CN105702563A - 一种新型晶圆减薄方法 - Google Patents

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Abstract

一种新型晶圆减薄方法，将聚四氟乙稀加入聚酰亚氨溶液，滚动搅拌均匀，形成涂覆液；涂覆液涂覆于原始晶圆片正面，覆盖原始晶圆片表面和原始晶圆片正面与边缘之间的倒角，形成覆盖层；或将聚四氟乙稀胶膜或UV胶膜覆盖于原始晶圆片正面，低温烘烤，使胶膜覆盖原始晶圆片正面以及原始晶圆片正面与边缘之间的倒角，形成覆盖层；按现有工艺对原始晶圆片进行粗磨、和细磨；光照，使覆盖层裂化；等离子清洗去除裂化的覆盖层，即得减薄后的晶圆。该减薄方法能避免减薄过程对晶圆表面的二次污染，提高晶圆减薄质量和测试良率，而且不需要用大量的水进行清洗，不仅节约了大量水资源，并为后续压焊工艺提供了良好的基础。

Description

一种新型晶圆减薄方法
技术领域
本发明属于电子器件制造的半导体封装技术领域，涉及一种晶圆减薄的方法，具体涉及一种新型晶圆减薄方法。
背景技术
从集成电路断面结构来看，大部分集成电路是在硅基体材料的浅表面层上制造。集成电路制造工艺对晶圆的尺寸精度、几何精度、表面洁净度以及表面微晶格结构提出了很高要求。因此在几百道工艺流程中，不可采用较薄的晶圆片，只能采用一定厚度的晶圆片在工艺过程中传递、流片。通常在集成电路封装前，需要从晶圆片背面去除一定厚度的基体材料。这一工艺过程称为晶圆片背面减薄工艺，对应装备就是晶圆片减薄机。通过减薄/研磨的方式对晶圆片衬底进行减薄，改善芯片散热效果，有利于后期封装工艺。
晶圆减薄前，用胶膜片保护晶圆正面，防止减薄过程对晶圆表面损伤。由于从单晶棒切割后的晶圆片边缘有棱角、毛剌、崩边，甚至有裂缝或其它缺陷，并且边缘表面非常粗糙。为了增加切片边缘的机械强度，减少颗粒污染需将上边缘磨削成圆形或其它形式，以减少边缘缺陷，方便后续加工和传递。由于晶圆表面和晶圆边缘之间有倒角形成的α夹角。晶圆表面贴膜过程中，晶圆边缘不可能与胶膜贴得很紧，加上贴膜形成的个别气泡，晶圆减薄过程中研磨形成的颗粒和冷却水的混合物（污水）沿着胶膜和晶圆边缘的缝隙向晶圆表面渗透，污水钻入晶圆表面，特别是小颗粒很难清洗干净，不仅影响测试良率，而且要用大量的水进行清洗。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型晶圆减薄方法，能够防止晶圆减薄过程中产生的颗粒和冷却水的混合物污染晶圆正面，提高测试良率，节省清洗用水。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种新型晶圆减薄方法，具体按以下步骤进行：
步骤1：取聚酰亚氨溶液，再按所取聚酰亚氨溶液质量的20%取聚四氟乙稀，聚四氟乙稀加入聚酰亚氨溶液中，滚动搅拌均匀，形成涂覆液；将涂覆液均匀涂覆在原始晶圆正面以及边缘的倒角上，使涂覆液与原始晶圆片正面以及边缘的倒角紧密粘贴，在60℃温度下烘烤20min，涂覆液硬化形成覆盖层，对原始晶圆片上的芯片实现无缝隙保护；
或者，取聚四氟乙稀UV胶膜，将聚四氟乙稀UV胶膜覆盖于原始晶圆片正面，在50℃温度下烘烤10min，聚四氟乙稀UV胶膜软化后，去除聚四氟乙稀UV胶膜与原始晶圆片边缘倒角之间形成的空隙中的气泡，使聚四氟乙稀UV胶膜紧密粘贴在原始晶圆片正面以及边缘的倒角上，形成覆盖层，对原始晶圆片上的芯片实现无缝隙保护；
步骤2：按现有的粗磨工艺对原始晶圆片进行粗磨；
步骤3：按现有的细磨工艺对粗磨后的原始晶圆片进行细磨；
步骤4：对覆盖层进行光照，使覆盖层裂化；
步骤5：等离子清洗去除裂化的覆盖层，即得减薄后的晶圆。
本发明减薄方法将的有益效果是掺有聚四氟乙稀的聚酰亚氨溶液涂覆于待减薄的晶圆正面，形成防护层，该防护层与晶圆之间不会形成气泡，防护层与晶圆边缘之间贴合紧密，防止晶圆减薄过程中形成的颗粒和冷却水的混合物（污水）沿着胶膜和晶圆边缘的缝隙向晶圆表面渗透，避免减薄过程对晶圆表面的二次污染，提高晶圆减薄质量和测试良率，而且不需要用大量的水进行清洗，每片晶圆可节约140ml水，并为后续压焊工艺提供了良好的基础。
附图说明
图1是现有的晶圆减薄工艺中，晶圆上粘贴减薄胶膜后的剖面示意图。图2减薄后的晶圆剖面示意图。
图3是本发明减薄方法中在原始晶圆片正面由涂覆液形成覆盖层的剖面示意图。
图4是对图3所示晶圆进行光照后，覆盖层裂化的示意图。
图中：1.原始晶圆片，2.减薄胶膜，3.空隙，4.减薄后的晶圆片，5.覆盖层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
现有的晶圆减薄工艺为：贴膜—粗磨—细磨—清洗。贴膜和绷模有手动、自动两种方式。原始晶圆片1的尺寸小于等于6吋时，手动贴膜；原始晶圆片1的尺寸大于等于8吋时，自动贴膜。根据晶圆尺寸大小和封装要求，选择所用胶膜的型号。由于原始晶圆片1表面和原始晶圆片1边缘之间有倒角。在原始晶圆片1表面粘贴减薄胶膜2的过程中，原始晶圆片1边缘与减薄胶膜2不可能贴得很紧，原始晶圆片1边缘与减薄胶膜2之间有空隙3，如图1所示，则会在原始晶圆片1和减薄胶膜2之间形成少量气泡。
