材料，并固化所述表面修复材料，从而修复晶圆，使得晶圆以及在晶圆上的器件包括键合器件在生产流程中失效以后，可以进行表面修复，表面修复后的晶圆可以重新进入生产流程，提高了良率水平，降低了生产成本。

Description

晶圆表面修复方法

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种晶圆表面修复方法。

背景技术

键合技术(Bonding Technology)是随着集成电路和微机械的发展而出现的一种加工技术。键合是指不利用任何黏合剂，只通过化学键和物理作用将硅片与硅片、硅片与玻璃或其他材料紧密结合在一起。键合界面具有良好的气密性和长期的稳定性，应用十分广泛，是MEMS(Micro Electronic-mechanical System，微电子机械系统)封装中的基本技术之一。键合技术的使用，可以将不同材料的部件永久的连接为一体，这可以使系统、电路、器件、材料的一体化优化设计成为可能。

在大量键合器件的研制和生产过程中，为了制造出性能优越的器件，双晶圆之间的相互键合工艺被大量运用。在键合工艺中，因为双晶圆之间的键合应力过大会对晶片表面造成损伤，另外，因为结合界面不理想、各种污染等因素，使键合器件的良品率很低，虽然可以通过优化键合工艺或者其他管理手段，是的键合器件的良率有所提升，但是这些提升的空间都是非常有限的，无法从根本上解决键合器件良品率底下的问题。而且失效后的键合器件因为晶圆表面无法修复，而只能废弃，因而造成很大浪费，严重阻碍了键合器件的发展。

为了提高键合器件的成品率，在努力减少键合应力，优化结合界面以及减小污染几率的同时，必须开发失效的键合器件的晶圆表面修复方法，以保证大幅度提高器件的成品率。

发明内容

本发明提供一种晶圆表面修复方法，可以完成晶圆表面缺陷的修复，以有效提高器件尤其是键合器件的成品率。

为达到上述目的，本发明提供一种晶圆表面修复方法，包括：

提供一表面具有缺陷的晶圆；

向所述晶圆的缺陷区域填充表面修复材料；以及

固化所述表面修复材料。

可选的，所述晶圆的表面缺陷是由键合工艺导致的晶圆表面凹坑。

可选的，固化所述表面修复材料的步骤之后，还包括：平坦化所述晶圆表面。

可选的，平坦化所述晶圆表面的步骤之后，还包括：检测所述晶圆，检测合格的晶圆进入封装工艺，检测不合格的晶圆废弃处理。

优选的，当所述封装工艺的最高温度为250℃～350℃，且修复区域的面积大于等于4平方毫米时，所述表面修复材料为表面平坦化材料和光敏聚酰亚胺的混合修复材料。所述表面平坦化材料和光敏聚酰亚胺的体积比为0∶1～1∶5。

优选的，当所述封装工艺的最高温度为250℃～350℃，且修复区域的面积大于等于4平方毫米时，所述表面修复材料为表面平坦化材料和非光敏聚酰亚胺的混合修复材料。

优选的，当封装工艺的最高温度为250℃～350℃，且修复区域的面积小于4平方毫米时，所述表面修复材料为表面平坦化材料、光敏聚酰亚胺或非光敏聚酰亚胺中的一种。

优选的，当封装工艺的最高温度为150℃～250℃时，所述表面修复材料为高温光阻材料。

可选的，向所述晶圆的缺陷区域填充表面修复材料之前，还包括：清洁所述晶圆表面。

可选的，清洁所述晶圆表面步骤中，所使用的清洗材料为乙醇、异丙醇、丙酮或者显影液中的一种或多种。

优选的，清洁所述晶圆表面步骤中，当所填充材料为表面平坦材料和聚酰亚胺时，清洗材料为乙醇或者异丙酮。

优选的，清洁所述晶圆表面步骤中，当所填充材料为聚酰亚胺和高温光阻材料时，清洗材料为丙酮或者显影液。

可选的，向所述晶圆的缺陷区域填充表面修复材料的步骤之前，还包括：烘烤所述晶圆。

可选的，烘烤所述晶圆的步骤中，温度范围为100℃～150℃，时间范围为30秒～90秒。

可选的，烘烤所述晶圆的步骤中，使用的设备是温控电炉或烘箱。

可选的，固化所述表面修复材料步骤中所使用的设备是高温炉管。

可选的，固化所述表面修复材料的步骤中，固化温度范围为300℃～400℃，固化时间为30min～90min。

可选的，固化所述表面修复材料的步骤中，使用的气体为惰性气体。

优选的，固化所述表面修复材料的步骤中，使用的气体为氮气。

本发明通过向晶圆的缺陷区域填充表面修复材料，并固化所述表面修复材料，从而修复晶圆，使得键合器件在生产流程中失效以后，可以进行表面修复，表面修复后的晶圆可以重新进入生产流程，提高了良率水平，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的晶圆表面修复方法的流程图；

