CN103730383B - 新型薄片键合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体集成电路制造工艺，尤其涉及一种新型薄片键合方法，步骤一，首先准备形状与硅片相同的母片，采用未经减薄的硅片作为母片或使用材料加工该形状的母片；步骤二，在靠近母片边缘的局部贴上耐高温真空用双面胶，步骤三，在母片上贴上硅片，所述硅片包括多个半导体器件；步骤四，上述工序结束后，将耐高温真空用双面胶沿直线切割，切边与双面胶内侧边的距离小于1cm，以保证完全切除双面胶，硅片最终形成。本专利技术可用于300℃以下的工艺过程，这是由于半导体器件加工过程中通常会遇到一些热过程，如烘烤、固胶、溅射过程等，但这些热过程的温度一般低于300℃。因此保证双面胶在这些热过程中的稳定性是该方法的基础。
Description
技术领域
本发明属于半导体集成电路制造工艺，尤其涉及一种新型薄片键合方法。
背景技术
在半导体加工行业中，薄片加工一直困扰着业内人士。由于市场需求，基于薄片技术的相关半导体器件加工难度很大，目前可采用的方法有两种，一种是引进精密加工设备，这种设备由于机械传送装置的精细化设计，使得其价格昂贵；另一种是采用键合的方式，将薄片（正片）与载体（母片）键合在一起，然后再进行工艺操作。第二种方式成本较低，但是由于半导体加工的特殊需求，要求键合技术要兼具易键合、易分离、耐高温、低成本且不引入污染的特点，目前尚无一种成熟的键和技术能够同时满足以上要求。
发明内容
为了克服现有的薄片键合技术中存在的上述问题，现在特别提出一种全程在300℃以下的新型薄片键合方法。
为实现上述技术效果，本发明的技术方案如下：
新型薄片键合方法，其特征在于：
步骤一，首先准备形状与硅片相同的母片，采用未经减薄的硅片作为母片或使用材料加工该形状的母片；
所述使用材料包括玻璃、不锈钢或铝合金；
所述步骤一中的母片厚度为200μm到500μm。
步骤二，在靠近母片边缘的局部贴上耐高温真空用双面胶，所述耐高温真空用双面胶所在区域在距离母片边沿1cm以内，贴耐高温真空用双面胶的位置不少于两处；
所述耐高温真空用双面胶为聚酰亚胺双面胶带，双面涂覆硅胶，总厚度介于50μm~150μm；所述聚酰亚胺双面胶带面积为1mm2到100mm2之间；且所述聚酰亚胺双面胶带的宽度不超过1cm；
步骤三，在母片上贴上硅片，所述硅片包括多个半导体器件；
所述步骤三中所述硅片的厚度需减薄至50μm到150μm。
所述步骤三母片上贴上硅片对齐粘贴后，进行溅射、光刻、清洗、甩干、离子注入和刻蚀工序；
具体为，溅射工序中，硅片朝向靶材，温度为室温或加热，加热温度不超过250℃；光刻包括涂胶、曝光、显影三个部分，光刻工序中光刻胶厚度不超过5μm，涂胶、显影工序中进行加热固胶，加热温度不超过150℃；清洗工序中使用的清洗溶液包括硫酸、氢氟酸、双氧水、盐酸、氟化铵及其混合溶液；甩干工序中转速不超过3000转/分钟；离子注入工序中能量介于20kev-2Mev；刻蚀工序中气体包括六氟化硫、氯气、三氟甲烷、溴化氢及其混合气体。
步骤四，上述工序结束后，将耐高温真空用双面胶沿直线切割，切边与双面胶内侧边的距离小于1cm，以保证完全切除双面胶，硅片最终形成。
所述步骤一中的母片厚度为450μm。
所述步骤三中所述硅片的厚度需减薄至100μm。
本发明的优点在于：
