CN103794470A - 硅片正面保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅片保护的方法，包括以下步骤，提供一需要进行背面腐蚀的硅片，所述硅片正面形成有开口；制备一光刻胶将硅片正面区域完全覆盖；刻蚀去除部分光刻胶，在开口处形成剩余光刻胶，所述剩余光刻胶将所述开口完全覆盖；涂覆一层刻蚀保护涂层将暴露的硅片正面的开口上方的剩余光刻胶覆盖；对硅片背面进行腐蚀，腐蚀完成后去除所述刻蚀保护涂层和所述剩余光刻胶。本发明在进行硅片背面腐蚀工艺中，可很好的将沟槽予以密封，进而在进行背面腐蚀时不会对硅片正面造成损伤，同时去除后也不会在沟槽内形成残余物，不影响后续的沟槽或通孔的填充工艺，提高了产品良率及器件性能。

Description

硅片正面保护方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，确切的说，在背面体硅腐蚀工艺中，提供了一种硅片正面保护方法。

背景技术

随着半导体行业的不断发展，如何提高器件性能及提高产品良率为本领域技术人员所致力研究的方向。

在某些半导体生产工艺中，需要对硅片的背面进行体硅腐蚀工艺，而硅片正面不需要进行腐蚀，因此在对硅片背面进行腐蚀或清洗的过程中，需要将硅片的正面保护起来，以避免硅片正面受到腐蚀损伤。

在现有技术中，一般采用以下方法来对硅片正面形成保护：

1）正面用夹具保护。但是夹具需要对应特定厚度的晶圆，根据不同厚度的晶圆需要采用不同型号的夹具，比较繁琐；同时夹具不能实现整个表面的加工，因此在实际应用中受到了一定限制。

2）在硅片的正面制备一层氮化物层和氧化物层的混合层，以形成对硅片正面的保护，如图1所示。制备一层混合层3将硅片1的正面完全覆盖。但是在某些工艺中，硅片会有沟槽或通孔，因此使用该方法对硅片正面进行保护时，制备的混合层3容易凋落至沟槽或通孔2内；而在硅片背面腐蚀完成后还需要去除正面的氮化物层和氧化物层的混合层，如果混合层进入至沟槽内，则很有可能在去除硅片正面的混合层3后，还在沟槽或通孔内留有部分剩余的杂质3′，进而在后续的沟槽或通孔填充工艺中使得填充不充分甚至无法填充，影响器件性能，如图2所示；

进一步的，由于工艺限制，一般制备氮化物层和氧化物层所形成的混合层厚度一般都比较薄，孔底部和侧壁保护层的厚度受限制，无法提供长时间的保护，如图3所示，制备的混合层会在开口顶端闭合，在体硅背面腐蚀时，如果沟槽或通孔开口顶部闭合的混合层3一旦被腐蚀开，腐蚀液体或气体就会进入至通孔或沟槽内，由于深宽比较大的通孔或沟槽内所覆盖的混合层厚度比硅片表面的混合层厚度更薄，随着腐蚀工艺的进行会被很快腐蚀掉，导致无法起到保护作用，从而容易对硅片的通孔或沟槽造成损伤。

3）在正面涂覆一层刻蚀保护涂层，以形成对硅片正面的保护。但是同样的，如果硅片正面的沟槽或通孔深宽比较大，刻蚀保护涂层可能会进入到沟槽或通孔深度较深的位置，在后续去除刻蚀保护涂层时，可能无法被完全去除，进而在沟槽内部留有部分刻蚀保护涂层，进而在后续的沟槽或通孔填充工艺中使得填充不充分甚至无法填充，影响器件性能；同时如果涂覆的刻蚀保护涂层厚度较薄，也很有可能会出现方法2所出现的状况，开口上方的刻蚀保护涂层可能会被腐蚀开，随着腐蚀工艺的进行，通孔或沟槽内的刻蚀保护涂层会被很快腐蚀掉，无法起到保护作用，具体可参照附图1-3所示。

中国专利（102115023A）公开了一种用于MEMS芯片背面湿法化学腐蚀正面保护的夹具结构,包括下夹板、垫圈、衬板、压块和上夹板。下夹板为中空的圆筒形,上端开口,下端具有底面,且在该底面上开有腐蚀窗口;垫圈为圆型环或矩形环,位于下夹板的底面与待腐蚀芯片之间;衬板形状与待腐蚀芯片相同,位于待腐蚀芯片之上并通过黏附层与待腐蚀芯片粘接,尺寸大于待腐蚀芯片且其外径与下夹板的内径相同;压块为圆柱形或四棱柱,位于衬板之上;上夹板为顶部带帽状结构的圆柱体,其纵截面为T字形,圆柱的柱体部分外径与下夹板的内径相同,且该柱体部分的底面压在压块的上表面。利用本发明,彻底解决了现有夹具容易出现的硅片破碎问题和正面漏液问题,可以实现完美的具有正面保护的背面腐蚀工艺。