图2-图4为所述晶圆在各步骤的剖面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

图1是本发明晶圆表面修复方法的流程图，该方法包括：

提供一表面具有缺陷的晶圆；

向所述晶圆的缺陷区域填充表面修复材料；以及

固化所述表面修复材料。

进一步地，固化所述表面修复材料之后，还包括：

平坦化所述晶圆表面；以及

检测晶圆，检测合格的晶圆进入封装工艺，检测不合格的晶圆废弃处理。

以下参照图2至图4针对实施方式详细说明本发明的各步骤。

如图2所示，提供一个失效后的表面具有缺陷11的晶圆10，本实施例中所述缺陷11是由键合工艺导致的晶圆表面凹坑，在本发明其它具体实施例中，所述缺陷也可以是由其他工艺引起的晶圆表面凹坑缺陷，或者是由其它工艺引起的其它晶圆表面缺陷。

接着，根据封装工艺的最高温度的要求，配置表面修复材料。所述表面修复材料可以为光敏聚酰亚胺(Polyimide)、非光敏聚酰亚胺、高温光阻材料以及表面平坦化材料(Spin on glasses：SOG)中的一种或多种。所述高温光阻材料是指最高耐受温度为150℃的光阻材料。具体地，配置表面修复材料的方法为，在洁净级100级以下的环境中进行搅拌混合，将需要的材料按照需要的体积比例进行混合搅拌。因为修复材料配置是按照体积比例进行的，因此精准的量具是必须的。

表面修复材料的种类以及各种类之间的比例是根据后续工序的最高温度以及修复区域的面积大小来决定的。

具体的，封装工艺的最高温度为250℃～350℃，且修复的区域的面积大于等于4平方毫米时，所述表面修复材料为表面平坦化材料和光敏聚酰亚胺的混合修复材料，或者，这时的表面修复材料也可以是表面平坦化材料和非光敏聚酰亚胺的混合修复材料。优选的，选择表面平坦化材料和光敏聚酰亚胺混合材料作为表面修复材料，表面平坦化材料和光敏聚酰亚胺的混合体积比例范围为0∶1～1∶5。

封装工艺的最高温度为250℃～350℃，且修复区域的面积小于等于4平方毫米时，优选的，表面修复材料为表面平坦化材料、光敏聚酰亚胺或非光敏聚酰亚胺中的一种。

封装工艺的最高温度在150℃～250℃时，表面修复材料为高温光阻材料、光敏聚酰亚胺或非光敏聚酰亚胺中的一种。此种情况下，所述表面修复材料优选为高温光阻材料。

特别的，为了防止配置完成的表面修复材料变质，在配置表面修复材料步骤完成后72小时内，必须进行向所述晶圆10的缺陷11填充表面修复材料。

接着，清洁所述晶圆10表面。采用半导体制造中通常使用的清洗设备，对所述晶圆进行表面清洁。所使用的清洗材料为乙醇、异丙醇、丙酮或者显影液中的一种或多种。根据填充材料的不同，所采用的清洁材料也不同。具体的，填充材料为表面平坦材料和聚酰亚胺时，清洁材料优选为乙醇或者异丙醇。填充材料为聚酰亚胺和高温光阻材料时，清洗材料优选为丙酮或者显影液。为了防止清洁晶圆表面后的晶圆被再次污染，在清洁晶圆表面完成后72小时内，必须进行向所述晶圆10的缺陷区域11填充表面修复材料。

接着，将所述晶圆10置入温控电炉或烘箱中，进行高温烘烤去除晶圆10表面残留的水气。具体的，烘烤所述晶圆的步骤中，温度范围为100℃～250℃，烘烤时间范围为30秒～90秒。

