CN111710600A - 一种硅晶圆降低减薄翘曲的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅晶圆降低减薄翘曲的方法，包括以下步骤：通过自动减薄机将LED芯片的硅晶圆进行磨削，磨削的速度不大于0.3μm/s，磨削后所剩余的晶圆厚度控制在170～300μm之间；通过丙酮清洗磨削后的硅晶圆，洗掉磨削后表面的有机物和脏污；配置硅腐蚀液，静止15分钟以上；使用硅腐蚀液进行化抛处理；进行CMP化抛处理。通过化学抛光和CMP化抛后，可以大量释放磨削表面损失层之间的相互应力，有效减少硅晶圆的翘曲，降低机械式的磨削方法带来的对晶圆表面产生的翘曲，提供一种减薄后进行表面修复的方式。

Description

一种硅晶圆降低减薄翘曲的方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及LED芯片领域和一种硅晶圆降低减薄翘曲的方法。
背景技术
目前，半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用，如二极管就是采用半导体制作的器件。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。
但是，现有的半导体的应用过程中存在以下缺陷：
传统的减薄工艺中只需将晶圆减至400μm或400μm以上的厚度。为了不断适应半导体产业的技术发展要求，晶圆的尺寸也越来越大，当4寸、6寸甚至8寸的晶圆被减薄到200μm甚至200μm以下时，晶圆本身的刚性和特性也不足以使其保持本身的的状态和特性。由于目前主流的减薄工艺为磨削工艺，其本身就是一种施压、损坏、破裂、移除的物理性损失工艺，硅晶圆在减薄过程中通过砂轮与片子的表面接触磨削，不断从片子表面剥离出一些细小的碎粒和粉尘，以达到降低晶圆厚度的目的。这种机械式的磨削方法不可避免地对晶圆产生损伤，主要体现在减薄后晶圆表面产出深度不一细微的损伤，表面压力释放不均导致翘曲。翘曲使得包含匀胶机和点测机的大量LED芯片设备难以实现对晶圆的自动化运行要求，这表现为：晶圆不能有效地被载台真空吸附和容易从搬运机械手上滑落掉掉，对后续的封装工艺也带来不好的影响。晶圆减薄带来的翘曲问题，是后续工艺中不得不面对的重要问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种硅晶圆降低减薄翘曲的方法，其能解决晶圆减薄带来翘曲的问题。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种硅晶圆降低减薄翘曲的方法，包括以下步骤：
磨削步骤：通过自动减薄机将LED芯片的硅晶圆进行磨削，磨削的速度不大于0.3μm/s，磨削后所剩余的晶圆厚度控制在170～300μm之间；
清洁步骤：通过丙酮清洗磨削后的硅晶圆，洗掉磨削后表面的有机物和脏污；
配置步骤：配置硅腐蚀液，静止15分钟以上；
化学抛光步骤：使用硅腐蚀液进行化抛处理；
CMP化抛步骤：进行CMP化抛处理。
进一步地，在所述磨削步骤中，自动减薄机的砂轮采用金属材质。
进一步地，在所述清洁步骤中，清洗完成后，进行吹干。
进一步地，在所述化学抛光步骤中，硅腐蚀液配比如下，HF：HNO3：CH3CHOOH＝1:1:5。
进一步地，在所述化学抛光步骤中，抛光前，硅晶圆的正面贴有保护膜。
进一步地，在所述化学抛光步骤中，抛光过程中，晃动硅晶圆。
进一步地，在所述化学抛光步骤中，抛光完成后，用水对硅晶圆表面进行冲洗并去除保护膜。
进一步地，在所述化学抛光步骤中，保护膜采用蓝膜。
进一步地，在所述CMP化抛步骤中，依次进行粗抛、半精抛和精抛三个阶段。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
通过自动减薄机将LED芯片的硅晶圆进行磨削，磨削的速度不大于0.3μm/s，磨削后所剩余的晶圆厚度控制在170～300μm之间，通过化学抛光和CMP化抛后，可以大量释放磨削表面损失层之间的相互应力，有效减少硅晶圆的翘曲。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明硅晶圆降低减薄翘曲的方法中一较佳实施例的流程图；
图2为硅晶圆减薄示意图；
图3为丙酮清洗示意图；
