CN111816604A - 一种晶片刻蚀方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了晶片刻蚀方法，包括获得待处理硅托盘；在待处理硅托盘的上表面制作用于固定晶片的定位凹槽；在定位凹槽的底部向下制作用于阻止导热介质外溢的储液环槽，得到硅托盘，储液环槽的尺寸小于定位凹槽的尺寸；在位于储液环槽区域内的定位凹槽中放入导热介质；将晶片放入定位凹槽中；将容纳有晶片的硅托盘置于干法刻蚀设备中对晶片进行刻蚀，得到具有刻蚀图形的晶片。本申请制作出具有定位凹槽和储液环槽的硅托盘，硅托盘成本低，利用储液环槽阻止导热介质外溢，因而不会与刻蚀气体反应产生杂质，晶片容纳于定位凹槽中，可避免晶片滑动，且不需对晶片按压，降低碎片率，同时晶片所在区域并不受影响，保证刻蚀均匀性。

Description

一种晶片刻蚀方法

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种晶片刻蚀方法。

背景技术

干法刻蚀是半导体加工工艺过程中的一种常用的技术，在刻蚀晶片时需要将晶片置于托盘上，然后放入等离子体刻蚀设备中进行刻蚀。

目前，在对红外材料晶片，例如碲镉汞等软脆材料晶片，刻蚀时使用石墨托盘，在石墨托盘上涂覆导热真空脂，然后将晶片放在导热真空脂上，人为对晶片加一定的压力以保证良好的粘接效果。在刻蚀过程中，存在以下几个问题：(1)等离子体会不断刻蚀石墨托盘未覆盖晶片处，导致石墨托盘表面平整度变差，在后续使用时，使得导热真空脂与晶片之间接触不均匀，导致刻蚀时晶片表面温度分布出现差异，影响刻蚀均匀性；(2)人为加压力时导致导热真空脂在晶片周边溢出，溢出的导热真空脂与等离子体反应，产生一些聚合物，影响晶片刻蚀形貌，同时对刻蚀设备造成污染；(3)人为加压力时很容易导致碎片；(4)石墨托盘成本高。

