CN113658872A - 一种在玻璃晶圆表面制备金属层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种在玻璃晶圆表面制备金属层的方法，包括如下步骤：S1、采用等离子刻蚀工艺清洗玻璃晶圆；S2、将光刻胶均匀旋涂至所述玻璃晶圆表面，形成第一键合层；S3、以化剂溶解所述第一键合层的边缘部分，获得第二键合层，所述第二键合层的直径小于所述第一键合层；S4、以溅射工艺溅射金属于S2中所得玻璃晶圆表面，获得金属层，其中，所述第二键合层表面的金属层与所述边缘部分的金属层厚度相等。本发明通过以化剂溶解位于玻璃晶圆边缘的键合层，于玻璃晶圆边缘金属层直接与玻璃镜与阿尼相接触，相比于金属层与键合层之间的结合力，金属层与玻璃晶圆的表面结合力更强。

Description

一种在玻璃晶圆表面制备金属层的方法
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种在玻璃晶圆表面制备金属层的方法。
背景技术
芯片封装工艺通常按照如下步骤进行：首先需要制备基板，在可分离的基板表面进行布线等操作，然后将芯片倒装在完成布线等操作的基板表面，塑封后翻转180°，利用激光解键合将底部基板分离，再制备金属凸块，完成封装。
目前，可分离的基板的制备工艺如下：对玻璃晶圆进行等离子刻蚀工艺，然后通过涂胶工艺，将RL(release layer,键合层)均匀的涂覆在玻璃晶圆表面，再通过溅射工艺，在RL上沉积一层金属，形成金属层。该金属层在激光解键合时，保护PI(polyimide，聚酰亚胺)层，防止PI受损；并且在作业中，方便机台激光对中。激光解键合后，再将金属层抛光，使得PI以及被PI包裹的布线露出，即可进行金属凸块的制备。
然而，在此过程中，由于键合层较薄，RL与玻璃晶圆之间的结合力较弱，容易导致玻璃晶圆的边缘形成分层的缺陷。如何去控制这种缺陷的产生，对于提高生产线良率将会显得尤为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种在玻璃晶圆表面制备金属层的方法，解决传统工艺中RL与玻璃晶圆出现的分层缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种在玻璃晶圆表面制备金属层的方法，包括如下步骤：
S1、采用等离子刻蚀工艺清洗玻璃晶圆；
S2、将光刻胶均匀旋涂至所述玻璃晶圆表面，形成第一键合层；
S3、以化剂溶解所述第一键合层的边缘部分，获得第二键合层，所述第二键合层的直径小于所述第一键合层；
S4、以溅射工艺溅射金属于S2中所得玻璃晶圆表面，获得金属层，其中，所述第二键合层表面的金属层与所述边缘部分的金属层厚度相等。
进一步地，所述化剂选用丙二醇甲醚。
进一步地，以化剂溶解所述第一键合层的边缘部分范围为0.8-1mm。
进一步地，用于溶解第一键合层的针头固定于玻璃晶圆边缘，化剂由针头淋向玻璃晶圆，流速为10-12ml/min。
进一步地，于以化剂溶解所述第一键合层过程中，玻璃晶圆以顺时针或逆时针方向转动，转速为500-600rpm。
进一步地，于以等离子刻蚀玻璃晶圆前，用清洗溶液清洗玻璃晶圆表面，所述清洗溶液为通入CO2气体的纯水。
进一步地，于洗边过程完成后，将玻璃晶圆置于固化装置中固定以挥发化剂，固化温度为275-325℃。
进一步地，于等离子刻蚀玻璃晶圆之前、于以化剂溶解所述第一键合层的边缘部分后、于固化玻璃晶圆之后均对玻璃晶圆进行软烘，所述软烘的温度为100-150℃。
进一步地，所述溅射至玻璃晶圆表面的金属选自Al或Ti。
进一步地，一种基板，根据在玻璃晶圆表面制备金属层的方法制得，所述可分离基板由上至下依次包括金属层、键合层以及玻璃晶圆，所述键合层的直径小于所述玻璃晶圆，所述金属层以及玻璃晶圆于边缘处紧密结合。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过以化剂溶解位于玻璃晶圆边缘的键合层，于玻璃晶圆边缘金属层直接与玻璃晶圆相接触，相比于金属层与键合层之间的结合力，金属层与玻璃晶圆的表面结合力更强。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
图1为在玻璃晶圆表面制备金属层的工艺流程图。
图2为洗边过程示意图。
图3为洗边前玻璃晶圆表面示意图。
