TWI819492B - 晶圓的背面處理方法 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種晶圓的背面處理方法，該方法首先提供一待處理的晶圓，該晶圓具有一正面以及一相對於該正面的背面，接著將一暫時性黏著層貼附於該晶圓的該正面，然後在該晶圓固定於該暫時性黏著層的狀態下，對該晶圓的該背面依序進行研磨、蝕刻與金屬化製程。因此，能簡化製程步驟、縮短製程時間、降低成本，以及提高良率和總產出量。
Description
本發明涉及半導體製程，特別是涉及一種半導體晶圓製造過程中的晶圓的背面處理方法。
許多半導體晶圓製程後期都會進行背面研磨(Back Grinding)及背面金屬化(Back Metallization)，背面研磨可以使晶圓薄形化，以利後續的晶圓切割及封裝，而背面金屬化可以在晶圓背面形成導熱或導電用的金屬層。
一般在進行晶圓的背面研磨時，會在晶圓的正面貼附一層膠帶，膠帶的主要功能是在研磨期間完全保護晶片表面，並防止研磨液的滲入而造成汙染。然而，晶圓被研磨減薄後容易因應力作用而產生翹曲，嚴重的翹曲會影響產品良率及半導體器件的可靠度。另外，晶圓的背面金屬化大多是在高溫條件下進行的，因此需要先將膠帶移除，並將晶圓轉移至靜電吸盤(E-chuck)等耐高溫載具。綜上所述，從晶圓的背面研磨到背面金屬化，不僅流程相當繁複，也相當耗費時間(製程時間、轉移等待時間等)及成本(E-chuck為高單價且高損耗的載具)，而且晶圓的翹曲度需要被控制和矯正。除此之外，現有的膠帶存在許多使用問題，例如滲酸、殘膠，這些都會造成良率的損失。
本發明著重於改善現有的晶圓背面研磨和金屬鍍膜製程
(Backside Grinding and Backside Metallization,BGBM)的不足，所採用的技術手段是：利用特殊的暫時性黏著層對半導體晶圓提供固定支撐作用，同時抑制半導體晶圓的翹曲(warpage)，並在半導體晶圓固定於該暫時性黏著層的狀態下，先後進行背面研磨、背面蝕刻與背面金屬化，且視需要可另外進行熱處理，以使半導體晶圓中的應力釋放。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種晶圓的背面處理方法，其包括：提供一待處理的晶圓，該晶圓具有一正面以及一相對於該正面的背面；將一暫時性黏著層貼附於該晶圓的該正面；以及在該晶圓固定於該暫時性黏著層的狀態下，對該晶圓的該背面依序進行研磨、蝕刻與金屬化製程。
在本發明的一具體實施例中，在研磨的步驟中，該晶圓被減薄至一預定厚度。
在本發明的一具體實施例中，在蝕刻的步驟中，是將經研磨的該晶圓浸泡於一酸蝕刻液中，使該酸蝕刻液對經研磨的該晶圓的該背面進行蝕刻；蝕刻條件包括：浸泡溫度為20℃至60℃，浸泡時間為100秒至500秒。
在本發明的一具體實施例中，所述晶圓的背面處理方法還包括：在蝕刻的步驟之後，使用一化學藥液對經蝕刻的該晶圓進行清洗的步驟。
在本發明的一具體實施例中，所述晶圓的背面處理方法還包括：在蝕刻的步驟與金屬化的步驟之間，對該晶圓進行烘烤以使其中的應力釋放的步驟；烘烤溫度為100℃至250℃，且烘烤時間為5分鐘至30分鐘。
在本發明的一具體實施例中，所述晶圓的背面處理方法還包括：在金屬化的步驟之後，在120℃至250℃的溫度下將該暫時性黏著層從經金屬化的該晶圓的該正面分離的步驟。
在本發明的一具體實施例中，該暫時性黏著層包括一聚亞醯胺
基底層以及一形成於該基底層上的黏膠層，且該黏膠層具有一初始剝離力，該初始剝離力為200gf/in至800gf/in。
在本發明的一具體實施例中，該黏膠層在120℃至250℃的溫度下具有一介於20gf/in至100gf/in之間的剝離力。
在本發明的一具體實施例中，該聚亞醯胺基底層的厚度為25μm至75μm，且該黏膠層的厚度為30μm至50μm。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的晶圓的背面處理方法，其能通過“將一暫時性黏著層貼附於該晶圓的該正面，並在該晶圓固定於該暫時性黏著層的狀態下，對該晶圓的該背面依序進行研磨、蝕刻與金屬化製程”的技術特徵，以將現有的BGBM製程改為一段式製程，並能簡化製程步驟、縮短製程時間、降低成本(包括設備、人力、原料等的成本)，以及提高良率和總產出量。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
1:晶圓
101:正面
102:背面
2:暫時性黏著層
21:基底層
22:黏膠層
3:研磨裝置
31:研磨盤
32:研磨頭
M:金屬層
S:內應力
S100、S101、S102、S103、S104、S105、S106:處理方法步驟
圖1為本發明實施例的晶圓的背面處理方法的其中一流程圖。
圖2為本發明實施例的晶圓的背面處理方法的步驟S101的示意圖。
圖3為本發明實施例的晶圓的背面處理方法所使用的暫時性黏著層的內應力分佈示意圖。
圖4為本發明實施例的晶圓的背面處理方法所使用的暫時性黏著層的結構示意圖。
圖5為本發明實施例的晶圓的背面處理方法的步驟S102的示意圖。
圖6為本發明實施例的晶圓的背面處理方法的步驟S103的示意圖。
圖7為本發明實施例的晶圓的背面處理方法的步驟S105的示意圖。
圖8為本發明實施例的晶圓的背面處理方法的步驟S106的示意圖。
圖9為本發明實施例的晶圓的背面處理方法的另外一流程圖。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“晶圓的背面處理方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
[第一實施例]
參閱圖1所示，本發明第一實施例提供一種晶圓的背面處理方法，其至少包括下列幾個步驟：步驟S100，提供一待處理的晶圓；步驟S101，將一暫時性黏著層貼附於晶圓的正面；步驟S102，在晶圓固定於暫時性黏著
層的狀態下，對晶圓的背面進行研磨；步驟S103，在晶圓固定於暫時性黏著層的狀態下，對晶圓的背面進行蝕刻；以及步驟S106，在晶圓固定於暫時性黏著層的狀態下，對晶圓的背面進行金屬化。
配合參閱圖2所示，步驟S100所提供的待處理的晶圓1可為任何合適的半導體晶圓，例如半導體製程中使用的矽晶圓。晶圓1的尺寸可為4吋(in)、6吋、8吋或12吋，晶圓1具有一正面101及一相對於正面101的背面102，其中在晶圓1的正面101上已完成積體電路的製作，例如微處理器、微控制器、儲存器或特殊應用的積體電路。
配合參閱圖2至圖4所示，在步驟S101中，可通過貼膜機將暫時性黏著層2貼附於晶圓1的正面101。暫時性黏著層2具有優異的耐熱性、耐化性、尺寸安定性，並具有機械性能平均、剝離後無殘膠、剝離力(強度)隨溫度升高而降低等特性，因此能在後續的背面研磨、蝕刻及金屬化等製程中對晶圓1提供保護和固定作用，同時抑制半導體晶圓的翹曲(warpage)，蝕刻完不需轉移至吸盤載具(E-Chuck)等耐高溫載具上即可直接進入金屬化製程階段。也就是說，本發明晶圓的背面處理方法為一段式流程，與現有的BGBM製程相比，具有製程簡化、製程時間縮短、成本(包括設備、人力、原料等的成本)降低等優勢。
在本實施例中，暫時性黏著層2最高可耐250℃至300℃的高溫，且暫時性黏著層2經過雙軸拉伸處理，從而暫時性黏著層2在MD/TD方向上皆有內應力S(機械性能平均)，如圖3所示。更進一步來說，暫時性黏著層2包括一基底層21及一形成於基底層21上的黏膠層22，如圖4所示；基底層21的主要成分為聚亞醯胺(Polyimide,PI)，基底層21的厚度可為25μm至75μm，黏膠層22的厚度可為30μm至50μm。值得注意的是，黏膠層22具有一初始剝離力(室溫下)為200gf/in至800gf/in，而在120℃至250℃的溫度條件下，黏膠層22的剝
離力可降低至20gf/in至100gf/in。以上所述只是可行的實施方式，而並非用以限制本發明。
實際應用時，在貼附至晶圓1的正面101之前，暫時性黏著層2可更包括一覆蓋在黏膠層22的外表面上的離型層(圖中未顯示)，以防止黏膠層22接觸到會影響其特性(如黏著性)的物質。
配合參閱圖5所示，在步驟S102中，可通過真空吸附或靜電吸附等吸附固定方式，將晶圓1以正面101朝向研磨盤31的方式裝載於研磨裝置3的研磨盤31上，並使晶圓1的背面102裸露，然後以研磨裝置3的研磨頭32對晶圓1的背面102進行研磨，直到晶圓1被減薄至一預定厚度；完成後釋放研磨盤31對晶圓1的吸附力，使晶圓1可脫離研磨盤31。實際應用時，背面研磨可包括粗研磨(快速研磨)及細研磨(慢速研磨)，過程中暫時性黏著層2可保護晶圓1的正面101免受研磨盤31損傷，即暫時性黏著層2可對正面101的積體電路提供保護作用。