该发明是利用夹具来对芯片的正面进行保护，但是由于夹具的尺寸规格都是固定的，根据不同的芯片尺寸需要使用不同规格的夹具，因此，需要采购大量不同规格的夹具来应对不同尺寸的芯片，成本较高，而且操作起来也比较繁琐。

发明内容

本发明提供了一种带有通孔或深槽的硅片体硅腐蚀正面保护方法，在进行背面腐蚀前，先在硅片正面制备一层具有覆盖孔能力的光刻胶，经过曝光和显影后在开口处形成剩余的光刻胶以将沟槽或通孔的开口完全覆盖，再涂覆一层刻蚀保护涂层，然后进行背面腐蚀，腐蚀完成后再去除刻蚀保护涂层和剩余光刻胶。采用本发明的技术方案可很好的将硅片正面进行保护，在进行背面腐蚀时不会对硅片正面造成损伤，同时去除后保护层后也不会在沟槽内形成残余物，不影响后续的沟槽或通孔的填充工艺。

本发明采用的技术方案为：

一种硅片正面保护方法，其中，包括以下步骤：

提供一需要进行背面腐蚀的硅片，所述硅片正面形成有开口；

制备一光刻胶将所述硅片正面完全覆盖；

刻蚀去除部分所述光刻胶，在开口处形成剩余光刻胶，所述剩余光刻胶将所述开口完全覆盖；

涂覆一层刻蚀保护涂层将暴露的硅片正面的开口上方及剩余光刻胶予以覆盖；

对硅片背面进行腐蚀，腐蚀完成后去除所述刻蚀保护涂层和所述剩余光刻胶。

上述的方法，其中，所述光刻胶为具备盖孔能力的干膜。

上述的方法，其中，采用压印工艺或贴膜工艺将所述干膜覆盖在所述硅片的正面。

上述的方法，其中，采用光刻工艺去除部分光刻胶，具体包括以下步骤：

采用一具有光刻图案的掩膜板进行曝光显影工艺，去除部分光刻胶，在开口处形成的剩余光刻胶，所述剩余光刻胶以将开口完全覆盖。

上述的方法，其中，使用丝网印刷工艺或喷淋工艺于硅片正面制备一层刻蚀保护涂层。

上述的方法，其中，采用干法刻蚀工艺去除所述刻蚀保护涂层和所述剩余光刻胶

上述的方法，其中，采用湿法刻蚀工艺去除所述刻蚀保护涂层和所述剩余光刻胶。

上述的方法，其中，采用NMP溶液去除所述刻蚀保护涂层。

上述的方法，其中，采用丙酮溶液去除所述剩余光刻胶。

上述的方法，其中，所述硅片具有沟槽或通孔，所述有沟槽或通孔在硅片正面形成有开口。

由于本发明采用了以上技术方案，在对硅片背面进行腐蚀时，可很好将硅片正面保护起来；同时也不容易在沟槽或通孔内部残留有保护层，使得在背面腐蚀完成后可更加彻底清除起保护作用的刻蚀保护涂层及干膜光刻胶，减少沟槽中存在的杂质，进而在后续沟槽或通孔填充工艺中更好的完成填充。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为现有技术中在硅片正面形成保护层后截面图；

图2为现有技术中去除硅片正面保护层后的截面图；

图3为现有技术中形成保护层后的硅片截面图；

图4-8为本发明一种硅片保护方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

本发明提供了一种带有孔或者深槽的体硅腐蚀正面保护的方法，在某些工艺需要对硅片的背面进行腐蚀时，可采取本发明的下列技术方案来对硅片的正面进行保护，以避免硅片的正面收到腐蚀所造成的损伤。

具体包括以下步骤：

步骤S1：提供一需进行进行背面腐蚀的硅片1，该硅片有沟槽2（或通孔），沟槽2（或通孔）在硅片的正面形成有开口，如图3所示。在对硅片的背面进行腐蚀工艺前，需要对硅片1的正面保护起来，以避免在腐蚀时对硅片正面造成损伤。

步骤S2：在硅片1正面制备一层光刻胶4。在本发明的实施例中，采用压印工艺（或贴膜工艺）将一具备盖孔能力的干膜光刻胶4覆盖在硅片1的正面，由于干膜光刻胶4材质较之普通的光刻胶流动性较差，在采用压印工艺（或贴膜工艺）将干膜光刻胶压在硅片正面后，不会由于流动性较强进而容易进入至沟槽2（或通孔）内部，进而在完成体硅背面腐蚀工艺后，也更加容易被彻底清除，如图5所示。

