CN111482849A - 一种减少晶圆厚度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种减少晶圆厚度的方法，包括以下步骤：(1)提供待减薄的半导体晶圆；(2)在砂轮转速3000～5000rmp下，对所述晶圆进行粗磨；(3)在砂轮转速3000～5000rmp下，对所述粗磨后的晶圆进行精磨，所述精磨的砂轮转速大于所述粗磨的砂轮转速；(4)对精磨后的晶圆进行湿法蚀刻，湿法蚀刻液为硝酸、氢氟酸、冰乙酸组成的混合酸液，混合酸液刻蚀的温度为‑10～‑15℃。本发明方法在研磨阶段，先进行粗磨然后进行精磨，并且精磨的砂轮转速大于粗磨的砂轮转速，在精磨后可以减少晶圆的内应力，并且使得精磨的切割边光滑平整，本发明的方法得到的减薄厚度的晶圆的崩裂率低，晶圆光滑，晶圆的应力小。

Description

一种减少晶圆厚度的方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种减少晶圆厚度的方法。
背景技术
在半导体制造领域中，当在器件晶圆的正面制备好器件结构后，需要对器件晶圆的背面进行减薄，由于减薄的晶圆可以有利于封装、有效传输光线等，所以，晶圆减薄工艺成为半导体制造领域例如集成电路领域中的一道重要的工序。
目前，芯片制造普遍是通过光刻工艺来实现，再通过化学试剂进行湿法蚀刻来进行晶圆的减薄。其工艺流程需要显影液、定影液以及大量的酸试剂进行酸腐蚀硅片，来达到一定要求的沟槽深度，化学试剂用量大，对环境造成污染；而且作业环境比较苛刻，且生产周期较长，生产成本加大，效率低下。
申请号为201410265367.6的中国发明专利公开了一种超薄晶圆减薄方法，包括下列步骤：提供待减薄晶圆；对待减薄晶圆边缘圆角进行修整，以防止磨削过程产生崩边现象；对所述晶圆背面进行磨削减薄直至目标厚度。磨削过程采用分段式，即先后进行粗磨和精磨，此方法可充分去除前道磨削引起的损伤。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种减少晶圆厚度的方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种减少晶圆厚度的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)提供待减薄的半导体晶圆；
(2)在砂轮转速3000～5000rmp下，对所述晶圆进行粗磨，所述粗磨的目标深度占晶圆总的减薄厚度的76～84％；
(3)在砂轮转速3000～5000rmp下，对所述粗磨后的晶圆进行精磨，所述精磨的砂轮转速大于所述粗磨的砂轮转速，所述精磨的目标深度占晶圆总的减薄厚度的15～20％；
(4)对精磨后的晶圆进行湿法蚀刻，湿法蚀刻液为硝酸、氢氟酸、冰乙酸组成的混合酸液，混合酸液刻蚀的温度为-10～-15℃，刻蚀深度占晶圆总的减薄厚度的0.9％～5％。
所述方法先用研磨的方法去掉大部分晶圆，之后用非常少的刻蚀液来进行湿法刻蚀，从而降低了成本，减少了作业时间，在保证晶圆表面光洁度的前提下高效完成晶圆减薄。
所述方法在研磨阶段，先进行粗磨然后进行精磨，并且精磨的砂轮转速大于粗磨的砂轮转速，在精磨后可以减少晶圆的内应力，并且使得精磨的切割边光滑平整。
优选地，所述精磨的目标深度为100～200nm。
更优选地，所述精磨的目标深度为150～200nm。
发明人通过对本发明的减少晶圆厚度的方法得到的晶圆的内应力进行检测实验后统计发现，在精磨的目标深度在50～200nm的范围内，随着精磨目标深度的增大，晶圆的内应力越小，且在小于100nm的范围内，得到的晶圆的内应力较大，影响晶圆的正常使用，在150～200nm的范围内，晶圆的晶圆的内应力比较小，使用效果好，当精磨的目标深度超过200nm后，会影响步骤(4)的刻蚀的效果。
优选地，所述刻蚀的深度为10～50nm。
发明人通过对本发明的减少晶圆厚度的方法得到的晶圆的内应力进行检测实验后统计发现，刻蚀的深度小于10nm时，得到的晶圆的内应力较大，影响晶圆的正常使用，在10～50nm的范围内，晶圆的晶圆的内应力比较小，使用效果好。
优选地，所述粗磨的目标深度为800nm。
优选地，所述精磨的砂轮进给速率为0.8～1μm/s，在进行精磨之前，在砂轮进给速率为0.8μm/s的条件下打磨所述粗磨造成的崩裂。
优选地，所述粗磨的砂轮进给速率为3.0μm/s。
