CN103035489B

CN103035489B - 精确控制晶圆减薄厚度的方法

Info

Publication number: CN103035489B
Application number: CN201210468683.4A
Authority: CN
Inventors: 郁新举
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2032-11-19
Also published as: CN103035489A

Abstract

本发明公开了一种精确控制晶圆减薄厚度的方法，包括：在芯片制造过程中加入一步硅片沟槽刻蚀，在该沟槽内填入填充物，晶圆的正面芯片制作流程做完后，通过硅片背面减薄至沟槽的底部，实现晶圆减薄的精度控制。本发明较精确的控制晶圆减薄厚度，并且减少晶圆和晶圆之间厚度的差异，并且拒绝蓝膜的厚度变化对减薄精度的影响。

Description

精确控制晶圆减薄厚度的方法

技术领域

本发明涉及一种半导体领域中的晶圆减薄方法，特别是涉及一种精确控制晶圆减薄厚度的方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，3D封装技术日益成为一个较为各大公司核心竞争的关键技术。而随着3D技术的应用和推广，对晶圆减薄的厚度的需求就越来越高。目前，世界水准最薄厚度为10微米。

目前的晶圆减薄技术，面内精度范围控制在2.5微米，晶圆与晶圆之间精度范围控制在6微米。而蓝膜材质弹性也对晶圆减薄厚度有较大影响，从而使得厚度控制的精度更加不理想，随着技术日新月异的发展，这个精度现在显然已经不能满足一些产品的需求。因此，如何能够精准的控制晶圆减薄厚度成为大家亟待解决的一个重要问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种精确控制晶圆减薄厚度的方法。通过该方法，可以较精确的控制晶圆减薄后的厚度，从原来的10微米范围降至1～2微米甚至更少。

为解决上述技术问题，本发明的精确控制晶圆减薄厚度的方法，包括：在芯片制造过程中加入一步硅片沟槽刻蚀，在该沟槽内填入填充物，晶圆的正面芯片制作流程做完后，通过硅片背面减薄至沟槽的底部，通过沟槽的深度有较好的均匀性来实现晶圆减薄的精度控制。

上述精确控制晶圆减薄厚度的方法，其具体步骤包括：

1）在硅片上涂覆一层光刻胶，曝光，并在切割道处形成沟槽的图形；

2）采用等离子硅刻蚀方法，将切割道上的沟槽图形刻至晶圆指定要减薄的厚度；

3）去除硅片表面的光刻胶；

4）将沟槽内填满填充物，形成带有沟槽填充物的硅片；

5）将晶圆的正面芯片制作流程做完；

6）晶圆正面贴保护层；

7）将晶圆减薄至沟槽底部；

8）将晶圆正面保护层揭掉，至此完成晶圆减薄。

所述精确控制晶圆减薄厚度的方法中，对于形成带有沟槽填充物的硅片，还能通过以下方式进行制作：

在硅片投入时直接做成带有沟槽填充物的硅片，或在正面芯片形成流程做完后，进行带有沟槽填充物的硅片制作，或在芯片的接触孔或者任意一层的通孔做成的同时，做成带有沟槽填充物的硅片。。

所述步骤1）中，光刻胶的厚度为1～4微米；曝光的区域为切割道位置；沟槽占整个晶圆的面积0.1%～2%较佳，沟槽的形状包括：圆形、方形、多边形或环形。

所述步骤2）中，沟槽的深度面内均匀性小于2微米，晶圆间沟槽均匀性小于2微米；沟槽深度为10～50微米。

所述步骤3）中，去除硅片表面的光刻胶的方法为采用光刻胶灰化机台，将硅片表面的光刻胶去除干净。

所述步骤4）中，填充物包括：钨或任意非单晶硅材质，其中，非单晶硅材质包括：氧化硅、氮化硅或多晶硅；填满填充物的方法为采用低压化学气相沉积的方法填充钨或采用常压化学气相沉积的方法淀积非单晶硅材质。

所述步骤6）中，保护层包括：蓝膜或玻璃；其中，蓝膜的厚度为100～200微米，蓝膜中的胶层厚度为10～100微米；玻璃的厚度为150～750微米，该玻璃的材质包括：氧化硅或硅。

所述步骤7）中，当步骤6）的保护层为蓝膜时，晶圆减薄的方式为采用太古减薄的方式，并通过监测减薄时的电流或者压力的上升或下降，使得减薄至沟槽底部时，减薄及时停止；当步骤6）的保护层为玻璃时，使用常规的减薄方式进行减薄，并通过监测减薄时的电流或者压力，使得减薄至沟槽底部时，减薄及时停止。

所述步骤8）中，晶圆减薄厚度变化控制在小于2微米的范围内。

本发明提供一种新的方法来控制晶圆减薄的厚度，可较精确的控制晶圆减薄厚度，并且减少晶圆和晶圆之间厚度的差异，并且拒绝蓝膜的厚度变化对减薄精度的影响。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是在片上涂覆光刻胶并形成沟槽图案的示意图；

图2是沟槽形成后的示意图；

图3是去除光刻胶后的硅片示意图；

图4是沟槽填充后的示意图；

图5是晶圆流程完成后的示意图；

图6是贴附保护层后的效果示意图；

图7是晶圆减薄后的效果示意图；

图8是去除保护层后的最终晶圆减薄后的效果示意图。

图中附图标记说明如下：

1为硅片，2为光刻胶，3为沟槽，4为填充物，5为芯片，6为保护层。

具体实施方式

本发明的精确控制晶圆减薄厚度的方法，是通过在芯片制造过程中加入一步硅片1沟槽3刻蚀，在该沟槽3内填入填充物4，晶圆的正面芯片形成的流程做完后，通过硅片1背面减薄至沟槽3的底部，通过沟槽3的深度有较好的均匀性来实现晶圆减薄的精度控制。

该精确控制晶圆减薄厚度的方法，其具体步骤可如下：

1）在硅片1上涂覆一层光刻胶2，曝光，并在切割道处形成沟槽3的图形（如图1所示）；

其中，光刻胶2的厚度为1-4微米；曝光的区域为切割道位置；沟槽3占整个晶圆的面积0.1%～2%较佳，沟槽3的形状可为圆形、方形（包括长方形）、多边形或环形。

2）采用等离子硅刻蚀方法，将切割道上的沟槽3图形刻至晶圆指定要减薄的厚度（如图2所示）；

其中，沟槽3的深度面内均匀性小于2微米，晶圆间沟槽均匀性小于2微米；沟槽3深度为10～50微米。本步骤中的等离子硅刻蚀方法可实现沟槽深度的稳定控制。

3）采用光刻胶灰化机台，将硅片1表面的光刻胶2去除干净（如图3所示）。

4）将沟槽3内填满填充物，形成带有沟槽填充物4的硅片（如图4所示）；

其中，填充物4可为钨或非单晶硅材质，其中，非单晶硅材质可为氧化硅、氮化硅或多晶硅；填满填充物4的方法，可使用金属溅射机台，通过低压化学气相沉积的方法填充钨或常压化学气相沉积的方法沉积非单晶硅材质。

5）将晶圆的正面芯片制造流程做完（如图5所示）；

6）晶圆正面贴一层作为保护正面芯片的保护层6（如图6所示）；其中，保护层6为蓝膜或玻璃；蓝膜的厚度为100～200微米，蓝膜中的胶层厚度为10～100微米；玻璃的厚度为150～750微米，该玻璃的材质可为氧化硅或硅。

7）将晶圆减薄至沟槽3底部（如图7所示）；

其中，当步骤6）的保护层6为蓝膜时，晶圆减薄的方式为采用太古减薄的方式，减薄至指定厚度，即该厚度为沟槽3的深度，也为目标厚度，并通过监测减薄时的电流或者压力上升或者是下降，使得减薄至沟槽3底部时，减薄及时停止，从而保证减薄精度；

当步骤6）的保护层6为玻璃时，使用常规的减薄方式（正常方式的背面减薄）进行减薄，并通过监测减薄时的电流或者压力，使得减薄至沟槽底部时，减薄及时停止。

8）将晶圆正面保护层6揭掉，至此完成晶圆减薄（如图8所示）。其中，晶圆减薄厚度变化控制在小于2微米的范围内。

另外，本发明中，对于上述步骤1）～4）所形成的带有沟槽3填充物4的硅片1，还能通过以下方式进行制作：

在硅片1投入时直接做成带有沟槽3填充物4的硅片1，或在晶圆正面芯片制作流程做完后，进行带有沟槽3填充物4的硅片制作，或在芯片5的接触孔或者任意一层的通孔做成的同时，做成带有沟槽3填充物4的硅片1，具体做成步骤可以根据填充物4来进行选择，如采用低压化学气相沉积的方式沉积钨或者通过常压的化学气相沉积的方法沉积其他非单晶硅材质。