步骤S3：采用光刻工艺去除部分干膜光刻胶4，仅保留位于沟槽2（或通孔）顶部开口处的干膜光刻胶，使得沟槽和通孔的顶部开口被剩余干膜光刻胶4′完全覆盖，将沟槽2（或通孔）予以密封。

具体步骤为：

步骤①：提供一具有开口图案的光刻掩膜板置于硅片1正面的正上方，并将非开口区域对准硅片1正面的沟槽2（或通孔）位置处；

步骤②：利用该掩膜板进行曝光和显影后，去除位于光刻掩膜板开口图案正下方的干膜光刻胶，进而在通孔或沟槽顶部开口处形成剩余干膜光刻胶4′，将沟槽2（或通孔）予以密封，如图6所示。

步骤S4：采用丝网印刷工艺（或者喷淋方式）在整个硅片1的正面制备一刻蚀保护涂层5，在本发明的实施例中，可采用布鲁尔科技（BrewerScience）公司的

刻蚀保护涂层，

将剩余干膜光刻胶4′及暴露的硅片1的上表面完全予以覆盖。此时，硅片正面已完全被覆盖，可对硅片的背面进行腐蚀，同时硅片的正面也得到了很好的保护，如图7所示。

步骤S5：在硅片背面腐蚀工艺完成后，通过湿法清洗分别去除刻蚀保护涂层和剩余的干膜光刻胶。在本发明的实施例中，采用高温的NMP（N-甲基吡咯烷酮）溶液去除刻蚀保护涂层5，并在去除刻蚀保护涂层5后，继续采用高温的丙酮溶液去除硅片正面残留的剩余干膜光刻胶4′，去除完成后形成图8所示结构。由于干膜光刻胶在制备时不容易进入至通孔或者沟槽内部，在去除时也比较方便和彻底，不会在沟槽或通孔形成杂质，进而在后续的沟槽或通孔填充工艺中，可得到更好的填充效果。

以上采用湿法清洗去除刻蚀保护涂层和剩余的干膜光刻胶所采用的NMP和丙酮溶液为本发明优选所采用的清洗液，但并不局限于以上溶剂，例如采用其他特定的去除液和有机溶剂同样可起到去除刻蚀保护涂层和剩余干膜光刻胶的作用，同时，采用其他方法（如干法刻蚀）也同样可去除蚀保护涂层和剩余的干膜，故在此不予赘述。

综上所述，由于本发明采用了以上技术方案，在对硅片的背面进行腐蚀工艺前，先采用压印工艺将一干膜光刻胶将硅片正面完全覆盖，经过光刻后在沟槽的顶部开口保留有干膜光刻胶，以将沟槽或通孔完全密封，再涂覆一层刻蚀保护涂层对硅片正面形成更好的保护，然后即可对硅片的背面腐蚀工艺，在背面腐蚀完成后再采用湿法清洗去除硅片正面的刻蚀保护涂层和干膜光刻胶即可，采用本发明可很好的对硅片正面形成保护；同时采用压印工艺在硅片正面覆盖的干膜光刻胶也不会进入到沟槽或通孔内，进而在也更容易被彻底清除，不会在沟槽或通孔形成杂质，进而在后续的沟槽或通孔填充工艺中，可得到更好的填充效果，提高产品良率和器件性能，适用于各种半导体腐蚀保护工艺中，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种硅片正面保护方法，其特征在于，包括以下步骤： 

提供一需要进行背面腐蚀的硅片，所述硅片正面形成有开口； 

制备一光刻胶将所述硅片正面完全覆盖； 

刻蚀去除部分所述光刻胶，在开口处形成剩余光刻胶，所述剩余光刻胶将所述开口完全覆盖； 

涂覆一层刻蚀保护涂层将暴露的硅片正面的开口上方及剩余光刻胶予以覆盖； 

对硅片背面进行腐蚀，腐蚀完成后去除所述刻蚀保护涂层和所述剩余光刻胶。 

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光刻胶为具备盖孔能力的干膜。 

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用压印工艺或贴膜工艺将所述干膜覆盖在所述硅片的正面。 

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用光刻工艺去除部分光刻胶，具体包括以下步骤： 

采用一具有光刻图案的掩膜板进行曝光显影工艺，去除部分光刻胶，在开口处形成的剩余光刻胶，所述剩余光刻胶以将开口完全覆盖。 

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用丝网印刷工艺或喷淋工艺于硅片正面制备一层刻蚀保护涂层。 

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺去除所述刻蚀保护涂层和所述剩余光刻胶。 

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用湿法刻蚀工艺 去除所述刻蚀保护涂层和所述剩余光刻胶。 

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，采用NMP溶液去除所述刻蚀保护涂层。 

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，采用丙酮溶液去除所述剩余光刻胶。 

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅片具有沟槽或通孔，所述有沟槽或通孔在硅片正面形成有开口。 

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