CN111799178B - 一种超薄晶圆双面电镀铜厚膜工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种超薄晶圆双面电镀铜厚膜工艺，包括以下步骤：S1、晶圆正面键合环状边缘的玻璃载板结构，背面减薄；S2、晶圆背面离子植入后镀上金属层；S3、涂布PI膜，按切割道图形曝光、显影后形成网格状PI；S4、去除玻璃载板中间较薄的部份及黏着层，正面制作电镀铜的开口图案；S5、双面电镀Cu厚膜；S6、去除正面光阻及背面PI膜后，蚀刻去除厚膜铜区之外的金属层；S7、用SF6电浆蚀刻掉切割完成晶粒切割；S8、切除掉环状的区域。本发明利用环状边缘的玻璃载板与晶圆键合，晶圆背面用感光性的PI厚膜形成背面切割道的网状PI应力缓冲及支撑，使得超薄晶圆两面皆有稳固的支撑，可确保进行双面电镀厚膜，不至因晶圆太薄而产生破损。
Description
技术领域
本发明涉及领域，具体的是。
背景技术
随着半导体工业的发展，对晶圆使用度的要求也越来越高，晶圆的电镀也从单面电镀向着双面电镀发展。晶圆的电镀是芯片制造工艺的一个重要环节，电镀效果的好坏直接影响芯片的性能和使用。目前晶圆的电镀一般为单面垂直挂镀，而高端的晶圆已开始采用双面挂镀。超薄晶圆结构结合双面电镀铜散热导线可大幅提升功率元件的性能，但在超薄晶圆上双面电镀厚膜铜在现行工艺设备上难以施行。
现行技术无法在超薄晶圆上制作双面电镀铜厚膜技术，因为除了双面制作薄晶圆图案的困难外，电镀厚铜膜所产生的应力将导至薄晶圆严重翘曲，同时晶圆的减薄厚度也受到很大的限制，若采用传统的玻璃载板，必须克服复杂的解键合厚度去除清洗及切割工艺，有极大的破片风险，若不采用玻璃载板而是使用传统Taico技术，亦即晶圆边缘有一圈厚的环,无法制作厚膜铜的双面电镀制程，而且由于背面有严重的段差不适合再制作正面的黄光图案制程。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种超薄晶圆双面电镀铜厚膜工艺，利用环状边缘的玻璃载板与晶圆键合，完成背面减薄、离子植入及金属镀膜后，用感光性的Polyimide厚膜形成背面切割道的网状Polyimide应力缓冲及支撑，再通过HF蚀刻去除中间薄的玻璃载板，留下边缘环状的部份，接续制作正面的光阻涂布、曝光、显影将铜柱或铜片的电镀区域开口出来，至此正反面皆准备好电镀厚膜铜的图案，且超薄晶圆两面皆有稳固的支撑，可确保进行双面电镀厚膜同时晶圆正反面皆能顺利与电镀环的接点衔接而不至因晶圆太薄而产生破损。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种超薄晶圆双面电镀铜厚膜工艺，包括以下步骤：
S1、在晶圆完成正面金属垫片PAD及铜种子层镀膜，将晶圆正面键合环状边缘的玻璃载板结构，通过研磨及蚀刻对晶圆背面进行减薄；
S2、完成背面黄光、离子植入、除光阻及激光退火工程后，除去薄氧化层，镀上背面金属层；
S3、涂布聚酰亚胺Polyimide厚膜,按切割道图形曝光、显影后形成网格状PI应力缓冲及支撑结构；
S4、翻转至正面用HF蚀刻去除玻璃载板中间较薄的部份，再使用O2电浆蚀刻去除中间部份的黏着层，正面制作黄光、涂布、曝光、显影形成电镀铜的开口图案；
S5、采用ECP工艺进行双面电镀Cu厚膜；
S6、去除正面光阻及背面PI膜后，蚀刻去除厚膜铜区之外的金属层；
S7、将晶圆背面放置在UV切割膜框上，用SF6电浆或其他含F电浆蚀刻掉切割道区域的Si，得到晶粒的附着于UV切割膜框上；
S8、切除掉环状的区域的玻璃载板、黏着层及环状晶圆部份。
进一步优选地，步骤S1中玻璃载板边缘玻璃厚度400-700um,中间晶圆厚度100-200um。
进一步优选地，步骤S1中晶圆背面减薄后晶圆厚度为40-100um。
进一步优选地，步骤S2中背面金属层包括附着层、NiV阻隔层和Ti/Ni/Cu种子层。
进一步优选地，步骤S3中涂布的PI厚膜厚度＞20um。
进一步优选地，步骤S5中Cu厚膜的厚度＞20um。
本发明的有益效果：
1、本发明超薄晶圆双面电镀铜厚膜工艺可以在超薄晶圆双面电镀铜膜，达成最低电阻、损耗，最佳散热的元件结构，可应用于功率元件及其他3D立体的半导体结构及制程中；
2、本发明在晶圆背面制作Polyimide网格，不但形成应力缓冲及支持，而且将厚膜电镀铜区隔在晶粒的小区块中，不会产生整片晶圆的应力问题。