接着，如图3所示，利用精准的滴液工具，向所述晶圆10的缺陷11区域填充表面修复材料，用目视检查或者显微镜检测，确认缺陷11区域被充分填满。

接着，将所述晶圆10置入高温炉管内，对所述晶圆10进行固化，完成对表面修复材料的固化。具体的，固化所述表面修复材料的步骤中，温度范围为300℃～400℃，高温固化的时间范围为30min～90min。固化使用的气体为惰性气体，如氩器、氦气等气体，也可以使用性质稳定的氮气，从节约生产成本的角度考虑，优选的采用高纯度的氮气。

接着，利用抛光设备，对所述的晶圆10进行表面平整化，将突出晶圆表面或多余的修复材料去除，使所述晶圆表面平整化，形成如图4所示的晶圆修复后的剖面图。

接着，利用显微镜对所述的晶圆，进行检测确认，检测合格的晶圆进入后续的封装工艺，检测不合格的晶圆直接废弃。

至此，就完成了对失效键合器件晶圆表面的修复，利用上述修复方法，修复的成功率在95％以上，可以有效降低键合器件失效率，使整体的成品率提高到的90％以上。

另外，将本修复方法中的配置表面修复材料步骤和清洁晶圆表面步骤，不分先后顺序。应当理解得是，在各种实施例中，需要保证的是配置表面修复材料步骤以及清洁晶圆表面步骤到填充表面修复材料步骤的等待时间：配置表面修复材料完成后在72小时的时间内，必须要进行向所述晶圆的缺陷区域填充表面修复材料，清洁晶圆表面完成后在72小时的时间内，必须要进行向所述晶圆的缺陷区域填充表面修复材料。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (20)

1.一种晶圆表面修复方法，包括：

提供一表面具有缺陷的晶圆；

向所述晶圆的缺陷区域填充表面修复材料；以及

固化所述表面修复材料。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶圆的表面缺陷是由键合工艺导致的晶圆表面凹坑。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，固化所述表面修复材料的步骤之后，还包括：平坦化所述晶圆表面。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，平坦化所述晶圆表面的步骤之后，还包括：检测所述晶圆，检测合格的晶圆进入封装工艺，检测不合格的晶圆废弃处理。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述封装工艺的最高温度为250℃～350℃，且修复区域的面积大于等于4平方毫米时，所述表面修复材料为表面平坦化材料和光敏聚酰亚胺的混合修复材料。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述表面平坦化材料和光敏聚酰亚胺的体积比为0∶1～1∶5。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述封装工艺的最高温度为250℃～350℃，且修复区域的面积大于等于4平方毫米时，所述表面修复材料为表面平坦化材料和非光敏聚酰亚胺的混合修复材料。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当封装工艺的最高温度为250℃～350℃，且修复区域的面积小于4平方毫米时，所述表面修复材料为表面平坦化材料、光敏聚酰亚胺或非光敏聚酰亚胺中的一种。

9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当封装工艺的最高温度为150℃～250℃时，所述表面修复材料为高温光阻材料。

10.如权利要求4所述的方法，其特征在于，向所述晶圆的缺陷区域填充表面修复材料之前，还包括：清洁所述晶圆表面。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，清洁所述晶圆表面步骤中，所使用的清洗材料为乙醇、异丙醇、丙酮或者显影液中的一种或多种。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，清洁所述晶圆表面步骤中，当所述填充材料为表面平坦材料和聚酰亚胺时，清洗材料为乙醇，丙酮或者异丙醇。

13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，清洁所述晶圆表面步骤中，当所述填充材料为聚酰亚胺和高温光阻材料时，清洗材料为丙酮或者显影液。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，向所述晶圆的缺陷区域填充表面修复材料的步骤之前，还包括：烘烤所述晶圆。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，烘烤所述晶圆的步骤中，温度范围为100℃～150℃，时间范围为30秒～90秒。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，烘烤所述晶圆的步骤中，使用的设备是温控电炉或烘箱。

17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，固化所述表面修复材料步骤中所使用的设备是高温炉管。

18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，固化所述表面修复材料的步骤中，固化温度范围为300℃～400℃，固化时间为30min～90min。

19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，固化所述表面修复材料的步骤中，使用的气体为惰性气体。

20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，固化所述表面修复材料的步骤中，使用的气体为氮气。

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