现以更加具体的实例对本发明进行说明。

实例1

1）在硅片1上涂上一层4微米光刻胶2，并在切割道处形成沟槽3的图形（如为长方形）。

2）采用等离子硅刻蚀方法，将切割道上的沟槽3图形刻至指定要减薄的厚度15微米（即沟槽3的深度为15微米）。

3）采用光刻胶灰化机台，将硅片1表面的光刻胶2去除。

4）使用低压化学气相沉积的方法将沟槽3内填满钨。

5）将晶圆的流程做完。

6）晶圆正面贴蓝膜。

7）将晶圆用太古减薄至沟槽底部，并通过电流上升的方式，控制减薄机台停在沟槽3底部的钨上。

8）将正面蓝膜揭掉，至此晶圆减薄完成。

按照上述方法进行的晶圆减薄，其优势在于能够较精确的控制晶圆减薄厚度，并且减少晶圆和晶圆之间厚度的差异，并且拒绝蓝膜的厚度变化对减薄精度的影响。

Claims

1.一种精确控制晶圆减薄厚度的方法，其特征在于，包括：在芯片制造过程中加入一步硅片沟槽刻蚀，在该沟槽内填入填充物，晶圆的正面芯片制作流程做完后，通过硅片背面减薄至沟槽的底部，以所述沟槽的底部作为晶圆减薄的停止条件从而实现晶圆减薄的精度控制；

所述精确控制晶圆减薄厚度的方法，步骤包括：

1)在硅片上涂覆一层光刻胶，曝光，并在切割道处形成沟槽的图形；

2)采用等离子硅刻蚀方法，将切割道上的沟槽图形刻至晶圆指定要减薄的厚度；

3)去除硅片表面的光刻胶；

4)将沟槽内填满填充物，形成带有沟槽填充物的硅片；

所述填充物为钨或非单晶硅材质；其中，非单晶硅材质为氧化硅、氮化硅或多晶硅；

5)将晶圆的正面芯片制作流程做完；

6)晶圆正面贴保护层；

所述保护层包括：蓝膜或玻璃；

7)将晶圆减薄至沟槽底部，晶圆减薄时以所述沟槽的底部作为晶圆减薄的停止条件；

8)将晶圆正面保护层揭掉，至此完成晶圆减薄。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述精确控制晶圆减薄厚度的方法中，对于形成带有沟槽填充物的硅片，还能通过以下方式进行制作：

在硅片投入时直接做成带有沟槽填充物的硅片，或在正面芯片形成流程做完后，进行带有沟槽填充物的硅片制作，或在芯片的接触孔或者任意一层的通孔做成的同时，做成带有沟槽填充物的硅片。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，光刻胶的厚度为1～4微米；曝光的区域为切割道位置；沟槽占整个晶圆的面积0.1％～2％，沟槽的形状包括：圆形、方形、多边形或环形。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中，沟槽的深度面内均匀性小于2微米，晶圆间沟槽均匀性小于2微米；沟槽深度为10～50微米。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3)中，去除硅片表面的光刻胶的方法为采用光刻胶灰化机台，将硅片表面的光刻胶去除干净。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤4)中，填满填充物的方法为采用低压化学气相沉积的方法填充钨或采用常压化学气相沉积的方法沉积非单晶硅材质。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤6)中，蓝膜的厚度为100～200微米，蓝膜中的胶层厚度为10～100微米；玻璃的厚度为150～750微米，该玻璃的材质包括：氧化硅或硅。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤7)中，当步骤6)的保护层为蓝膜时，晶圆减薄的方式为采用太古减薄的方式，并通过监测减薄时的电流或者压力的上升或者下降，使得减薄至沟槽底部时，减薄及时停止；当步骤6)的保护层为玻璃时，使用常规的减薄方式进行减薄，并通过监测减薄时的电流或者压力，使得减薄至沟槽底部时，减薄及时停止。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤8)中，晶圆减薄厚度变化控制在小于2微米的范围内。