1、本专利公开一种利用高温双面胶实现的薄片键合技术，该技术可用于300℃以下的工艺过程，这是由于半导体器件加工过程中通常会遇到一些热过程，如烘烤、固胶、溅射过程等，但这些热过程的温度一般低于300℃。因此保证双面胶在这些热过程中的稳定性是该方法的基础。而现有的键合方法则没有完全克服该问题。采用高温真空用双面胶对母片和正片进行局部粘合，待工艺结束后再采用局部切割的方式实现分离。该技术易键合、易分离并且无污染，可以避免引入昂贵的薄片传送装置，极大地降低半导体行业薄片加工的成本。而且硅片正片边缘的器件通常为失效器件，因此即使被切掉也不会有损失。
2、采用本发明的方法可以将IGBT（1200V）在15A工作环境中的导通压降降到2V以下，拖尾电流（10%-1%）降到200ns以内，参数稳定，重复性好。采用本发明的方法就可以进行场截止技术的制备，该技术需要把硅片减薄到100μm左右。由于本发明的键合方法稳定可靠，所以导通压降和拖尾电流的减小，且参数稳定、重复性好。
3、本方法采用局部粘贴，然后切除的方法，成品可以保证无残胶。
附图说明
图1为步骤一示意图。
图2为步骤二示意图。
图3为步骤三示意图。
图4为图3的AB方向截面图。
图5为步骤四示意图。
附图中：母片110，耐高温真空用双面胶210、211、212，硅片310。
具体实施方式
实施例1
新型薄片键合方法，步骤一，首先准备形状与硅片相同的母片110，采用未经减薄的硅片作为母片110或使用材料加工该形状的母片110；所述使用材料包括玻璃、不锈钢或铝合金；所述步骤一中的母片110厚度为200μm到500μm。
步骤二，在靠近母片110边缘的局部贴上耐高温真空用双面胶210、211、212，所述耐高温真空用双面胶所在区域在距离母片边沿1cm以内，贴耐高温真空用双面胶的位置不少于两处；所述耐高温真空用双面胶为聚酰亚胺双面胶带，双面涂覆硅胶，总厚度介于50μm~150μm；所述聚酰亚胺双面胶带面积为1mm2到100mm2之间；且所述聚酰亚胺双面胶带的宽度不超过1cm；
步骤三，在母片110上贴上硅片310，所述硅片310包括多个半导体器件；所述步骤三中所述硅片310的厚度需减薄至50μm到150μm。所述步骤三母片110上贴上硅片310对齐粘贴后，进行溅射、光刻、清洗、甩干、离子注入和刻蚀工序；具体为，溅射工序中，硅片(310)朝向靶材，温度为室温或加热，加热温度不超过250℃；光刻包括涂胶、曝光、显影三个部分，光刻工序中光刻胶厚度不超过5μm，涂胶、显影工序中进行加热固胶，加热温度不超过150℃；清洗工序中使用的清洗溶液包括硫酸、氢氟酸、双氧水、盐酸、氟化铵及其混合溶液；甩干工序中转速不超过3000转/分钟；离子注入工序中能量介于20kev-2Mev；刻蚀工序中气体包括六氟化硫、氯气、三氟甲烷、溴化氢及其混合气体。
步骤四，上述工序结束后，将耐高温真空用双面胶210、211、212沿直线切割，切边与双面胶210、211、212内侧边的距离小于1cm，以保证完全切除双面胶，硅片310最终形成。
实施例2
新型薄片键合方法，步骤一，首先准备形状与硅片相同的母片110，采用未经减薄的硅片作为母片110或使用材料加工该形状的母片110；所述使用材料包括玻璃、不锈钢或铝合金；所述步骤一中的母片110厚度为450μm。
步骤二，在靠近母片110边缘的局部贴上耐高温真空用双面胶210、211、212，所述耐高温真空用双面胶所在区域在距离母片边沿1cm以内，贴耐高温真空用双面胶的位置不少于两处；所述耐高温真空用双面胶为聚酰亚胺双面胶带，双面涂覆硅胶，总厚度介于50μm~150μm；所述聚酰亚胺双面胶带面积为1mm2到100mm2之间；且所述聚酰亚胺双面胶带的宽度不超过1cm；
