CN111599742B - 一种基于石墨的临时键合和解键方法 - Google Patents

一种基于石墨的临时键合和解键方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于石墨的临时键合和解键方法，该方法包括以下步骤：步骤1、提供一载片，在所述载片的正面规则的开一定形状的槽。步骤2、在所述载片的槽中放置石墨。步骤3、将载片正面和器件晶圆上设置键合胶。步骤4、将器件晶圆正面与载片正面进行键合，得到临时晶圆键合对。步骤5、对加工后的临时晶圆键合对，对器件晶圆背面进行加工。步骤6、将器件晶圆正面与载片正面进行解键合，将器件晶圆与载片进行分离。本发明的方法能够直接对键合层加热，实现快速键合，在低温加热下快速进行解键。

Description

一种基于石墨的临时键合和解键方法
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，涉及一种临时键合和解键方法，具体地说，涉及一种基于石墨的临时键合和解键方法。
背景技术
在高级半导体制造工艺中，半导体晶圆制程对缩小特征尺寸和引入全尺寸3D集成需求高涨，晶圆越来越薄。而为了让晶圆越来越薄的代价就是它们会变得十分地脆弱，同时这些晶圆也会因为太薄变得非常容易弯曲，保证它的精度成为了一个很困难的任务。而临时键合技术被提出来去解决这个问题，就是将要处理的晶圆先临时使用粘合剂黏贴在一个比较厚的载体晶圆上，这样相当于无形之中增加了加工晶圆的厚度，方便于后续的加工。再完成后续的加工之后，使用简易的方式将超薄晶圆从载体晶圆上剥离出来，这个过程也叫做解键合。这个过程需要保证超薄晶圆在剥离的时候，它不会遭受到损坏。
部分键合胶的键合过程，需要高温烘烤等特殊工序。在键合胶溶解时，需要通过溶剂浸泡来溶解键合胶，或是通过激光照射形成局部高温使键合胶汽化分解。由于键合需要较高的温度，有些超薄晶圆无法接受高温处理。加工复杂且效率低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种的临时键合和解键方法，该方法能够直接加热键合层，能够快速键合，快速进行键合和解键，防止加工后的薄片晶圆损坏。
其具体技术方案为：
一种基于石墨的临时键合和解键合方法，包括以下步骤：
步骤1、提供一载片，在所述载片的正面规则的开一定形状的槽。
步骤2、在所述载片的槽中放置石墨。
步骤3、将载片正面和器件晶圆上设置键合胶。
步骤4、将器件晶圆正面与载片正面进行键合，得到临时晶圆键合对。
步骤5、对加工后的临时晶圆键合对，对器件晶圆背面进行加工。
步骤6、将器件晶圆正面与载片正面进行解键合，将器件晶圆与载片进行分离。
进一步，步骤1中，所述载片的材料优选使用玻璃。
进一步，步骤1中，所述载片直径需大于器件晶圆的直径0.1mm。
进一步，步骤1中的槽深需大于0.8 mm。
进一步，步骤1中，载片开槽的宽度为0.5mm~1mm。
进一步，步骤1中，载片开槽通过刻蚀进行制作。
进一步，步骤1中，载片开槽面积占整体载片面积的50%~60%。
进一步，步骤2中，载片的槽中放置的石墨高度不能超过载片槽深。
进一步，步骤2中，载片的槽中放置的石墨粉直径不能超过30μm。
进一步，步骤3中的键合胶采用聚碳酸亚丙酯和光致产酸剂混合而成，
再进一步，键合胶中优选使用20wt%的聚碳酸亚丙酯，光致产酸剂优选5wt%的4-异丙基-4'-甲基二苯基碘离子四(五氟苯基)硼酸盐。
进一步，步骤3中，设置键合胶时，需要对设置在设置键合胶后的器件晶圆与载片进行加热，将键合胶设置平整，优选加热温度为25°，加热时间优选25分钟。
进一步，步骤4中使用热压的方法进行键合，加热温度优选130°，加热时间优选5分钟，压力优选10N。
进一步，步骤5中，器件背面工艺包括减薄工艺、刻蚀工艺、物理气相沉积、、清洗工艺中的一种或多种。
进一步，步骤6中，解键和加热使用微波进行加热，加热温度优选使用180°，加热时间优选5分钟。
进一步，步骤6中，加热后的键合胶变为液体，可以使用机械滑移等方式轻松使晶圆与载片分离。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明利用微波加热，直接对键合层进行快速加热，使得加热更加快速均匀，实现快速键合，同时能够使器件晶圆再相对较低温的情况下快速进行解键。
附图说明
图1为本发明第一种实施例提供的部分临时键合结构的横截面示意图；
图2为本发明第二种实施例提供的部分临时键合结构的横截面示意图；
图3为本发明实施例提供的部分临时键合结构的俯视示意图；
其中，1-器件晶圆；2-键合胶；3-石墨；4-载片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方案对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
如图1和图2所示，本发明提供的一种晶圆临时键合和解键合方法，包括：
步骤1、提供一载片，在所述载片的正面规则的开一定形状的槽。
步骤2、在所述载片的槽中放置石墨。
步骤3、将载片正面和器件晶圆上设置键合胶。
步骤4、将器件晶圆正面与载片正面进行键合，得到临时晶圆键合对。
步骤5、对加工后的临时晶圆键合对，对器件晶圆背面进行加工。
