CN106783719A - 一种不易变形的碳化硅基芯片背面工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体制造工艺技术领域，具体涉及一种不易变形的碳化硅基芯片背面工艺，包括以下步骤：S1、在完成正面工艺的碳化硅基芯片正面旋涂或喷淋粘胶剂；S2、将碳化硅基芯片与高硼硅玻璃衬底或者将碳化硅基芯片与硅酸硼玻璃衬底进行键合；S3、对键合好的碳化硅基芯片完成后续背面工艺；S4、将完成后续背面工艺的碳化硅基芯片与高硼硅玻璃衬底或者碳化硅基芯片与硅酸硼玻璃衬底进行分离。本发明使用和碳化硅热膨胀系数相近的高硼硅玻璃衬底或硅酸硼玻璃衬底作为临时键合载片，不仅对减薄后的碳化硅基芯片提供支撑和保护，更能在高温工艺后不增加翘曲度，从而可以精确控制碳化硅基芯片减薄后的最终厚度和均匀度，进而确保成品率。

Description

一种不易变形的碳化硅基芯片背面工艺
技术领域
本发明属于半导体制造工艺领域，具体涉及一种不易变形的碳化硅基芯片背面工艺。
背景技术
以GaN（氮化镓）和SiC（碳化硅）等为代表的第三代半导体材料，被广泛应用于光电子器件、高功率器件和电力电子器件等领域，以其优异的半导体性能在各个现代工业领域都将发挥重要革新作用，应用前景和市场潜力巨大。GaN和SiC作为一种宽禁带半导体材料，不但击穿电场强度高、热稳定性好，还具有载流子饱和漂移速度高、热导率高等特点，可以用来制造各种耐高温的高频、高效大功率器件，应用于Si器件难以胜任的场合。随着半导体技术的发展，为了进一步获得更佳的性能和可靠性，芯片厚度的超薄化以及背面通孔接地和金属化是目前的一个趋势,其具有很多优点，如减少接地电阻和电感、保证芯片焊接时背面的良好接触性和提高散热效率进而提高性能和可靠性。由于GaN目前只有小尺寸衬底（两寸以下）而且SiC的散热性良好和与GaN的晶格系数较近，3寸以上的GaN高功率器件通常使用碳化硅基的GaN外延片。
高功率碳化硅基芯片的背面工艺一般包括衬底键合、背面减薄、光刻、通孔蚀刻、背面金属化和切割道光刻/金属蚀刻等步骤。当芯片减薄至100μm甚至更薄时，很容易发生碎片，并且由于应力的原因芯片会发生弯曲变形无法操作。为了解决这种薄芯片的支撑和传输问题，临时键合再分离法是业界通常采用的工艺方法之一，其主要原理就是将芯片临时键合在直径相仿的载片上，利用该载片来实现对薄芯片的支撑和传输，同时可以防止薄芯片变形，在完成相关工艺后再将载片从薄芯片上解离。碳化硅基芯片与载片衬底的键合工艺以及背面光刻、通孔蚀刻、金属化以及切割道光刻等工艺一般都需在高温下完成（有时会超过200摄氏度），在这样的高温下，现有的临时键合衬底材料，如蓝宝石，还是容易造成碳化硅基芯片的翘曲、变形，而翘曲、变形容易引起机台真空平台的吸附异常问题和光刻工艺的聚焦显影问题，导致上述背面工艺的失败。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不易变形的碳化硅基芯片背面工艺，该方法可以很好地解决现有临时键合衬底材料容易造成碳化硅基芯片的翘曲、变形的问题。
为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种不易变形的碳化硅基芯片背面工艺，包括以下步骤：
S1、在完成正面工艺的碳化硅基芯片正面旋涂或喷淋粘胶剂；
S2、将碳化硅基芯片与高硼硅玻璃衬底或者将碳化硅基芯片与硅酸硼玻璃衬底进行键合；
S3、对键合好的碳化硅基芯片完成后续背面工艺；
S4、将完成后续背面工艺的碳化硅基芯片与高硼硅玻璃衬底或者碳化硅基芯片与硅酸硼玻璃衬底进行分离。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：使用和碳化硅热膨胀系数相近的高硼硅玻璃衬底或硅酸硼玻璃衬底作为临时键合载片，不仅对减薄后的碳化硅基芯片提供支撑和保护，更能在高温键合、光刻和蚀刻工艺后不增加翘曲度，从而可以精确控制碳化硅基芯片减薄后的最终厚度和均匀度，以及双面或红外线背面对准光刻和单面光刻的精准度，进而确保成品率；而且其硬度高、耐磨损、抗沾污性强，可以多次循环使用，节约成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种实施例的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。
高硼硅玻璃和硅酸硼玻璃都为热膨胀系数与碳化硅相近的材料，二者作为临时键合载片的工艺参数相近，可以相互替换，因此本实施例只以高硼硅玻璃为例。
本实施例提供一种不易变形的碳化硅基芯片背面工艺，采用双面磨光平整度小于5um的156mm高硼硅玻璃（Pyrex玻璃）衬底作为载片。首先将完成正面工艺的150mm的碳化硅基芯片和高硼硅玻璃衬底放在浓度为10%盐酸溶液中漂洗，漂洗的时间为30s；再用去离子水清洗，用氮气吹干，并放在烘箱中烘干水分，保证表面清洁干燥。如图1所示，后续步骤如下：
S1、在完成正面工艺的碳化硅基芯片正面旋涂粘胶剂，转速为600转/秒，加速度为2000转/秒，旋涂时间为90秒，胶层厚度约为16μm，烘烤固化温度180摄氏度，时间3分钟，然后室温下自然冷却；
S2、将碳化硅基芯片与高硼硅玻璃衬底放入键合机进行键合，键合温度为180摄氏度，键合时间为5分钟，真空度为100mbar，键合力为1000N；
S3、键合好后的碳化硅基芯片在高硼硅玻璃衬底的支撑下完成背面减薄、光刻、背孔刻蚀、电镀、和切割道光刻/金属刻蚀等通常的背面工艺步骤，其温度可达200摄氏度；
S4、将完成后续背面工艺的碳化硅基芯片与高硼硅玻璃衬底放入解键合机进行分离，随后将碳化硅基芯片清洗干净并烘干。
进一步的，粘胶剂为热敏感型粘合材料、光敏感型粘材料或溶剂溶解型粘合剂。
进一步的，粘胶剂的厚度大于碳化硅基芯片正面电路高度，一般为10μm。
进一步的，步骤S4中采用化学溶剂解离法、低温加热或紫外照射解离的方法将碳化硅基芯片与高硼硅玻璃衬底分离。
进一步的，高硼硅玻璃衬底的尺寸大于或等于碳化硅基芯片的尺寸。
进一步的，高硼硅玻璃衬底的厚度为1000微米。
以上实施例仅表示本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。因此本发明的保护范围应该以权利要求为准。

