CN113948376A - 一种晶圆表面器件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种晶圆表面器件的制备方法，包括：S100，在晶圆的第一表面制作完成接触孔后，制备耐熔金属层；S200，翻转晶圆，对晶圆的第二表面进行研磨、蚀刻，使晶圆达到预设厚度；S300，向晶圆的第二表面进行离子注入，并在预设温度下激活注入的离子；S400，对第二表面进行金属镀膜，形成金属膜层，并在金属膜层上制备具有预设图案的聚亚酰胺网格，聚亚酰胺网格的覆盖区域对应切割道位置；S500，翻转晶圆，在聚亚酰胺网格的支撑下，对第一表面进行金属镀膜，并蚀刻形成预设排布的金属块；S600，在第一表面和第二表面均无电极化镀Ni、Pd、Au；S700，去除第二表面的聚亚酰胺网格，完成晶圆表面器件的制备。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆表面器件的制备方法。
背景技术
绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)是在金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)和双极晶体管(Bipolar)基础上发展起来的一种新型复合功率器件，作为电力电子变换器的核心器件，为应用装置的高频化、小型化、高性能和高可靠性奠定了基础。
导通电阻作为功率半导体器件的一个性能指标，需要尽可能的降低。为了使功率半导体器件具有较低的导通电阻，在现有技术中，通常采用的技术手段是金属化晶圆背面，在对晶圆背面进行化学机械研磨以平坦化以后，通过真空蒸镀或离子镀等物理气相沉积工艺，在晶圆背面形成复合金属层。然而，随着半导体器件小型化需求的发展，晶圆的厚度也越来越薄，因此，对晶圆背面进行的金属化可能会使得晶圆发生大曲率的应力翘曲，进而影响在晶圆背面形成的功率半导体器件的性能，更严重的会导致晶圆发生破损，导致产品良率降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何解决背面金属化工艺导致减薄后的IGBT器件的晶圆可能会发生翘曲的问题，本发明提出了一种晶圆表面器件的制备方法。
根据本发明实施例的晶圆表面器件的制备方法，包括：
S100，在晶圆的第一表面制作完成接触孔后，制备耐熔金属层；
S200，翻转所述晶圆，对所述晶圆的第二表面进行研磨、蚀刻，使所述晶圆达到预设厚度；
S300，向所述晶圆的第二表面进行离子注入，并在预设温度下激活注入的离子；
S400，对所述第二表面进行金属镀膜，形成金属膜层，并在所述金属膜层上制备具有预设图案的聚亚酰胺网格，所述聚亚酰胺网格的覆盖区域对应切割道位置；
S500，翻转所述晶圆，在所述聚亚酰胺网格的支撑下，对所述第一表面进行金属镀膜，并蚀刻形成预设排布的金属块；
S600，在所述第一表面和所述第二表面均无电极化镀Ni、Pd、Au；
S700，去除所述第二表面的聚亚酰胺网格，完成所述晶圆表面器件的制备。
根据本发明实施例的晶圆表面器件的制备方法，通过在晶圆的第二表面制备具有预设图案的聚亚酰胺网格，且覆盖区域对应切割道位置，以此通过聚亚酰胺网格将背面金属层进行分割，避免在晶圆的整个第二表面化镀金属导致晶圆发生应力变形，同时在背面金属层预留了切割道位置，降低了在后续切割和划片中所需要切割的厚度和难度，从而提高生产效率。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：
将完成晶圆表面器件制备的所述晶圆贴附至切割模框板，以所述第二表面的去除所述聚亚酰胺网格的位置为切割道位置，切割所述晶圆。
在本发明的一些实施例中，所述S100中，所述耐熔金属层为钛/氮化钛或钨。
根据本发明的一些实施例，所述S200中，研磨后的所述晶圆厚度范围为：50～200μm。
在本发明的一些实施例中，所述S300中，注入的离子包括：硼离子、磷离子和氢离子。
根据本发明的一些实施例，所述S300中，激活离子的所述预设温度范围为600～1000℃。