优选地，所述粗磨时的砂轮转速为3000～4500rmp，所述精磨时的砂轮转速为5000rmp。
优选地，所述粗磨的目标深度为800nm，所述精磨的目标深度为200nm，所述刻蚀的深度为50nm。
优选地，所述粗磨的砂轮的粗糙度大于所述精磨的砂轮的粗糙度。
优选地，所述刻蚀液中硝酸、氢氟酸、冰乙酸的体积比为7:2:1，所述湿法刻蚀的时间为10min。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种减少晶圆厚度的方法，本发明方法先用研磨的方法去掉大部分晶圆，之后用非常少的刻蚀液来进行湿法刻蚀，从而降低了成本，减少了作业时间，在保证晶圆表面光洁度的前提下高效完成晶圆减薄；本发明方法在研磨阶段，先进行粗磨然后进行精磨，并且精磨的砂轮转速大于粗磨的砂轮转速，在精磨后可以减少晶圆的内应力，并且使得精磨的切割边光滑平整，本发明的方法得到的减薄厚度的晶圆的崩裂率低，晶圆光滑，晶圆的应力小。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
作为本发明实施例的一种减少晶圆厚度的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)提供待减薄的半导体晶圆；
(2)在砂轮转速3000rmp下，对所述晶圆进行粗磨，所述粗磨的目标深度为800nm，所述粗磨的砂轮进给速率为3.0μm/s；
(3)在砂轮转速3500rmp下，对所述粗磨后的晶圆进行精磨，所述精磨的目标深度为200nm，所述精磨的砂轮进给速率为1μm/s，在进行精磨之前，在砂轮进给速率为0.8μm/s的条件下打磨所述粗磨造成的崩裂；
(4)对精磨后的晶圆进行湿法蚀刻，湿法蚀刻液为硝酸、氢氟酸、冰乙酸组成的混合酸液，混合酸液刻蚀的温度为-10～-15℃，刻蚀深度为50nm，所述刻蚀液中硝酸、氢氟酸、冰乙酸的体积比为7:2:1，所述湿法刻蚀的时间为10min。
实施例2
作为本发明实施例的一种减少晶圆厚度的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)提供待减薄的半导体晶圆；
(2)在砂轮转速4000rmp下，对所述晶圆进行粗磨，所述粗磨的目标深度为800nm，所述粗磨的砂轮进给速率为3.0μm/s；
(3)在砂轮转速4500rmp下，对所述粗磨后的晶圆进行精磨，所述精磨的目标深度为200nm，所述精磨的砂轮进给速率为1μm/s，在进行精磨之前，在砂轮进给速率为0.8μm/s的条件下打磨所述粗磨造成的崩裂；
(4)对精磨后的晶圆进行湿法蚀刻，湿法蚀刻液为硝酸、氢氟酸、冰乙酸组成的混合酸液，混合酸液刻蚀的温度为-10～-15℃，刻蚀深度为50nm，所述刻蚀液中硝酸、氢氟酸、冰乙酸的体积比为7:2:1，所述湿法刻蚀的时间为10min。
实施例3
作为本发明实施例的一种减少晶圆厚度的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)提供待减薄的半导体晶圆；
(2)在砂轮转速4500rmp下，对所述晶圆进行粗磨，所述粗磨的目标深度为800nm，所述粗磨的砂轮进给速率为3.0μm/s；
(3)在砂轮转速5000rmp下，对所述粗磨后的晶圆进行精磨，所述精磨的目标深度为200nm，所述精磨的砂轮进给速率为1μm/s，在进行精磨之前，在砂轮进给速率为0.8μm/s的条件下打磨所述粗磨造成的崩裂；
(4)对精磨后的晶圆进行湿法蚀刻，湿法蚀刻液为硝酸、氢氟酸、冰乙酸组成的混合酸液，混合酸液刻蚀的温度为-10～-15℃，刻蚀深度为50nm，所述刻蚀液中硝酸、氢氟酸、冰乙酸的体积比为7:2:1，所述湿法刻蚀的时间为10min。
实施例4
作为本发明实施例的一种减少晶圆厚度的方法，本实施例和实施例3的唯一区别为：步骤(3)中所述精磨的目标深度为150nm。
实施例5
作为本发明实施例的一种减少晶圆厚度的方法，本实施例和实施例3的唯一区别为：步骤(3)中所述精磨的目标深度为120nm。
实施例6
作为本发明实施例的一种减少晶圆厚度的方法，本实施例和实施例3的唯一区别为：步骤(3)中所述精磨的目标深度为100nm。
实施例7
作为本发明实施例的一种减少晶圆厚度的方法，本实施例和实施例3的唯一区别为：步骤(4)中所述刻蚀深度为35nm。
实施例8
作为本发明实施例的一种减少晶圆厚度的方法，本实施例和实施例3的唯一区别为：步骤(4)中所述刻蚀深度为20nm。