值得一提的是，暫時性黏著層2能夠很好地抑制晶圓1厚度減薄後產生的翹曲形變，以確保晶圓1上半導體器件的可靠性，以及背面金屬化的效果。
配合參閱圖5及圖6所示，在步驟S103中，是將經研磨的晶圓1浸泡於一酸蝕刻液中，使酸蝕刻液對經研磨的晶圓1的背面102進行蝕刻，以適當地增加背面102的粗糙化特性，從而後續金屬化製程所鍍上的金屬層M可具有更好的附著性。在本實施例中，蝕刻條件包括：浸泡溫度為20℃至60℃，浸泡時間為100秒至500秒；酸蝕刻液可為一混酸溶液，例如為氫氟酸、硝酸與硫酸的混酸溶液。以上所述只是可行的實施方式，而並非用以限制本發明。
實際應用時，本發明晶圓的背面處理方法還包括清洗晶圓的步驟(步驟S104)，即在蝕刻的步驟之後，使用一化學藥液對經蝕刻的晶圓1進行
清洗，例如對經蝕刻的晶圓1的背面102進行溢流沖洗，以去除存在於背面102製程殘留物，使後續背面金屬化的品質更好。
在步驟S106中，可採用蒸鍍、濺鍍、化學鍍或任何合適的金屬鍍膜方法於經蝕刻的晶圓1的背面102形成一或多個金屬層M。金屬層M可以是由以下金屬或它們的合金所形成：鈦(Ti)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鉻(Cr)、銀(Ag)、金(Au)、鈀(Pd)及錫(Sn)；且金屬層M的厚度可根據實際需要適當選擇，沒有特別的限制。在一些實施例中，金屬層M的厚度可為大於0且小於20μm；如果金屬層M的厚度太小，可能會負面影響其對晶圓1的附著性和均勻性；如果金屬層M的厚度太大，將會增加原材料的消耗而有成本增加的疑慮。以上所述只是可行的實施方式，而並非用以限制本發明。
值得一提的是，在蝕刻的步驟之後，本發明可通過暫時性黏著層2將晶圓1直接轉移至金屬鍍膜裝置，不需要任何耐高溫載具(如吸盤載具)的輔助，從而可省略除膠、轉移晶圓1至高溫載具等步驟，省去轉移等待的時間。與現有的BGBM製程相比，本發明晶圓的背面處理方法約省下5%的製程時間及轉移等待時間。
當步驟S106完成之後，可在120℃至250℃的溫度下將暫時性黏著層2從經金屬化的晶圓1的正面101分離。由於黏膠層22在120℃至250℃的溫度下其剝離力可降低至20gf/in至100gf/in，暫時性黏著層2很容易被剝離，幾乎不會殘留。黏膠層22的剝離力是根據ASTM D1000標準進行180度剝離測試而獲得。
[第二實施例]
參閱圖9並配合圖7所示，本發明第二實施例提供一種晶圓的背面處理方法，其至少包括下列幾個步驟：步驟S100，提供一待處理的晶圓；步驟S101，將一暫時性黏著層貼附於晶圓的正面；步驟S102，在晶圓固定於
暫時性黏著層的狀態下，對晶圓的背面進行研磨；步驟S103，在晶圓固定於暫時性黏著層的狀態下，對晶圓的背面進行蝕刻；步驟S104，對晶圓進行清洗；以及步驟S106，在晶圓固定於暫時性黏著層的狀態下，對晶圓的背面進行金屬化。關於上述步驟的具體實施細節已描述於第一實施例中，故在此不加以贅述。本實施例與第一實施例的差異主要在於，在步驟S103與步驟S106之間(在蝕刻的步驟與金屬化的步驟之間)，還包括：步驟S105，對晶圓進行烘烤以使其中的應力釋放的步驟。
值得一提的是，在經過烘烤製程釋放應力後，暫時性黏著層2更容易維持晶圓1的平整性。在本實施例中，烘烤條件包括：烘烤溫度為100℃至250℃，且烘烤時間為5分鐘至30分鐘，但本發明不限於上述的烘烤條件。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的晶圓的背面處理方法，其能通過“將一暫時性黏著層貼附於該晶圓的該正面，並在該晶圓固定於該暫時性黏著層的狀態下，對該晶圓的該背面依序進行研磨、蝕刻與金屬化製程”的技術特徵，以將現有的BGBM製程改為一段式製程，並能簡化製程步驟、縮短製程時間、降低成本(包括設備維護、入力、原料、耗材等的成本)，以及提高良率和總產出量。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