步骤三，在母片110上贴上硅片310，所述硅片310包括多个半导体器件；所述步骤三中所述硅片310的厚度需减薄至100μm。所述步骤三母片110上贴上硅片310对齐粘贴后，进行溅射、光刻、清洗、甩干、离子注入和刻蚀工序；具体为，溅射工序中，硅片(310)朝向靶材，温度为室温或加热，加热温度不超过250℃；光刻包括涂胶、曝光、显影三个部分，光刻工序中光刻胶厚度不超过5μm，涂胶、显影工序中进行加热固胶，加热温度不超过150℃；清洗工序中使用的清洗溶液包括硫酸、氢氟酸、双氧水、盐酸、氟化铵及其混合溶液；甩干工序中转速不超过3000转/分钟；离子注入工序中能量介于20kev-2Mev；刻蚀工序中气体包括六氟化硫、氯气、三氟甲烷、溴化氢及其混合气体。
步骤四，上述工序结束后，将耐高温真空用双面胶210、211、212沿直线切割，切边与双面胶210、211、212内侧边的距离小于1cm，以保证完全切除双面胶，硅片310最终形成。
值得注意的是，本专利所公开的结构不仅适用于IGBT，同样适用于MOSFET等其他沟道型功率半导体器件。专利中所公开的实施案例参数及方法仅供参考，保护内容觉不仅限于文中所述参数，该领域内技术人员经适当调整后即可应用。
Claims (5)
1.新型薄片键合方法，其特征在于：
步骤一，首先准备形状与硅片相同的母片（110），采用未经减薄的硅片作为母片（110）或使用材料加工该形状的母片（110）；所述步骤一中的母片（110）厚度为200μm到500μm；
步骤二，在靠近母片（110）边缘的局部贴上耐高温真空用双面胶（210、211、212），所述耐高温真空用双面胶所在区域在距离母片边沿1cm以内，贴耐高温真空用双面胶的位置不少于两处；
所述耐高温真空用双面胶（210、211、212）为聚酰亚胺双面胶带，双面涂覆硅胶，总厚度介于50μm~150μm；所述聚酰亚胺双面胶带面积为1mm2到100mm2之间；且所述聚酰亚胺双面胶带的宽度不超过1cm；
步骤三，在母片（110）上贴上硅片（310），所述硅片（310）包括多个半导体器件；所述步骤三中所述硅片（310）的厚度需减薄至50μm到150μm；
所述步骤三母片（110）上贴上硅片（310）对齐粘贴后，进行溅射、光刻、清洗、甩干、离子注入和刻蚀工序；
步骤四，上述工序结束后，将耐高温真空用双面胶（210、211、212）沿直线切割，切边与双面胶（210、211、212）内侧边的距离小于1cm，以保证完全切除双面胶，硅片（310）最终形成。
2.根据权利要求1所述的新型薄片键合方法，其特征在于：所述步骤一使用材料包括玻璃、不锈钢或铝合金。
3.根据权利要求1所述的新型薄片键合方法，其特征在于：所述步骤一中的母片（110）厚度为450μm。
4.根据权利要求1所述的新型薄片键合方法，其特征在于：所述步骤三中所述硅片（310）的厚度需减薄至100μm。
5.根据权利要求1所述的新型薄片键合方法，其特征在于：溅射工序中，硅片(310)朝向靶材，温度为室温或加热，加热温度不超过250℃；光刻包括涂胶、曝光、显影三个部分，光刻工序中光刻胶厚度不超过5μm，涂胶、显影工序中进行加热固胶，加热温度不超过150℃；清洗工序中使用的清洗溶液包括硫酸、氢氟酸、双氧水、盐酸、氟化铵及其混合溶液；甩干工序中转速不超过3000转/分钟；离子注入工序中能量介于20kev-2Mev；刻蚀工序中气体包括六氟化硫、氯气、三氟甲烷、溴化氢及其混合气体。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |