CN107749391A - 一种半导体晶圆高效精度减薄方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体晶圆高效精度减薄方法，包括以下步骤：提供半导体晶圆，利用激光对晶圆边缘进行修整，去除圆角处部分材料形成弧线形倒角，该弧线形倒角底端距圆角弧顶的距离为圆角倒角半径，该弧线形倒角顶端距圆角结束端的距离为圆角倒角半径，该弧线形倒角所在圆圆心低于晶圆中心面；将涂覆液均匀涂覆在半导体晶圆正面以及边缘的倒角上，使涂覆液与半导体晶圆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，对半导体晶圆上的芯片实现无缝隙保护；按现有的粗磨工艺对半导体晶圆进行粗磨；按现有的粗磨工艺对半导体晶圆进行精磨；用等离子水清洗去除裂化的覆盖层，即得减薄后的半导体晶圆。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种半导体晶圆高效精度减薄方法。
背景技术
随着半导体工业的快速发展，半导体产业界对半导体晶圆的直径要求越来越大，厚度越来越薄，精度要求越来越高。这就使得传统的采用研磨抛光机来进行大直径半导体晶圆减薄的方法不能满足快速发展的半导体工业的需要。传统的研磨抛光方法，在初始加工阶段，采用游离颗粒进行研磨尽量去除较大的余量厚度，当厚度减小到一定值时，采用小直径游离磨料的抛光方法直到减薄到规定尺寸。这种加工方法在初始的研磨阶段留下了较大的划痕以及亚表面损伤层厚度，要借助于后续的抛光方法尽量减少这些划痕和损伤层，并达到规定的晶圆厚度。后续的抛光方法由于不能精确控制进给深度及压力，在半导体晶圆达到数十微米时，非常容易产生裂片、碎片、划伤等加工缺陷，导致废片的产生。由于大直径半导体晶圆价格昂贵，尤其是加工到一定厚度，又凝聚了企业大量的前期加工成本，一旦产生废片，会导致企业的利润大打折扣。企业为了减少这种精减薄阶段的加工缺陷的产生，采用极低的去除率来最终达到减薄的厚度。这样虽然减少了废片率，但是大大延长了加工时间，成本增加，也导致企业的利润下滑。因此，这种传统的游离磨料研磨抛光方法越来越不能满足快速发展的半导体工业发展的需要。
发明内容
本发明旨在提供了一种半导体晶圆高效精度减薄方法。
本发明提供如下技术方案：
一种半导体晶圆高效精度减薄方法，包括以下步骤：
(1)提供半导体晶圆，利用激光对晶圆边缘进行修整，去除圆角处部分材料形成弧线形倒角，该弧线形倒角底端距圆角弧顶的距离为圆角倒角半径，该弧线形倒角顶端距圆角结束端的距离为圆角倒角半径，该弧线形倒角所在圆圆心低于晶圆中心面；
(2)将涂覆液均匀涂覆在半导体晶圆正面以及边缘的倒角上，使涂覆液与半导体晶圆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，对半导体晶圆上的芯片实现无缝隙保护；
(3)按现有的粗磨工艺对半导体晶圆进行粗磨，砂轮进入磨削阶段，砂轮向下进给速率为3.5μm/s-4μm/s，砂轮主轴转速为1800-5000r/min，工件转速为60-300r/min，半导体晶圆每转磨削深度为700-960nm，当半导体晶圆的厚度为X+30μm时，X为目标厚度，磨削结束；再进行光磨5-8s；
(4)按现有的粗磨工艺对半导体晶圆进行精磨，砂轮转速5000rpm-5500rpm，砂轮进给速度为0.8μm/s-1.0μm/s，半导体晶圆每转的磨削深度为185-240nm，当半导体晶圆的厚度为X+10μm时结束；接近延性域磨削，当半导体晶圆达到目标厚度时结束整个过程；再进行光磨3s；
(5)用等离子水清洗去除裂化的覆盖层，即得减薄后的半导体晶圆。
所述半导体晶圆的硬度在25GPa以下。
所述半导体晶圆的直径在18英寸以下。
所述磨削砂轮的磨料为金刚石，颗粒的平均直径小于4μm，对应的粒度大于#10000。
所述涂覆液是取聚酰亚氨溶液，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，滚动搅拌均匀，即得所述涂覆液。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明预先将晶圆的边缘修整，可避免磨削过程中晶圆边缘出现尖角产生崩边；采用分段磨削方法可充分去除前道磨削过程引起的损伤，提高磨削晶圆的磨削质量和强度，从而可实现100μm以下超薄晶圆的磨削减薄；将涂覆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。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一种半导体晶圆高效精度减薄方法，包括以下步骤：
(1)提供半导体晶圆，利用激光对晶圆边缘进行修整，去除圆角处部分材料形成弧线形倒角，该弧线形倒角底端距圆角弧顶的距离为圆角倒角半径，该弧线形倒角顶端距圆角结束端的距离为圆角倒角半径，该弧线形倒角所在圆圆心低于晶圆中心面；
(2)将涂覆液均匀涂覆在半导体晶圆正面以及边缘的倒角上，使涂覆液与半导体晶圆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，对半导体晶圆上的芯片实现无缝隙保护；
(3)按现有的粗磨工艺对半导体晶圆进行粗磨，砂轮进入磨削阶段，砂轮向下进给速率为3.5μm/s-4μm/s，砂轮主轴转速为1800-5000r/min，工件转速为60-300r/min，半导体晶圆每转磨削深度为700-960nm，当半导体晶圆的厚度为X+30μm时，X为目标厚度，磨削结束；再进行光磨5-8s；
(4)按现有的粗磨工艺对半导体晶圆进行精磨，砂轮转速5000rpm-5500rpm，砂轮进给速度为0.8μm/s-1.0μm/s，半导体晶圆每转的磨削深度为185-240nm，当半导体晶圆的厚度为X+10μm时结束；接近延性域磨削，当半导体晶圆达到目标厚度时结束整个过程；再进行光磨3s；
(5)用等离子水清洗去除裂化的覆盖层，即得减薄后的半导体晶圆。
所述半导体晶圆的硬度在25GPa以下。
所述半导体晶圆的直径在18英寸以下。
所述磨削砂轮的磨料为金刚石，颗粒的平均直径小于4μm，对应的粒度大于#10000。
所述涂覆液是取聚酰亚氨溶液，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，滚动搅拌均匀，即得所述涂覆液。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于所述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是所述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种半导体晶圆高效精度减薄方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)提供半导体晶圆，利用激光对晶圆边缘进行修整，去除圆角处部分材料形成弧线形倒角，该弧线形倒角底端距圆角弧顶的距离为圆角倒角半径，该弧线形倒角顶端距圆角结束端的距离为圆角倒角半径，该弧线形倒角所在圆圆心低于晶圆中心面；
(2)将涂覆液均匀涂覆在半导体晶圆正面以及边缘的倒角上，使涂覆液与半导体晶圆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，对半导体晶圆上的芯片实现无缝隙保护；
(3)按现有的粗磨工艺对半导体晶圆进行粗磨，砂轮进入磨削阶段，砂轮向下进给速率为3.5μm/s-4μm/s，砂轮主轴转速为1800-5000r/min，工件转速为60-300r/min，半导体晶圆每转磨削深度为700-960nm，当半导体晶圆的厚度为X+30μm时，X为目标厚度，磨削结束；再进行光磨5-8s；
(4)按现有的粗磨工艺对半导体晶圆进行精磨，砂轮转速5000rpm-5500rpm，砂轮进给速度为0.8μm/s-1.0μm/s，半导体晶圆每转的磨削深度为185-240nm，当半导体晶圆的厚度为X+10μm时结束；接近延性域磨削，当半导体晶圆达到目标厚度时结束整个过程；再进行光磨3s；
(5)用等离子水清洗去除裂化的覆盖层，即得减薄后的半导体晶圆。
2.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆高效精度减薄方法，其特征在于：所述半导体晶圆的硬度在25GPa以下。
3.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆高效精度减薄方法，其特征在于：所述半导体晶圆的直径在18英寸以下。
4.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆高效精度减薄方法，其特征在于：所述磨削砂轮的磨料为金刚石，颗粒的平均直径小于4μm，对应的粒度大于#10000。
5.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆高效精度减薄方法，其特征在于：所述涂覆液是取聚酰亚氨溶液，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，滚动搅拌均匀，即得所述涂覆液。
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