图4为洗边后玻璃晶圆表面示意图。
图5为可分离基板剖面结构示意图。
图中标号：1-玻璃晶圆，2-键合层，3-金属层，4-针头。
具体实施方式
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
根据本发明的一实施方式结合图1示出。一种在玻璃晶圆表面制备金属层的方法具体如下：
S1、清洗玻璃晶圆表面。
该步骤中，首先配置清洗溶液：向纯水中通入CO2气体。CO2分子与H2O分子结合形成弱电解质H2CO3，可以去除于玻璃晶圆表面产生的静电(电子或者电荷)，其中通入CO2的压力是0.3±0.1Mpa。于以上述清洗溶液清洗完玻璃晶圆后，以软烘的方式清除位于玻璃晶圆表面所残留的水汽。
S2、以等离子刻蚀的方式清洗玻璃晶圆以改变玻璃晶圆的表面粗糙度。
该步骤在等离子刻蚀机中进行。等离子刻蚀机的工作方式如下：于真空低气压下，ICP射频电源产生的射频输出到环形耦合线圈，以一定比例的混合刻蚀气体经耦合辉光放电，产生高密度的等离子体，于等离子刻蚀机内的下电极的RF射频作用下，这些等离子体对基片表面进行轰击，基片图形区域的半导体材料的化学键被打断，与刻蚀气体生成挥发性物质，以气体形式脱离基片，从真空管路被抽走。
S3、以旋涂的方式将第一键合层涂覆至玻璃晶圆表面。
第一键合层可选用光刻胶，为保证光刻胶涂覆的均匀性，该步骤在涂胶机中进行。涂胶机设置有一可旋转的转轴或转盘，可将玻璃晶圆设置于一可旋转的转轴或转盘上进行固定，于玻璃晶圆的上方距离玻璃晶圆一定距离设置有挡板，将光刻胶滴至玻璃晶圆上表面，转动转轴或转盘，于玻璃晶圆上方的挡板即可将多余的光刻胶刮去以保证光刻胶涂覆的均匀性。
S4、以化剂溶解位于玻璃晶圆边缘0.8-1mm的第一键合层。
S3、所用涂胶机中设置有洗边装置，洗边装置包括用于化学去边的针头，参见图2所示的洗边过程示意图，针头设置于玻璃晶圆的上方，化剂由针头喷向玻璃晶圆表面，玻璃晶圆依旧设置于上述的转盘之上，保证其可以均速顺时针或逆时针转动，通过调整针头的位置，可调整洗边范围。其实施方式具体如图3至图4所示，于本申请实施例中，针头的可调整洗边范围为边缘部分0.8-1mm。溶解第一键合层过程中化剂选用丙二醇甲醚，流速为10-12ml/min，转盘转速为500-600rpm；于溶解完成后以软烘的方式除去位于键合层或玻璃晶圆上的水汽。
本申请实施例，键合层的制备过程中先形成第一键合层，将第一键合层的边缘部分溶解后，得到第二键合层，第二键合层即键合层。
S5、将S4中所得玻璃晶圆置于固化装置中，设置固化温度为275-325℃，于固化过程中除去于玻璃晶圆或键合层表面残留的溶剂，并促进位于玻璃晶圆或键合层上的化剂挥发；于固化完成后，清洗玻璃晶圆表面并于100-150℃下完成对玻璃晶圆的软烘，清除位于玻璃晶圆表面或键合层表面所残留的水汽。
本申请实施例两种，固化装置可选用固化机，也可采用其他的固化装置，本申请实施例不作具体限定。
S6、以溅射工艺将金属直接溅射至玻璃晶圆的表面即得可分离基板，溅射至玻璃晶圆表面的金属包括Al以及Ti。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种在玻璃晶圆表面制备金属层的方法，首先清洗玻璃晶圆表明以增加其表面粗糙度，于喷溅金属至玻璃晶圆表面时，因其表面粗糙度的增大，于玻璃晶圆表面存在缺陷，使得金属与玻璃晶圆的表面结合更为紧密；于洗边过程中所采用的丙二醇醚与乙二醇醚同属二元醇醚类溶剂，丙二醇醚对人体的毒性低于乙二醇醚类产品，属低毒醚类。丙二醇甲醚有微弱的醚味，但没有强刺激性气味，使其用途更加广泛安全。由于其分子结构中既有醚基又有羟基，因而它的溶解性能十分优异，又有合适的挥发速率以及反应活性，使得生产过程安全性大大增加。
如图5所示，本申请实施例提供一种基板，由上至下依次包括金属层、键合层以及玻璃晶圆，玻璃晶圆上表面与金属层于边缘处紧密结合，键合层的直径小于玻璃晶圆的直径，于玻璃晶圆和键合层之间形成边缘凹陷，中间凸起的结构，再在此面上溅射金属后，仍然形成边缘凹陷，中间凸起的结构。该结构的好处是：金属层的边缘直接与玻璃晶圆上表面相接触，相比于金属层与键合层之间的结合力，金属层与玻璃晶圆表面的结合力更强，从而解决边缘分层的问题。
以下通过具体实施例对本申请进一步说明。
实施例1
按照以下步骤制备基板：
S1、清洗玻璃晶圆表面；