因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

发明内容

本申请的目的是提供一种晶片刻蚀方法，以降低成本和晶片的碎片率，避免因刻蚀引起的托盘平整度变差和聚合物杂质的产生。

为解决上述技术问题，本申请提供一种晶片刻蚀方法，包括：

获得待处理硅托盘；

在所述待处理硅托盘的上表面制作用于固定晶片的定位凹槽；

在所述定位凹槽的底部向下制作用于阻止导热介质外溢的储液环槽，得到硅托盘，所述储液环槽的尺寸小于所述定位凹槽的尺寸；

在位于所述储液环槽区域内的所述定位凹槽中放入导热介质；

将晶片放入所述定位凹槽中；

将容纳有所述晶片的所述硅托盘置于干法刻蚀设备中对所述晶片进行刻蚀，得到具有刻蚀图形的晶片。

可选的，所述在所述待处理硅托盘的上表面制作用于固定晶片的定位凹槽包括：

在所述待处理硅托盘的上表面涂覆第一光刻胶，并对所述第一光刻胶进行曝光、显影，得到预处理硅托盘；

将所述预处理硅托盘置于干法刻蚀设备中进行刻蚀，形成所述定位凹槽；

去除所述第一光刻胶。

可选的，所述在所述定位凹槽的底部向下制作用于阻止导热介质外溢的储液环槽，得到硅托盘包括：

在刻蚀有所述定位凹槽的所述预处理硅托盘的上表面涂覆第二光刻胶，并对位于所述定位凹槽中的所述第二光刻胶进行曝光、显影；

将涂覆有所述第二光刻胶的所述预处理硅托盘置于干法刻蚀设备中进行刻蚀，形成所述储液环槽；

去除所述第二光刻胶，得到所述硅托盘。

可选的，所述去除所述第二光刻胶包括：

利用丙酮溶液去除所述第二光刻胶。

可选的，所述导热介质为高真空导热油。

可选的，得到具有刻蚀图形的晶片，还包括：

将容纳有所述具有刻蚀图形的晶片的所述硅托盘置于盛有丙酮溶液的容器中，溶解所述高真空导热油和位于所述具有刻蚀图形的晶片上的第三光刻胶，分离所述具有刻蚀图形的晶片。

可选的，所述晶片为碲镉汞晶片。

可选的，所述在所述待处理硅托盘的上表面制作用于固定晶片的定位凹槽包括：

在所述待处理硅托盘的上表面制作用于固定晶片的多个所述定位凹槽；

相应的，在所述定位凹槽的底部向下制作用于阻止导热介质外溢的储液环槽，得到硅托盘包括：

在每个所述定位凹槽的底部向下制作用于阻止导热介质外溢的储液环槽，得到所述硅托盘。

本申请所提供的一种晶片刻蚀方法，包括获得待处理硅托盘；在所述待处理硅托盘的上表面制作用于固定晶片的定位凹槽；在所述定位凹槽的底部向下制作用于阻止导热介质外溢的储液环槽，得到硅托盘，所述储液环槽的尺寸小于所述定位凹槽的尺寸；在位于所述储液环槽区域内的所述定位凹槽中放入导热介质；将晶片放入所述定位凹槽中；将容纳有所述晶片的所述硅托盘置于干法刻蚀设备中对所述晶片进行刻蚀。

可见，本申请的刻蚀方法中首先制作出具有定位凹槽和储液环槽的硅托盘，硅托盘成本低，利用储液环槽阻止导热介质外溢，导热介质不会溢出，因而不会与刻蚀气体发生反应产生杂质，晶片容纳于定位凹槽中，可以避免晶片发生滑动，且不需要对晶片按压，降低晶片的碎片率，并且，晶片位于定位凹槽中，即使托盘定位凹槽以外的区域被刻蚀，晶片所在区域并不受影响，一直保持平整状态不变，刻蚀时晶片表面温度分布均匀，保证刻蚀的均匀性。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种晶片刻蚀方法的流程图；

图2为本申请实施例所提供的硅托盘的俯视示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种晶片刻蚀方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术部分所述，目前对软脆材料的晶片刻蚀时，使用石墨托盘，将晶片放在导热真空脂上，人为对晶片加一定的压力以保证良好的粘接效果。但是存在以下几个问题：(1)等离子体会不断刻蚀石墨托盘未覆盖晶片处，导致石墨托盘表面平整度变差，在后续使用时，使得导热真空脂与晶片之间接触不均匀，导致刻蚀时晶片表面温度分布出现差异，影响刻蚀均匀性；(2)人为加压力时导致导热真空脂在晶片周边溢出，溢出的导热真空脂与等离子体反应，产生一些聚合物，影响晶片刻蚀形貌，同时对刻蚀设备造成污染；(3)人为加压力时很容易导致碎片；(4)石墨托盘成本高。

有鉴于此，本申请提供了一种晶片刻蚀方法，请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种晶片刻蚀方法的流程图，该方法包括：

步骤S101：获得待处理硅托盘。

需要指出的是，待处理硅托盘即为硅晶圆，由于是作为托盘使用，对硅晶圆的纯度并没有要求。

步骤S102：在所述待处理硅托盘的上表面制作用于固定晶片的定位凹槽。

可以理解的是，定位凹槽的形状与晶片的形状相匹配，例如，对于矩形、正方形、圆形的晶片，定位凹槽的形状对应为矩形、正方形、圆形。当然，定位凹槽的尺寸要稍大于晶片的尺寸，即保证晶片能放入定位凹槽中，又防止晶片滑动，例如，当晶片的长和宽分别为L和H时，相应的，定位凹槽的尺寸分别为L+0.5mm和H+0.5mm。

可选的，所述在所述待处理硅托盘的上表面制作用于固定晶片的定位凹槽包括：

步骤S1021：在所述待处理硅托盘的上表面涂覆第一光刻胶，并对所述第一光刻胶进行曝光、显影，得到预处理硅托盘。

步骤S1022：将所述预处理硅托盘置于干法刻蚀设备中进行刻蚀，形成所述定位凹槽。

具体的，利用氟基气体刻蚀预处理硅托盘，从预处理硅托盘的表面向下刻蚀一定深度。

步骤S1023：去除所述第一光刻胶。

具体的，利用丙酮溶液去掉第一光刻胶。

步骤S103：在所述定位凹槽的底部向下制作用于阻止导热介质外溢的储液环槽，得到硅托盘，所述储液环槽的尺寸小于所述定位凹槽的尺寸。

本申请中储液环槽的尺寸小于定位凹槽的尺寸的目的是，在定位凹槽中放入导热介质，然后再将晶片放入定位凹槽中时，多余的导热介质会进入储液环槽中，即防止导热介质外溢，避免刻蚀时产生不必要的聚合物，影响刻蚀形貌。其中，定位凹槽1的边缘与储液环槽2对应的边缘的距离可以为1毫米，硅托盘的俯视示意图请参见图2。