实施例9
作为本发明实施例的一种减少晶圆厚度的方法，本实施例和实施例3的唯一区别为：步骤(4)中所述刻蚀深度为10nm。
对比例1
作为本发明对比例的一种减少晶圆厚度的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)提供待减薄的半导体晶圆；
(2)在砂轮转速2500rmp下，对所述晶圆进行粗磨，所述粗磨的目标深度为800nm，所述粗磨的砂轮进给速率为3.0μm/s；
(3)在砂轮转速2500rmp下，对所述粗磨后的晶圆进行精磨，所述精磨的目标深度为200nm，所述精磨的砂轮进给速率为1μm/s，在进行精磨之前，在砂轮进给速率为0.8μm/s的条件下打磨所述粗磨造成的崩裂；
(4)对精磨后的晶圆进行湿法蚀刻，湿法蚀刻液为硝酸、氢氟酸、冰乙酸组成的混合酸液，混合酸液刻蚀的温度为-10～-15℃，刻蚀深度为50nm，所述刻蚀液中硝酸、氢氟酸、冰乙酸的体积比为7:2:1，所述湿法刻蚀的时间为10min。
对比例2
作为本发明对比例的一种减少晶圆厚度的方法，本对比例与实施例3的唯一区别为：步骤(3)中所述精磨的目标深度为50nm。
对比例3
作为本发明对比例的一种减少晶圆厚度的方法，本对比例与实施例3的唯一区别为：步骤(4)中所述刻蚀深度为5nm。
实验例1
对本实施例1-3和对比例1的方法的应用效果进行统计，统计所述方法应用时，晶圆的内壁的崩裂比率，结果如表1所示。
表1本实施例1-3和对比例1的方法的晶圆的内壁的崩裂比率
减薄方法 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
崩裂比率 40％ 10％ 0.1-0.5％ 75％
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种减少晶圆厚度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)提供待减薄的半导体晶圆；
(2)在砂轮转速3000～5000rmp下，对所述晶圆进行粗磨，所述粗磨的目标深度占晶圆总的减薄厚度的76～84％；
(3)在砂轮转速3000～5000rmp下，对所述粗磨后的晶圆进行精磨，所述精磨的砂轮转速大于所述粗磨的砂轮转速，所述精磨的目标深度占晶圆总的减薄厚度的15～20％；
(4)对精磨后的晶圆进行湿法蚀刻，湿法蚀刻液为硝酸、氢氟酸、冰乙酸组成的混合酸液，混合酸液刻蚀的温度为-10～-15℃，刻蚀深度占晶圆总的减薄厚度的0.9％～5％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述精磨的目标深度为150～200nm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蚀的深度为10～50nm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粗磨的目标深度为800nm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述精磨的砂轮进给速率为0.8～1μm/s，在进行精磨之前，在精磨的砂轮进给速率为0.8μm/s的条件下打磨所述粗磨造成的崩裂。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粗磨的砂轮进给速率为3.0μm/s。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粗磨时的砂轮转速为3000～4500rmp，所述精磨时的砂轮转速为5000rmp。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粗磨的目标深度为800nm，所述精磨的目标深度为200nm，所述刻蚀的深度为50nm。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粗磨的砂轮的粗糙度大于所述精磨的砂轮的粗糙度。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蚀液中硝酸、氢氟酸、冰乙酸的体积比为7:2:1，所述湿法刻蚀的时间为10min。
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