贴膜后对原始晶圆片1的背面先进行粗磨。粗磨是采用较快的速度磨削去原始晶圆片1背面多余的硅层，既可降低封装厚度，消除因晶片受热不均而产生的打线时晶片分层现象，又可提高芯片散热能力。粗磨选择6000目～300目的减薄轮，设定粗磨减薄厚度、减薄轮旋转速度和贴膜后的竖向进刀尺寸。晶圆背面朝上，采用真空吸附将晶圆和胶膜固定在减薄机的承片台上，减薄轮安装在承片台上方，通过减薄轮和晶圆背面的相对旋转运动和减薄轮的竖向进刀尺寸，磨削去晶圆背面多余的硅层，安装在晶圆减薄机Z轴方向成一定角度的喷嘴不断喷水，既可冲去磨削下来的硅屑及颗粒，又能降低晶圆在磨片过程产生的温度。
细磨是进一步降低晶圆厚度，消除粗磨的损伤层和应力，使晶圆背面平坦，粗糙度≤10μm，必要时要进行抛光，以进一步消除晶圆减薄过程产生的机械损伤，使晶圆背面的粗糙度≤5μm，减薄后的晶圆片4，如图2所示。
清洗是采用专用晶圆清洗机（二流体清洗机），晶圆在承片台上高速旋转（400r/min～3000r/min），高压纯水通过一定角度的喷嘴喷向晶圆，去除晶圆背面、晶圆正面兰膜上的硅屑及污染物，并用含有氮气的压缩空气吹干。
对原始晶圆片1减薄过程中产生的硅屑、污染物以及冲洗用水会进入原始晶圆片1边缘和减薄胶膜2之间的空隙3内，污染晶圆表面，影响测试良率，而且需要大量的水进行清洗，浪费水资源。
为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种新型晶圆减薄方法，避免减薄过程对晶圆表面的二次污染，提高了晶圆减薄质量，减薄后的晶圆免水清洗，节约水资源。该新型晶圆减薄方法具体按以下步骤进行：
步骤1：取聚酰亚氨溶液，再按所取聚酰亚氨溶液质量的20%取聚四氟乙稀，将聚四氟乙稀加入聚酰亚氨溶液中，放在滚动机上，滚动，搅拌均匀，形成涂覆液；将涂覆液均匀涂覆在原始晶圆片1正面以及边缘的倒角上，使涂覆液与原始晶圆片1正面以及边缘的倒角紧密粘贴，在60℃温度下烘烤20min，涂覆液硬化形成覆盖层5，如图3所示，对原始晶圆片1上的芯片实现无缝隙保护。
或者，取聚四氟乙稀UV胶膜，将聚四氟乙稀UV胶膜覆盖于原始晶圆片1正面，在50℃温度下烘烤10min，聚四氟乙稀UV胶膜软化后，去除聚四氟乙稀UV胶膜与原始晶圆片1边缘倒角之间形成的空隙3中的气泡，使聚四氟乙稀UV胶膜紧密粘贴在原始晶圆片1正面以及边缘的倒角上，形成覆盖层5，见图3，覆盖层5对原始晶圆片1上的芯片实现无缝隙保护；
步骤2：在减薄机上按现有的粗磨工艺要求设定工艺参数，对原始晶圆片1进行粗磨，达到粗磨工艺要求的原始晶圆片1粗磨后的厚度；
步骤3：在减薄机上按现有的细磨工艺要求设定工艺参数，对粗磨后的原始晶圆片1进行细磨，达到细磨工艺要求的晶圆细磨后的厚度和粗糙度，该粗糙度≤10μm；
细磨后，如果有必要需进行抛光，以进一步消除减薄过程对晶圆的机械损伤，使晶圆背面的粗糙度≤5μm；
步骤4：在UV机上进行光照，使晶圆正面的覆盖层5裂化，如图4；
步骤5：在等离子清洗机上，将裂化的覆盖层5清洗去除干净，即得减薄后的晶圆4。
实施例1
取聚酰亚氨溶液，再按所取聚酰亚氨溶液质量的20%取聚四氟乙稀，将聚四氟乙稀加入聚酰亚氨溶液中，放在滚动机上，滚动，搅拌均匀，形成涂覆液；采用涂覆机将涂覆液涂覆于原始晶圆片正面，使涂覆液均匀紧密覆盖在原始晶圆片正面以及边缘的倒角上，在60℃温度下烘烤20min，使涂覆液硬化形成覆盖层，覆盖层对原始晶圆片上的芯片实现无缝隙保护。在减薄机上按现有的粗磨工艺要求设定工艺参数，对原始晶圆片进行粗磨，达到粗磨工艺要求的原始晶圆片粗磨后的厚度；在减薄机上按现有的细磨工艺要求设定工艺参数，对粗磨后的原始晶圆片进行细磨，达到细磨工艺要求的晶圆细磨后的厚度和粗糙度，该粗糙度≤10μm；细磨后，进行抛光使晶圆背面的粗糙度≤5μm，进一步消除减薄过程对晶圆的机械损伤；在UV机上进行光照，使晶圆正面的覆盖层5裂化；在等离子清洗机上，将裂化的覆盖层清洗去除干净，即得减薄后的晶圆。
实施例2
取聚四氟乙稀UV胶膜，将聚四氟乙稀UV胶膜覆盖于原始晶圆片正面以及边缘倒角上，在50℃温度下烘烤10min，聚四氟乙稀UV胶膜软化，去除聚四氟乙稀UV胶膜与原始晶圆片之间的气泡，聚四氟乙稀UV胶膜紧密粘贴在晶圆片正面以及边缘的倒角上，形成覆盖层，覆盖层对原始晶圆片上的芯片实现无缝隙保护；在减薄机上按现有的粗磨工艺要求设定工艺参数，对原始晶圆片进行粗磨，达到粗磨工艺要求的原始晶圆片粗磨后的厚度；在减薄机上按现有的细磨工艺要求设定工艺参数，对粗磨后的原始晶圆片进行细磨，达到细磨工艺要求的晶圆细磨后的厚度和粗糙度，该粗糙度≤10μm；在UV机上进行光照，使晶圆正面的覆盖层裂化；在等离子清洗机上，将裂化的覆盖层清洗去除干净，即得减薄后的晶圆。
上述已经描述了本发明的实施例。然而，应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种修改。