S2、以等离子刻蚀的方式清洗玻璃晶圆以改变玻璃晶圆的表面粗糙度；
S3、以旋涂的方式将键合层涂覆至玻璃晶圆表面；
S4、以化剂溶解位于玻璃晶圆边缘0.8mm的键合层；
溶解键合层过程中化剂选用丙二醇甲醚，流速为10ml/min，转盘转速为500rpm；于溶解完成后以软烘的方式除去位于键合层或玻璃晶圆上的水汽。本申请实施例中，针头的可调整洗边范围为边缘部分0.8mm。
S5、将S4中所得玻璃晶圆置于固化装置中，设置固化温度为275℃；于固化完成后，清洗玻璃晶圆表面并于100℃下完成对玻璃晶圆的软烘。
S6、以溅射工艺将金属直接溅射至玻璃晶圆的表面即得可分离基板，溅射至玻璃晶圆表面的金属包括Al以及Ti。
实施例2
按照以下步骤制备基板：
S1、清洗玻璃晶圆表面；
S2、以等离子刻蚀的方式清洗玻璃晶圆以改变玻璃晶圆的表面粗糙度；
S3、以旋涂的方式将键合层涂覆至玻璃晶圆表面；
S4、以化剂溶解位于玻璃晶圆边缘1mm的键合层；
溶解键合层过程中化剂选用丙二醇甲醚，流速为12ml/min，转盘转速为600rpm；于溶解完成后以软烘的方式除去位于键合层或玻璃晶圆上的水汽。本申请实施例中，针头的可调整洗边范围为边缘部分1mm；
S5、将S4中所得玻璃晶圆置于固化装置中，设置固化温度为325℃；于固化完成后，清洗玻璃晶圆表面并于150℃下完成对玻璃晶圆的软烘。
S6、以溅射工艺将金属直接溅射至玻璃晶圆的表面即得可分离基板，溅射至玻璃晶圆表面的金属包括Al以及Ti。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，执行S3之后直接执行S5，其他步骤不变，此处不再赘述。
通过以上实施例制备基板后，观察基板表面是否有翘曲，如果有，继续观察翘曲所在的边缘是否分层。
结果显示，实施例1和实施例2没有边缘分层现象，而对比例1存在边缘分层。由以上结果可以得到，增加S4能够解决边缘分层的问题。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种在玻璃晶圆表面制备金属层的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、采用等离子刻蚀工艺清洗玻璃晶圆；
S2、将光刻胶均匀旋涂至所述玻璃晶圆表面，形成第一键合层；
S3、以化剂溶解所述第一键合层的边缘部分，获得第二键合层，所述第二键合层的直径小于所述第一键合层；
S4、以溅射工艺溅射金属于S2中所得玻璃晶圆表面，获得金属层，其中，所述第二键合层表面的金属层与所述边缘部分的金属层厚度相等。
2.根据权利要求1所述的在玻璃晶圆表面制备金属层的方法，其特征在于，所述化剂选用丙二醇甲醚。
3.根据权利要求1所述的在玻璃晶圆表面制备金属层的方法，其特征在于，以化剂溶解所述第一键合层的边缘部分范围为0.8-1mm。
4.根据权利要求1所述的在玻璃晶圆表面制备金属层的方法，其特征在于，用于溶解第一键合层的针头固定于玻璃晶圆边缘，化剂由针头淋向玻璃晶圆，流速为10-12ml/min。
5.根据权利要求2所述的在玻璃晶圆表面制备金属层的方法，其特征在于，于以化剂溶解所述第一键合层过程中，玻璃晶圆以顺时针或逆时针方向转动，转速为500-600rpm。
6.根据权利要求1所述的在玻璃晶圆表面制备金属层的方法，其特征在于，于以等离子刻蚀玻璃晶圆前，用清洗溶液清洗玻璃晶圆表面，所述清洗溶液为通入CO2气体的纯水。
7.根据权利要求3所述的在玻璃晶圆表面制备金属层的方法，其特征在于，于洗边过程完成后，将玻璃晶圆置于固化装置中固定以挥发化剂，固化温度为275-325℃。
8.根据权利要求1所述的在玻璃晶圆表面制备金属层的方法，其特征在于，于等离子刻蚀玻璃晶圆之前、于以化剂溶解所述第一键合层的边缘部分后、于固化玻璃晶圆之后均对玻璃晶圆进行软烘，所述软烘的温度为100-150℃。
9.根据权利要求1所述的在玻璃晶圆表面制备金属层的方法，其特征在于，所述溅射至玻璃晶圆表面的金属选自Al或Ti。
10.一种基板，根据权利要求1-9任一所述的在玻璃晶圆表面制备金属层的方法制得，其特征在于，所述可分离基板由上至下依次包括金属层、键合层以及玻璃晶圆，所述键合层的直径小于所述玻璃晶圆，所述金属层以及玻璃晶圆于边缘处紧密结合。
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