S100、S101、S102、S103、S104、S106:處理方法步驟
Claims (7)
- 一種晶圓的背面處理方法，其包括：提供一待處理的晶圓，該晶圓具有一正面以及一相對於該正面的背面；將一暫時性黏著層貼附於該晶圓的該正面；以及在該晶圓固定於該暫時性黏著層的狀態下，對該晶圓的該背面依序進行研磨、蝕刻與金屬化製程；其中，該暫時性黏著層包括一聚亞醯胺基底層以及一形成於該基底層上的黏膠層，且該黏膠層具有一初始剝離力，該初始剝離力為200gf/in至800gf/in；該黏膠層在120℃至250℃的溫度下具有一介於20gf/in至100gf/in之間的剝離力。
- 如請求項1所述的晶圓的背面處理方法，其中，在研磨的步驟中，該晶圓被減薄至一預定厚度。
- 如請求項1所述的晶圓的背面處理方法，其中，在蝕刻的步驟中，是將經研磨的該晶圓浸泡於一酸蝕刻液中，使該酸蝕刻液對經研磨的該晶圓的該背面進行蝕刻；蝕刻條件包括：浸泡溫度為20℃至60℃，浸泡時間為100秒至500秒。
- 如請求項3所述的晶圓的背面處理方法，其中，所述的晶圓的背面處理方法還包括：在蝕刻的步驟之後，使用一化學藥液對經蝕刻的該晶圓進行清洗的步驟。
- 如請求項1所述的晶圓的背面處理方法，其中，所述晶圓的背面處理方法還包括：在蝕刻的步驟與金屬化的步驟之間， 對該晶圓進行烘烤以使其中的應力釋放的步驟；烘烤溫度為100℃至250℃，且烘烤時間為5分鐘至30分鐘。
- 如請求項1所述的晶圓的背面處理方法，其中，所述的晶圓的背面處理方法還包括：在金屬化的步驟之後，在120℃至250℃的溫度下將該暫時性黏著層從經金屬化的該晶圓的該正面分離的步驟。
- 如請求項1所述的晶圓的背面處理方法，其中，該聚亞醯胺基底層的厚度為25μm至75μm，且該黏膠層的厚度為30μm至50μm。
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| TWI819492B true TWI819492B (zh) | 2023-10-21 |
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ID=88927550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW111105512A TWI819492B (zh) | 2022-02-16 | 2022-02-16 | 晶圓的背面處理方法 |
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| TW (1) | TWI819492B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5268065A (en) * | 1992-12-21 | 1993-12-07 | Motorola, Inc. | Method for thinning a semiconductor wafer |
| TW201942969A (zh) * | 2018-03-28 | 2019-11-01 | 日商古河電氣工業股份有限公司 | 半導體晶片之製造方法、表面保護膠帶 |
-
2022
- 2022-02-16 TW TW111105512A patent/TWI819492B/zh active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5268065A (en) * | 1992-12-21 | 1993-12-07 | Motorola, Inc. | Method for thinning a semiconductor wafer |
| TW201942969A (zh) * | 2018-03-28 | 2019-11-01 | 日商古河電氣工業股份有限公司 | 半導體晶片之製造方法、表面保護膠帶 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| TW202335065A (zh) | 2023-09-01 |
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