Claims (2)

1.一种新型晶圆减薄方法，其特征在于，具体按以下步骤进行：
步骤1：取聚酰亚氨溶液，再按所取聚酰亚氨溶液质量的20%取聚四氟乙稀，聚四氟乙稀加入聚酰亚氨溶液中，滚动搅拌均匀，形成涂覆液；将涂覆液均匀涂覆在原始晶圆（1）正面以及边缘的倒角上，使涂覆液与原始晶圆片（1）正面以及边缘的倒角紧密粘贴，在60℃温度下烘烤20min，涂覆液硬化形成覆盖层（5），对原始晶圆片（1）上的芯片实现无缝隙保护；
或者，取聚四氟乙稀UV胶膜，将聚四氟乙稀UV胶膜覆盖于原始晶圆片（1）正面，在50℃温度下烘烤10min，聚四氟乙稀UV胶膜软化后，去除聚四氟乙稀UV胶膜与原始晶圆片（1）边缘倒角之间形成的空隙（3）中的气泡，使聚四氟乙稀UV胶膜紧密粘贴在原始晶圆片（1）正面以及边缘的倒角上，形成覆盖层（5），对原始晶圆片（1）上的芯片实现无缝隙保护；
步骤2：按现有的粗磨工艺对原始晶圆片（1）进行粗磨；
步骤3：按现有的细磨工艺对粗磨后的原始晶圆片（1）进行细磨；
步骤4：对覆盖层（5）进行光照，使覆盖层（5）裂化；
步骤5：等离子清洗去除裂化的覆盖层（5），即得减薄后的晶圆。
2.根据权利要求1所述的新型晶圆减薄方法，其特征在于，细磨后，如果有必要需进行抛光，使晶圆背面的粗糙度≤5μm。
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