在本发明的一些实施例中，所述S400和所述S500中的金属镀膜为铝。
根据本发明的一些实施例，所述S400中，采用涂布、曝光及显影工艺在所述金属膜层上制备所述聚亚酰胺网格。
在本发明的一些实施例中，所述晶圆的尺寸范围为6寸至12寸。
根据本发明的一些实施例，其特征在于，所述晶圆为具有缓坡状边缘晶圆。
附图说明
图1为根据本发明实施例的晶圆表面器件的制备方法的流程示意图；
图2为根据本发明实施例的晶圆表面器件的制备方法的步骤S100之前的晶圆示意图；
图3为根据本发明实施例的晶圆表面器件的制备方法的步骤S100制备的晶圆的结构示意图；
图4为根据本发明实施例的晶圆表面器件的制备方法的步骤S100制备的晶圆的结构示意图；
图5为根据本发明实施例的晶圆表面器件的制备方法的步骤S400制备的晶圆的结构示意图；
图6为根据本发明实施例的晶圆表面器件的制备方法的步骤S400制备的晶圆的结构示意图；
图7为根据本发明实施例的晶圆表面器件的制备方法的步骤S500制备的晶圆的结构示意图；
图8为根据本发明实施例的晶圆表面器件的制备方法的步骤S600制备的晶圆的结构示意图；
图9为根据本发明实施例的晶圆表面器件的制备方法的步骤S700制备的晶圆的结构示意图；
图10为根据本发明实施例的晶圆表面器件的制备方法的图9的区域A的局部放大图。
附图标记：
晶圆10，
第一表面20，接触孔21，耐熔金属层22，金属块23
第二表面30，金属膜层31，聚亚酰胺网格32。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
如图1至图10所示，根据本发明实施例的晶圆表面器件的制备方法，包括：
S100，在晶圆的第一表面制作完成接触孔后，制备耐熔金属层。
S200，翻转晶圆，对晶圆的第二表面进行研磨、蚀刻，使晶圆达到预设厚度。
S300，向晶圆的第二表面进行离子注入，并在预设温度下激活注入的离子。
S400，对第二表面进行金属镀膜，形成金属膜层，并在金属膜层上制备具有预设图案的聚亚酰胺网格，聚亚酰胺网格的覆盖区域对应切割道位置。
S500，翻转晶圆，在聚亚酰胺网格的支撑下，对第一表面进行金属镀膜，并蚀刻形成预设排布的金属块。
S600，在第一表面和第二表面30均无电极化镀Ni、Pd、Au。
S700，去除第二表面的聚亚酰胺网格，完成晶圆表面器件的制备。
其中，在步骤S100之前，晶圆10已经完成了部分工艺。在步骤S100中，晶圆10通过第一表面20的接触孔21与后续步骤中的金属块连接已形成IGBT的发射极结构。在步骤S400中，聚亚酰胺网格32的预设图案，具体为与晶圆10后续的预设切割道位置相应的图案，从而使聚亚酰胺网格32能够覆盖切割道位置。
并且，在步骤500中，金属块23为铝衬垫(Al pad)，晶圆10通过金属块23与外界形成金属连接，换言之，金属块23以晶圆10与外界连接所需要的排布形式作为预设排布。
另外，在步骤S600中，优选Ni的厚度为3μm，Pd厚度为0.3μm，Au的厚度为0.05μm。
根据本发明实施例的晶圆表面器件的制备方法，通过在晶圆10的第二表面30制备具有预设图案的聚亚酰胺网格32，且覆盖区域对应切割道位置，以此通过聚亚酰胺网格32将背面金属层进行分割，避免在晶圆10的整个第二表面30化镀金属导致晶圆10发生应力变形，同时在背面金属层预留了切割道位置，降低了在后续切割和划片中所需要切割的厚度和难度，从而提高生产效率。
根据本发明的一些实施例，制备方法还包括：将完成晶圆10表面器件制备的晶圆10贴附至切割模框板，以第二表面30的去除聚亚酰胺网格32的位置为切割道位置，切割晶圆10。
其中，通过将预设图案的聚亚酰胺网格32制备在第二表面30，而预设图案为在第二表面30上切割道的分布图案。再利用化镀的金属无法附着在聚亚酰胺网格32上的特性，在第二表面30预留出了未覆盖有Ni、Pd、Au等金属的切割道，从而避免在晶圆10的整个第二表面30化镀金属导致晶圆10发生应力变形，同时减小了晶圆10在切割道位置的厚度和强度，便于提高切割效率。