Claims (7)

1.一种不易变形的碳化硅基芯片背面工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在完成正面工艺的碳化硅基芯片正面旋涂或喷淋粘胶剂；
S2、将碳化硅基芯片与高硼硅玻璃衬底或者将碳化硅基芯片与硅酸硼玻璃衬底进行键合；
S3、对键合好的碳化硅基芯片完成后续背面工艺；
S4、将完成后续背面工艺的碳化硅基芯片与高硼硅玻璃衬底或者碳化硅基芯片与硅酸硼玻璃衬底进行分离。
2.根据权利要求1所述的不易变形的碳化硅基芯片背面工艺，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：将完成正面工艺的碳化硅基芯片，以及高硼硅玻璃衬底或硅酸硼玻璃衬底放在盐酸溶液中漂洗，再用去离子水清洗，用氮气吹干，并放在烘箱中烘干水分。
3.根据权利要求1所述的不易变形的碳化硅基芯片背面工艺，其特征在于，所述粘胶剂为热敏感型粘合材料、光敏感型粘材料或溶剂溶解型粘合剂。
4.根据权利要求1或3所述的不易变形的碳化硅基芯片背面工艺，其特征在于，所述粘胶剂的厚度大于碳化硅基芯片正面电路高度。
5.根据权利要求1所述的不易变形的碳化硅基芯片背面工艺，其特征在于，所述步骤S4中采用化学溶剂解离法、低温加热或紫外照射解离的方法将碳化硅基芯片与高硼硅玻璃衬底或硅酸硼玻璃衬底分离。
6.根据权利要求1所述的不易变形的碳化硅基芯片背面工艺，其特征在于，所述高硼硅玻璃衬底或硅酸硼玻璃衬底的尺寸大于或等于碳化硅基芯片的尺寸。
7.根据权利要求1所述的不易变形的碳化硅基芯片背面工艺，其特征在于，所述高硼硅玻璃衬底或硅酸硼玻璃衬底的厚度为500-2000微米。
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