CN103094094A - 一种超薄半导体晶片的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超薄半导体晶片的制作方法，所述方法包括：在晶片(1)表面通过涂胶机制作聚酰亚胺涂层(2)；用贴片机将载片(3)和步骤1)所得晶片(1)粘合在一起；在氮气(4)的气氛下，将所得晶片(1)和载片(3)通过加热沾为一体；将所得沾有晶片(1)的载片(3)通过沾片工艺沾在另一个载具上进行减薄和抛光；将所得沾有晶片(1)的载片(3)通过在去蜡液或CCl4中浸泡从载具上自动卸落；在所得沾有晶片(1)的抛光面上直接淀积SiO2或SiNx介质绝缘膜或沉积金属膜；将所得沾有晶片(1)的载片(3)浸入N-甲基吡咯烷酮或PGremover溶液中加热到50~80℃，以使晶片(1)和载片(3)脱离。本发明方法不仅可避免反复卸片和沾片的繁琐，节约工时，工艺简单，还可以避免卸片和沾片时可能出现的InP或GaAs薄片破碎问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体芯片制造技术领域，特别涉及一种超薄半导体晶片的制作方法。
背景技术
在以InP或GaAs为衬底的半导体制作工艺中，通常需要在制作完位于外延层面(正面)后的相关工艺后，需要将晶片减薄和抛光到80-150μm，然后再在抛光面上制作与正面图形对准的其他相关工艺，而且经常需要在200-300℃的温度下淀积SiO2或SiNx或热蒸发金属膜。通常的方法是在晶片需要淀积SiO2或SiNx或热蒸发金属膜前，将抛光后的晶片从载片上卸下来，然后将晶片在200-300℃的温度下进行生长介质膜或蒸发金属膜等其他工艺，然后再将晶片沾到载片上进行光刻等工艺，如果需要多次生长介质膜或蒸发金属膜，反复卸片和沾片将变得非常繁琐，不仅费时，而且80-150μm厚度的InP或GaAs晶片在反复操作中极容易破碎。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超薄半导体晶片的制作方法。
为达成上述目的，本发明提供一种超薄半导体晶片的制作方法，包括以下步骤：
1)在晶片1表面通过涂胶机制作聚酰亚胺涂层2；
2)用粘片机将载片3和步骤1)所得晶片1粘合；
3)在氮气4气氛下，将步骤2)所得晶片1和载片3通过加热沾为一体；
4)将步骤3)所得沾有晶片1的载片3通过沾片工艺沾在另一个载具上进行减薄和抛光；
5)将步骤4)所得沾有晶片1的载片3(连同载具)通过在去蜡液或CCl4中浸泡从载具上自动卸落；
6)将步骤5)所得沾有晶片1的载片3直接送入PECVD设备于晶片1的抛光面上淀积SiO2或SiNx介质绝缘膜，或者放入电子束蒸发机或溅射机中沉积金属膜；
7)将上述沾有晶片1的载片3浸入NMP或PG remover溶液中加热到50~80℃, N-甲基吡咯烷酮或PG remover溶液将通过载片3上的小孔和边缘逐渐溶解未充分钝化的聚酰亚胺涂层2，最终晶片1和载片3脱离。
进一步地，其中步骤1)中所述聚酰亚胺涂层2的厚度为5-10μm。
进一步地，其中步骤2)中所述载片3是厚度为0.5-1mm的石英玻璃或蓝宝石衬底，其表面设有直径为2mm、间距为10-15mm的周期圆孔。
进一步地，其中步骤3)中，步骤2)所得晶片1和载片3通过100-350℃、2.5-3小时的加热牢牢地沾为一体，且晶片1和载片3之间的聚酰亚胺涂层2钝化。
进一步地，其中步骤3)中所述氮气(4)为纯度>99.5%的氮气。
进一步地，其中步骤4)中所述沾片工艺为石蜡沾片工艺。
进一步地，其中步骤4)中所述沾有晶片1的载片3通过石蜡沾片工艺后，将晶片1减薄到80-150μm。
进一步地，其中步骤6)中所述淀积SiO2或SiNx介质绝缘膜的温度为250-300℃；所述沉积金属膜的温度为低于300℃。