在本发明的一些实施例中，在步骤S100中，耐熔金属层22为钛/氮化钛或钨。其中，优选钛的厚度为0.3μm。
根据本发明的一些实施例，在步骤S200中，研磨后的晶圆10厚度范围为：50～200μm。
在本发明的一些实施例中，在步骤S300中，注入的离子包括：硼离子、磷离子和氢离子。其中，硼离子和磷离子的注入能量小于1500keV，氢离子的注入能量小于500keV。
根据本发明的一些实施例，在步骤S300中，激活离子的预设温度范围为600～1000℃。
如图5和图6所示，在本发明的一些实施例中，在步骤S400和步骤S500中的金属镀膜为铝。其中，金属镀膜的铝的厚度大于5μm。
如图5和图6所示，根据本发明的一些实施例，在步骤S400中，采用涂布(COAT)、曝光(EXP)及显影(DEV)工艺在金属膜层31上制备聚亚酰胺网格32。
在本发明的一些实施例中，晶圆10的尺寸范围为6寸至12寸。
如图1所示，根据本发明的一些实施例，其特征在于，晶圆10为具有缓坡状边缘晶圆10。其中，晶圆10为具有缓坡状边缘，可以防止边缘的应力造成的损伤，增加外延层以及光刻胶在晶圆10边缘的平坦度
根据本发明实施例的晶圆表面器件的制备方法，通过在晶圆10的第二表面30制备具有预设图案的聚亚酰胺网格32，且覆盖区域对应切割道位置，以此通过聚亚酰胺网格32将背面金属层进行分割，避免在晶圆10的整个第二表面30化镀金属导致晶圆10发生应力变形，同时在背面金属层预留了切割道位置，降低了在后续切割和划片中所需要切割的厚度和难度，从而提高生产效率。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
Claims (10)
1.一种晶圆表面器件的制备方法，其特征在于，包括：
S100，在晶圆的第一表面制作完成接触孔后，制备耐熔金属层；
S200，翻转所述晶圆，对所述晶圆的第二表面进行研磨、蚀刻，使所述晶圆达到预设厚度；
S300，向所述晶圆的第二表面进行离子注入，并在预设温度下激活注入的离子；
S400，对所述第二表面进行金属镀膜，形成金属膜层，并在所述金属膜层上制备具有预设图案的聚亚酰胺网格，所述聚亚酰胺网格的覆盖区域对应切割道位置；
S500，翻转所述晶圆，在所述聚亚酰胺网格的支撑下，对所述第一表面进行金属镀膜，并蚀刻形成预设排布的金属块；
S600，在所述第一表面和所述第二表面均无电极化镀Ni、Pd、Au；
S700，去除所述第二表面的聚亚酰胺网格，完成所述晶圆表面器件的制备。
2.根据权利要求1所述的晶圆表面器件的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：
将完成晶圆表面器件制备的所述晶圆贴附至切割模框板，以所述第二表面的去除所述聚亚酰胺网格的位置为切割道位置，切割所述晶圆。
3.根据权利要求1所述的晶圆表面器件的制备方法，其特征在于，所述S100中，所述耐熔金属层为钛/氮化钛或钨。
4.根据权利要求1所述的晶圆表面器件的制备方法，其特征在于，所述S200中，研磨后的所述晶圆厚度范围为：50～200μm。
5.根据权利要求1所述的晶圆表面器件的制备方法，其特征在于，所述S300中，注入的离子包括：硼离子、磷离子和氢离子。
6.根据权利要求1所述的晶圆表面器件的制备方法，其特征在于，所述S300中，激活离子的所述预设温度范围为600～1000℃。
7.根据权利要求1所述的晶圆表面器件的制备方法，其特征在于，所述S400和所述S500中的金属镀膜为铝。
8.根据权利要求1所述的晶圆表面器件的制备方法，其特征在于，所述S400中，采用涂布、曝光及显影工艺在所述金属膜层上制备所述聚亚酰胺网格。
9.根据权利要求1所述的晶圆表面器件的制备方法，其特征在于，所述晶圆的尺寸范围为6寸至12寸。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的晶圆表面器件的制备方法，其特征在于，所述晶圆为具有缓坡状边缘晶圆。
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