步骤6、将器件晶圆正面与载片正面进行解键合，将器件晶圆与载片进行分离。
优选的，所述载片4的材料优选使用玻璃，玻璃具有良好的物理和化学特性，具有良好的透光性，红外光可以穿过玻璃。通过红外光可以直接检测键合层的温度，使温度得到更好的控制。载片的直径需至少大于器件晶圆的直径0.1mm，载片需要为键合胶提供良好的附着面，为器件晶圆提供可靠的支撑。
本实施例中的载片4的正面上设置了槽，槽深需大于0.8 mm，宽度为0.5mm~1mm。且槽面积占整体载片面积的50%~60%。开槽的截面形状如图1、图2所示。槽分布如图3所示。载片开槽可以通过刻蚀进行制作。槽中要放置石墨粉，石墨粉需要聚集一定的量，才能更好的进行发热，为键合胶提供良好的热源。石墨粉的直径不超过30μm可更好实现的聚集。槽中的石墨粉的高度不能超过槽深，可以在石墨表面加导热胶，放置石墨扬尘，对器件晶圆加工环境造成污染。
本实施例中，所述键合胶优选使用20wt%的聚碳酸亚丙酯，光致产酸剂优选5wt%的4-异丙基-4'-甲基二苯基碘离子四(五氟苯基)硼酸盐。键合胶在加入光致产酸剂后，可以在保持原有键合强度的同时，有效降低键合胶整体的分解温度。此光致产酸剂能在无紫外线光照的情况下，在200摄氏度开始产生大量的酸性物质，而在加入了紫外线光照之后，可以在100℃就开始慢慢地产酸，在产酸剂里加入铜粉作为催化剂也能够降低产酸剂开始产酸的温度。
设置键合胶时，需要对设置在设置键合胶后的器件晶圆与载片进行加热，将键合胶设置平整，优选加热温度为25°，加热时间优选25分钟。在25°时键合胶较为软化，可以方便变形加工。
本实施例中，优选使用热压的方法进行键合，加热温度优选130°，加热时间优选5分钟，压力优选10N。热压时需控制键合层厚度，键合后的键合强度可以达到50kg。
优选的，所述器件背面工艺包括减薄工艺、刻蚀工艺、物理气相沉积、清洗工艺中的一种或多种。
本实施例中，解键和加热使用微波进行加热。微波虽然本身不会产生热量，但是一旦集中起来辐射到可以吸收微波的物体上就会使得物体内的极性分子进行剧烈的运动，产生了与摩擦相似的情况，因此物体就如宏观上所观察的一样被加热，产生一定的热量。晶圆和玻璃有良好的透波性，石墨可以很好的吸收微波产生热量。在微波加热时，石墨会快速发热，同时将热量传给键合层，促进键合层分解。加热温度优选使用180°，加热时间优选5分钟。加热后的键合胶变为液体，可以使用机械滑移等方式轻松使晶圆与载片分离
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于石墨的临时键合和解键方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1、提供一载片，在所述载片的正面规则的开一定形状的槽； 步骤2、在所述载片的槽中放置石墨； 步骤3、将载片正面和器件晶圆上设置键合胶； 步骤4、将器件晶圆正面与载片正面进行键合，得到临时晶圆键合对； 步骤5、对加工后的临时晶圆键合对，对器件晶圆背面进行加工； 步骤6、将器件晶圆正面与载片正面进行解键合，将器件晶圆与载片进行分离。
2.根据权利要求1所述的基于石墨的临时键合和解键方法，其特征在于，步骤1中所述载片的材料使用玻璃。
3.根据权利要求1所述的基于石墨的临时键合和解键方法，其特征在于，步骤1中所述载片开槽的宽度为0.5mm~1mm。
4.根据权利要求1所述的基于石墨的临时键合和解键方法，其特征在于，步骤1中所述载片开槽通过刻蚀进行制作。
5.根据权利要求1所述的基于石墨的临时键合和解键方法，其特征在于，步骤1中所述载片开槽面积占整体载片面积的50%~60%。
6.根据权利要求1所述的基于石墨的临时键合和解键方法，其特征在于，步骤2中载片的槽中放置的石墨高度不能超过载片槽深。
7.根据权利要求1所述的基于石墨的临时键合和解键方法，其特征在于，步骤2中载片的槽中放置的石墨粉直径不能超过30μm。
8.根据权利要求1所述的基于石墨的临时键合和解键方法，其特征在于，步骤3中的键合胶采用聚碳酸亚丙酯和光致产酸剂混合而成。
9.根据权利要求1所述的基于石墨的临时键合和解键方法，其特征在于，键合胶中使用20wt%的聚碳酸亚丙酯，光致产酸剂为5wt%的4-异丙基-4'-甲基二苯基碘离子四(五氟苯基)硼酸盐。
10.根据权利要求1所述的基于石墨的临时键合和解键方法，其特征在于，步骤3中设置键合胶时，需要对设置在设置键合胶后的器件晶圆与载片进行加热，将键合胶设置平整，加热温度为25°，加热时间为25分钟。
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Assignor: SOUTHWEST University

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Denomination of invention: A Temporary Bonding and Debonding Method Based on Graphite

Granted publication date: 20230616

License type: Common License

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