进一步地，其中步骤6)之后还包括步骤6a)：在步骤6)所得晶片1的抛光面上进行光刻或刻蚀，或者多次于250-300℃下进行热处理，或淀积SiO2或SiNx介质绝缘膜。
本发明具有以下优点：
1、本发明所提供的制作方法，利用聚酰亚胺涂层将晶片和载片沾在一起，聚酰亚胺涂层经过不高于350℃的温度钝化，保证晶片良好地沾附在载片上；
2、本发明所提供的制作方法，其中载片为玻璃或蓝宝石，而且上面有周期分布的小孔；一方面玻璃或蓝宝石衬底透光性好，利于后续的双面对准光刻工艺，另一方面周期分布的小孔有利于在卸片时通过N-甲基吡咯烷酮或PG remover溶液溶解聚酰亚胺涂层，加速晶片和玻璃或蓝宝石分离；
3、本发明所提供的制作方法，经过350℃钝化后的聚酰亚胺涂层可以经受350℃下的其他半导体制作工艺，如淀积介质绝缘膜和热蒸发金属膜，而不会造成污染(如高真空的PECVD或热蒸发设备产生的污染)；
4、本发明所提供的制作方法，不仅可避免反复卸片和沾片的繁琐工艺，节约工时，工艺简单，还可以避免卸片和沾片时可能出现的InP或GaAs薄片破碎问题。
附图说明
图1为本发明半导体晶片在制作聚酰亚胺涂层之前的剖面示意图；
图2 为本发明半导体晶片在制作聚酰亚胺涂层之后的剖面示意图；
图 3 为本发明半导体晶片制作中在加热炉中聚酰亚胺涂层钝化的示意图；
其中，1-晶片；
2-聚酰亚胺涂层；
3-载片；
4-氮气。
具体实施方式
以下将结合具体实施例和附图对本发明作进一步地详细说明。
本发明提供一种超薄半导体晶片的制作方法，包括以下步骤：
1)在的晶片1表面通过涂胶机制作厚度为5-10μm的聚酰亚胺涂层2，如图1所示。晶片1通常为厚度为300~600微米的InP或GaAs衬底。
2)用沾片机将载片3 (厚度为0.5-1mm石英玻璃或蓝宝石衬底，表面设有直径为2mm，间距为10-15mm的周期圆孔)和已制作聚酰亚胺涂层2的晶片1粘通过酰亚胺涂层2粘合在一起，如图2所示。
3)在氮气4(优选为高纯氮气，纯度>99.5%)的气氛下，将粘合好的晶片1在加热炉中进行100-350℃，时间约3小时的加热，使晶片1和载片3之间的聚酰亚胺涂层2钝化，如图3所示，该过程将使晶片1牢牢地沾在载片3上。具体的钝化步骤为：100℃，10分钟；5分钟内从100℃升高150℃; 150℃下，10分钟；10分钟内从100℃升高200℃; 200℃下，30分钟；10分钟内从200℃升高250℃; 250℃下，30分钟；10分钟内从250℃升高300℃; 300℃下，30分钟；20分钟内从300℃升高350℃; 350℃下，10分钟；然后自然冷却。
4)将载片3通过通常的沾片工艺，如石蜡沾片，沾在另一个载具上进行减薄和抛光等工艺，将晶片1减薄到80-150μm。
5)将沾有晶片1的载片3在去蜡液(市售) 或CCl4中浸泡，载片3和晶片1一起将会从载具上自动卸落。
6)将晶片1(连同载片3一起)直接送入PECVD设备淀积SiO2或SiNx介质绝缘膜(生长温度250-300℃)，或放入电子束蒸发机或溅射机中沉积金属膜(采用常规沉积金属膜工艺，如化学沉积金属膜工艺，并辅助加热处理(加热温度<300℃))。
7) 将上述晶片1(连同载片3)浸入NMP(N-甲基吡咯烷酮，市售)或PG remover溶液(美国MicroChem公司产品)中加热到50~80℃, NMP或PG remover溶液将通过载片3上的小孔和边缘逐渐溶解未充分钝化的聚酰亚胺涂层，最终晶片1和载片3脱离。
其中，步骤7)之前(步骤6)之后)或步骤7)之后，晶片1上均可以进行其他如光刻，刻蚀等其他半导体加工工艺，也可以多次经受250-300℃下的制作工艺，如热处理、或者再次淀积SiO2或SiNx介质绝缘膜等。