图4为化学抛光示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1-4，一种硅晶圆降低减薄翘曲的方法，结合硅晶圆的特点对磨削后的参数做了范围设定，使用了特定的化抛溶液，在化学化抛和CMP化抛前在晶圆的正面贴一层蓝膜以防止硅腐液腐蚀芯片正面，对芯片进行了有效的保护，通过化学抛光和CMP化抛后，可以大量释放磨削表面损失层之间的相互应力，有效减少硅晶圆的翘曲，使硅晶圆能够有效的被载台和搬运机械手真空吸附，不容易从搬运机械手上掉落，从而使得LED芯片设备更加容易对晶圆完成自动化运行，同时这也减少了裂片和破片的风险，降低机械式的磨削方法带来的对晶圆表面产生的翘曲，提供一种减薄后进行表面修复的方式。具体的，包括以下步骤：
磨削步骤：通过自动减薄机将LED芯片的硅晶圆进行磨削，磨削的速度不大于0.3μm/s，磨削后所剩余的晶圆厚度控制在170～300μm之间，片内TTV需控制在3μm之内。
在所述磨削步骤中，自动减薄机的砂轮采用金属材质。
清洁步骤：通过丙酮清洗磨削后的硅晶圆，洗掉磨削后表面的有机物和脏污；在所述清洁步骤中，清洗完成后，进行吹干。通过表面清洁，洗掉磨削后表面绝大部分有机物和脏污，洗完后需冲水甩干或吹干，防止有多余成分在表面大面积残留。
配置步骤：配置硅腐蚀液，静止15分钟以上；
化学抛光步骤：使用硅腐蚀液进行化抛处理；在所述化学抛光步骤中，硅腐蚀液配比如下，HF：HNO3：CH3CHOOH＝1:1:5。、结合硅晶圆的特点使用了特定的化抛溶液，化抛过程中对晶圆表面进行不均匀地溶解，溶解过程中表层产生一层氧化膜，经化学抛光后的磨面较光滑，虽然不是绝对地平整，也会有一定的波浪起伏和微小条纹，但已经大幅降低了减薄导致的翘曲。在实际应用过程中，常温下，初步可按600:600:3000的溶液体积配比，配好后静置15分钟才可以使用，化抛前需用贴膜机在晶圆的正面贴一层蓝膜以防止硅腐液腐蚀芯片正面，化抛过程中需晃动晶圆，使晶圆的表面与溶液接触更加充分，化抛完成后需对表面进行冲水清洗掉表面残留物和去除蓝膜。
优选的，在所述化学抛光步骤中，抛光过程中，晃动硅晶圆，进而保障充分抛光。
优选的，在所述化学抛光步骤中，抛光前，硅晶圆的正面贴有保护膜，抛光完成后，用水对硅晶圆表面进行冲洗并去除保护膜。优选的，在所述化学抛光步骤中，保护膜采用蓝膜。在化学化抛和CMP化抛前在晶圆的正面贴一层蓝膜以防止硅腐液腐蚀芯片正面，对芯片进行了有效的保护。
CMP化抛步骤：进行CMP化抛处理。通过化学抛光和CMP化抛后，可以大量释放磨削表面损失层之间的相互应力，有效减少硅晶圆的翘曲。使硅晶圆能够有效的被载台和搬运机械手真空吸附，不容易从搬运机械手上掉落，从而使得LED芯片设备更加容易对晶圆完成自动化运行，同时这也减少了裂片和破片的风险。
优选的，在所述CMP化抛步骤中，依次进行粗抛、半精抛和精抛三个阶段。具体的，每个阶段需设置不同的抛光速度和时间。粗抛阶段主要借助大粒度磨粒的机械作用将抛光表面的较大凸起快速去除，以实现材料去除率的最大化，缩短抛光时间；半精抛阶段采用粒度较小的磨粒将粗加工中未去除的微凸起去除，并获得较好的表面光洁度；精抛阶段则在抛光液和微粉的联合作用下，将抛光表面修正至所需的表面质量要求。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种硅晶圆降低减薄翘曲的方法，其特征在于，包括以下步骤：
磨削步骤：通过自动减薄机将LED芯片的硅晶圆进行磨削，磨削的速度不大于0.3μm/s，磨削后所剩余的晶圆厚度控制在170～300μm之间；
清洁步骤：通过丙酮清洗磨削后的硅晶圆，洗掉磨削后表面的有机物和脏污；
配置步骤：配置硅腐蚀液，静止15分钟以上；
化学抛光步骤：使用硅腐蚀液进行化抛处理；
CMP化抛步骤：进行CMP化抛处理。
2.如权利要求1所述的硅晶圆降低减薄翘曲的方法，其特征在于：在所述磨削步骤中，自动减薄机的砂轮采用金属材质。
3.如权利要求1所述的硅晶圆降低减薄翘曲的方法，其特征在于：在所述清洁步骤中，清洗完成后，进行吹干。
4.如权利要求1所述的硅晶圆降低减薄翘曲的方法，其特征在于：在所述化学抛光步骤中，硅腐蚀液配比如下，HF：HNO3：CH3CHOOH＝1:1:5。
5.如权利要求1所述的硅晶圆降低减薄翘曲的方法，其特征在于：在所述化学抛光步骤中，抛光前，硅晶圆的正面贴有保护膜。
6.如权利要求5所述的硅晶圆降低减薄翘曲的方法，其特征在于：在所述化学抛光步骤中，抛光过程中，晃动硅晶圆。
7.如权利要求6所述的硅晶圆降低减薄翘曲的方法，其特征在于：在所述化学抛光步骤中，抛光完成后，用水对硅晶圆表面进行冲洗并去除保护膜。
8.如权利要求7所述的硅晶圆降低减薄翘曲的方法，其特征在于：在所述化学抛光步骤中，保护膜采用蓝膜。
9.如权利要求1所述的硅晶圆降低减薄翘曲的方法，其特征在于：在所述CMP化抛步骤中，依次进行粗抛、半精抛和精抛三个阶段。
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