可选的，所述在所述定位凹槽的底部向下制作用于阻止导热介质外溢的储液环槽，得到硅托盘包括：

步骤S1031：在刻蚀有所述定位凹槽的所述预处理硅托盘的上表面涂覆第二光刻胶，并对位于所述定位凹槽中的所述第二光刻胶进行曝光、显影。

可以理解的是，由于储液环槽的尺寸小于定位凹槽的尺寸，曝光、显影的第二光刻胶的区域小于定位凹槽的区域。

步骤S1032：将涂覆有所述第二光刻胶的所述预处理硅托盘置于干法刻蚀设备中进行刻蚀，形成所述储液环槽。

具体的，利用氟基气体刻蚀涂覆有第二光刻胶的预处理硅托盘，在定位凹槽的底部继续向下刻蚀一定深度，形成储液环槽。

步骤S1033：去除所述第二光刻胶，得到所述硅托盘。

可选的，所述去除所述第二光刻胶包括：

利用丙酮溶液去除所述第二光刻胶。

步骤S104：在位于所述储液环槽区域内的所述定位凹槽中放入导热介质。

优选地，所述导热介质为高真空导热油，高真空导热油为液态，只要滴到定位凹槽中，将高真空导热油均匀摊开即可。

优选地，将导热介质放入定位凹槽的中心区域，由中心向四周摊开，使得定位凹槽中均匀分布有导热介质。

步骤S105：将晶片放入所述定位凹槽中。

高真空导热油在储液环槽区域内的定位凹槽中均匀摊开，只要将晶片放入定位凹槽中即可完成粘接，传递晶片在刻蚀过程中产生的热量。

步骤S106：将容纳有所述晶片的所述硅托盘置于干法刻蚀设备中对所述晶片进行刻蚀，得到具有刻蚀图形的晶片。

对晶片进行刻蚀按照预先设定的晶片刻蚀程序即可完成干法刻蚀工艺，此过程已为本领域技术人员所熟知，此处不再详细赘述。

优选地，所述晶片为碲镉汞晶片，当然还可以为其他软脆性材料的晶片。直接将晶片放入定位凹槽即可，无需按压，有效降低晶片的碎片率。

本实施例中选用硅托盘原因是，硅晶圆易购廉价，利用现有设备即可完成硅托盘的制作，非常方便。

本申请的刻蚀方法中首先制作出具有定位凹槽和储液环槽的硅托盘，硅托盘成本低，利用储液环槽阻止导热介质外溢，导热介质不会溢出，因而不会与刻蚀气体发生反应产生杂质，晶片容纳于定位凹槽中，可以避免晶片发生滑动，且不需要对晶片按压，降低晶片的碎片率，并且，晶片位于定位凹槽中，一直保持平整状态不变，即使托盘定位凹槽以外的区域被刻蚀，晶片所在区域并不受影响，刻蚀时晶片表面温度分布均匀，保证刻蚀的均匀性。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，得到具有刻蚀图形的晶片，还包括：

将容纳有所述具有刻蚀图形的晶片的所述硅托盘置于盛有丙酮溶液的容器中，溶解所述高真空导热油，并分离所述晶片。

刻蚀结束后，当需要取下晶片时，由于真空导热油的存在，使得晶片在硅托盘上吸附力较大，由于高真空导热油易溶于丙酮，因此，将带有晶片的硅托盘整体放置于盛有丙酮溶液的石英容器中，使高真空导热油溶于丙酮溶液，此时用镊子夹住晶片两边或对角，取下晶片并在丙酮溶液中涮洗即可完全去除高真空导热油，这样即可避免使用三氯乙烯去除真空脂时产生的裂片和划道的风险，又可极大提升刻蚀工艺效率。