本发明利用聚酰亚胺涂层将晶片和载片沾在一起，聚酰亚胺涂层经过不高于350℃的温度钝化，保证晶片良好地沾附在载片上；而载片为玻璃或蓝宝石，而且上面有周期分布的小孔；一方面玻璃或蓝宝石衬底透光性好，利于后续的双面对准光刻工艺，另一方面周期分布的小孔有利于在卸片时通过N-甲基吡咯烷酮或PG remover溶液溶解聚酰亚胺涂层，加速晶片和玻璃或蓝宝石分离；经过350℃钝化后的聚酰亚胺涂层可以经受350℃下的其他半导体制作工艺，如淀积介质绝缘膜和热蒸发金属膜，而不会造成污染(如高真空的PECVD或热蒸发设备产生的污染)；不仅可避免反复卸片和沾片的繁琐工艺，节约工时，工艺简单，还可以避免卸片和沾片时可能出现的InP或GaAs薄片破碎问题。
所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种超薄半导体晶片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在晶片(1)表面通过涂胶机制作聚酰亚胺涂层(2)；
2)用粘片机将载片(3)和步骤1)所得晶片(1)粘合；
3)在氮气(4)气氛下，将步骤2)所得晶片(1)和载片(3)通过加热沾为一体；
4)将步骤3)所得沾有晶片(1)的载片(3)通过沾片工艺沾在另一个载具上进行减薄和抛光；
5)将步骤4)所得沾有晶片(1)的载片(3)通过在去蜡液或CCl4中浸泡从载具上自动卸落；
6)将步骤5)所得沾有晶片(1)的载片(3)直接送入PECVD设备于晶片(1)的抛光面上淀积SiO2或SiNx介质绝缘膜，或者放入电子束蒸发机或溅射机中沉积金属膜；
7)将上述沾有晶片(1)的载片(3)浸入NMP或PG remover溶液中加热到50~80℃, N-甲基吡咯烷酮或PG remover溶液将通过载片(3)上的小孔和边缘逐渐溶解未充分钝化的聚酰亚胺涂层(2)，最终晶片(1)和载片(3)脱离。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述聚酰亚胺涂层(2)的厚度为5-10μm。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述载片(3)是厚度为0.5-1mm的石英玻璃或蓝宝石衬底，其表面设有直径为2mm、间距为10-15mm的周期圆孔。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中，步骤2)所得晶片(1)和载片(3)通过100-350℃、2.5-3小时的加热牢牢地沾为一体，且晶片(1)和载片(3)之间的聚酰亚胺涂层(2)钝化。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中所述氮气(4)为纯度>99.5%的氮气。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中所述沾片工艺为石蜡沾片工艺。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中所述沾有晶片(1)的载片(3)通过沾片工艺沾在另一个载具上进行减薄和抛光以将晶片(1)减薄到80-150μm。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤6)中所述淀积SiO2或SiNx介质绝缘膜的温度为250-300℃；所述沉积金属膜的温度为低于300℃。
9.如权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，步骤6)之后还包括步骤6a)：在步骤6)所得晶片(1)的抛光面上进行光刻或刻蚀，或者多次于250-300℃下进行热处理，或淀积SiO2或SiNx介质绝缘膜。
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