3、本发明玻璃载板键合完成晶圆减薄及背面元件工艺后蚀刻成环状，可形成正面稳定的边缘支撑及夹取接触环，使超薄晶圆可顺利进行双面工艺。
4、本发明去除光阻后由厚膜电镀铜所形成的自然保护，由于SF6电浆蚀刻铜及ILD绝缘层的速度极慢，可顺利使用SF6电浆蚀刻切割Si切割道，不须再制作光阻图案，节省了晶圆加工的步骤。
5、本发明环状玻璃载板及边缘的晶圆可在最后直接切除，不须复杂的解键合及去除黏着剂步骤。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明步骤S1的工艺成型示意图；
图2是本发明步骤S2的工艺成型示意图；
图3是本发明步骤S3的工艺成型示意图；
图4是本发明步骤S4的工艺成型示意图；
图5是本发明步骤S5的工艺成型示意图；
图6是本发明步骤S6的工艺成型示意图；
图7是本发明步骤S7的工艺成型示意图。
图中：
1-Si晶圆，2-黏着层，3-玻璃载板，4-正面金属镀膜，5-背面金属镀膜，6-离子注入层，7-网状PI，8-光阻，9a、9b-Cu厚膜、10-UV切割膜框，11-晶粒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-7所示，一种超薄晶圆双面电镀铜厚膜工艺，包括以下步骤：
S1、在晶圆完成正面金属垫片PAD及铜种子层镀膜，将晶圆正面键合环状边缘的玻璃载板结构，玻璃载板边缘玻璃厚度400-700um,中间晶圆厚度100-200um，通过研磨及蚀刻对晶圆背面进行减薄，减薄后晶圆厚度为40-100um；
S2、完成背面黄光、离子植入、除光阻及激光退火工程后，除去薄氧化层，镀上背面金属层，背面金属层包括附着层、Ni V阻隔层和Ti/Ni/Cu种子层；
S3、涂布聚酰亚胺Polyimide厚膜,按切割道图形曝光、显影后形成网格状PI应力缓冲及支撑结构，PI厚膜厚度＞20um；
S4、翻转至正面用HF蚀刻去除玻璃载板中间较薄的部份，再使用O2电浆蚀刻去除中间部份的黏着层，正面制作黄光、涂布、曝光、显影形成电镀铜的开口图案；
S5、采用ECP工艺进行双面电镀Cu厚膜，Cu厚膜的厚度＞20um；
S6、去除正面光阻及背面PI膜后，蚀刻去除厚膜铜区之外的金属层；
S7、将晶圆背面放置在UV切割膜框上，用SF6电浆或其他含F电浆蚀刻掉切割道区域的Si，得到晶粒的附着于UV切割膜框上；
S8、切除掉环状的区域的玻璃载板、黏着层及环状晶圆部份。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (6)
1.一种超薄晶圆双面电镀铜厚膜工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在晶圆完成正面金属垫片PAD及铜种子层镀膜，将晶圆正面键合环状边缘的玻璃载板结构，通过研磨及蚀刻对晶圆背面进行减薄；
S2、完成背面黄光、离子植入、除光阻及激光退火工程后，除去薄氧化层，镀上背面金属层；
S3、涂布聚酰亚胺Polyimide厚膜,按切割道图形曝光、显影后形成网格状PI应力缓冲及支撑结构；
S4、翻转至正面用HF蚀刻去除玻璃载板中间较薄的部份，再使用O2电浆蚀刻去除中间部份的黏着层，正面制作黄光、涂布、曝光、显影形成电镀铜的开口图案；
S5、采用ECP工艺进行双面电镀Cu厚膜；
S6、去除正面光阻及背面PI膜后，蚀刻去除厚膜铜区之外的金属层；
S7、将晶圆背面放置在UV切割膜框上，用SF6电浆或其他含F电浆蚀刻掉切割道区域的Si，得到晶粒的附着于UV切割膜框上；
S8、切除掉环状的区域的玻璃载板、黏着层及环状晶圆部份。
2.根据权利要求1所述的超薄晶圆双面电镀铜厚膜工艺，其特征在于，所述步骤S1中玻璃载板边缘玻璃厚度400-700um,中间晶圆厚度100-200um。
3.根据权利要求1所述的超薄晶圆双面电镀铜厚膜工艺，其特征在于，所述步骤S1中晶圆背面减薄后晶圆厚度为40-100um。
4.根据权利要求1所述的超薄晶圆双面电镀铜厚膜工艺，其特征在于，所述步骤S2中背面金属层包括附着层、Ni V阻隔层和Ti/Ni/Cu种子层。
5.根据权利要求1所述的超薄晶圆双面电镀铜厚膜工艺，其特征在于，所述步骤S3中涂布的PI厚膜厚度＞20um。
6.根据权利要求1所述的超薄晶圆双面电镀铜厚膜工艺，其特征在于，所述步骤S5中Cu厚膜的厚度＞20um。
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