刻蚀结束后，当不需要取下晶片时，例如下一道工序为电极沉积，则可以使用特种胶带(例如高温导电胶带)固定晶片对角，然后放入同样晶圆尺寸的设备中开始下一道工艺即可。

请参考图3，图3为本申请实施例所提供的另一种晶片刻蚀方法的流程图，该方法包括：

步骤S201：获得待处理硅托盘。

步骤S202：在所述待处理硅托盘的上表面制作用于固定晶片的多个所述定位凹槽。

步骤S203：在每个所述定位凹槽的底部向下制作用于阻止导热介质外溢的储液环槽，得到硅托盘，所述储液环槽的尺寸小于所述定位凹槽的尺寸。

步骤S204：在位于所述储液环槽区域内的所述定位凹槽中放入导热介质。

步骤S205：将晶片放入所述定位凹槽中。

步骤S206：将容纳有所述晶片的所述硅托盘置于干法刻蚀设备中对所述晶片进行刻蚀，得到具有刻蚀图形的晶片。

步骤S207：将容纳有所述具有刻蚀图形的晶片的所述硅托盘置于盛有丙酮溶液的容器中，溶解所述高真空导热油和位于所述具有刻蚀图形的晶片上的第三光刻胶，分离所述具有刻蚀图形的晶片。

晶片在刻蚀得到图形时，需要在晶片上涂覆第三光刻胶，才能得到具有刻蚀图形的晶片，即步骤S206中具有刻蚀图形的晶片上具有第三光刻胶，步骤S207中丙酮溶液可以同时去除高真空导热油和第三光刻胶，提升工艺效率且避免硅托盘在后续刻蚀过程中存在油脂沾污。

本实施例中在待处理硅托盘的上表面制作多个定位凹槽，相应的，也制作多个与定位凹槽数量相等的储液环槽，因此，可以同时对多个晶片进行刻蚀，提升刻蚀效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本申请所提供的晶片刻蚀方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种晶片刻蚀方法，其特征在于，包括：

获得待处理硅托盘；

在所述待处理硅托盘的上表面制作用于固定晶片的定位凹槽；

在所述定位凹槽的底部向下制作用于阻止导热介质外溢的储液环槽，得到硅托盘，所述储液环槽的尺寸小于所述定位凹槽的尺寸；

在位于所述储液环槽区域内的所述定位凹槽中放入导热介质；

将晶片放入所述定位凹槽中；

将容纳有所述晶片的所述硅托盘置于干法刻蚀设备中对所述晶片进行刻蚀，得到具有刻蚀图形的晶片。

2.如权利要求1所述的晶片刻蚀方法，其特征在于，所述在所述待处理硅托盘的上表面制作用于固定晶片的定位凹槽包括：

在所述待处理硅托盘的上表面涂覆第一光刻胶，并对所述第一光刻胶进行曝光、显影，得到预处理硅托盘；

将所述预处理硅托盘置于干法刻蚀设备中进行刻蚀，形成所述定位凹槽；

去除所述第一光刻胶。

3.如权利要求1所述的晶片刻蚀方法，其特征在于，所述在所述定位凹槽的底部向下制作用于阻止导热介质外溢的储液环槽，得到硅托盘包括：

在刻蚀有所述定位凹槽的所述预处理硅托盘的上表面涂覆第二光刻胶，并对位于所述定位凹槽中的所述第二光刻胶进行曝光、显影；

将涂覆有所述第二光刻胶的所述预处理硅托盘置于干法刻蚀设备中进行刻蚀，形成所述储液环槽；

去除所述第二光刻胶，得到所述硅托盘。

4.如权利要求3所述的晶片刻蚀方法，其特征在于，所述去除所述第二光刻胶包括：

利用丙酮溶液去除所述第二光刻胶。

5.如权利要求1所述的晶片刻蚀方法，其特征在于，所述导热介质为高真空导热油。

6.如权利要求5所述的晶片刻蚀方法，其特征在于，得到具有刻蚀图形的晶片，还包括：

将容纳有所述具有刻蚀图形的晶片的所述硅托盘置于盛有丙酮溶液的容器中，溶解所述高真空导热油和位于所述具有刻蚀图形的晶片上的第三光刻胶，分离所述具有刻蚀图形的晶片。

7.如权利要求6所述的晶片刻蚀方法，其特征在于，所述晶片为碲镉汞晶片。

8.如权利要求1所述的晶片刻蚀方法，其特征在于，所述在所述待处理硅托盘的上表面制作用于固定晶片的定位凹槽包括：

在所述待处理硅托盘的上表面制作用于固定晶片的多个所述定位凹槽；

相应的，在所述定位凹槽的底部向下制作用于阻止导热介质外溢的储液环槽，得到硅托盘包括：

在每个所述定位凹槽的底部向下制作用于阻止导热介质外溢的储液环槽，得到所述硅托盘。

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