[发明专利]应用于薄硅片的临时键合和解离工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造工艺，涉及一种薄硅片的工艺方法，尤其涉及一种应用于薄硅片的临时键合和解离工艺方法。

背景技术

随着半导体芯片对各种元器件集成度和功能越来越高的要求，传统的二维集成电路已难以满足其需求，因此一种新的技术，三维集成电路(3DIC)应运而生，其主要原理就是通过将硅片和硅片(Wafer to Wafer)或芯片和硅片(Chip to Wafer)上下层层堆叠的方式来提高芯片或各种电子元器件的集成度。在3DIC工艺中，需要对硅片进行减薄，一是为了减少封装厚度，二是通过减薄来暴露出用于链接上下两硅片的通孔(Via)金属塞。

另外，近年来国内半导体分立器件的研究热点，绝缘栅双极晶体管(IGBT)，该类晶体管的集电极是在硅片的背面形成的，因此为了满足IGBT产品对结深和击穿电压的要求，也需要对硅片背面进行减薄。

根据3DIC或IGBT产品的要求不同，所需硅片减薄后的厚度也不同(10-200微米)，最低甚至只有10um(微米)，对于这样薄如纸的硅片，由于其机械强度的降低以及翘曲度/弯曲度的增加，普通的半导体设备几乎难以完成支撑和传输动作，碎片率非常高。为了解决这种薄硅片的支撑和传输问题，临时键合/解离法是业界通常采用的工艺方法之一，其主要原理就是将硅片临时键合在一直径相仿的载片(玻璃、蓝宝石或硅材料)上，利用该载片来实现对薄硅片的支撑和传输，同时可以防止薄硅片变形，在完成相关工艺后再将载片从薄硅片上解离，其工艺流程如图1所示，包括如下步骤：（1）在硅片的键合面或/和载片的键合面涂布粘合剂，并对其进行烘烤；（2）硅片和载片的临时键合；（3）硅片背面研磨减薄；（4）进行硅片背面工艺；（5）硅片和载片的解离和清洗。传统的临时键合/解离的方法有一个缺点：如图2所示，在硅片100和载片200的键合过程中，由于压力和温度的关系，粘合剂300容易被“挤”到硅片100和载片200边缘的侧面，从而在硅片100和载片200边缘侧面形成粘合剂残留(如图2所示的硅片边缘的粘合剂301和载片边缘的粘合剂302)，这样在硅片和载片的解离过程中，容易在硅片100和载片200的边缘发生粘连而使薄硅片破裂。

为了解决这个问题，有一种改善的方法，即在硅片或载片上涂完粘合剂以后，立即使用去边处理，去除硅片或载片边缘的粘合剂，接着再进行硅片或载片的临时键合，这种方法虽然能够解决硅片和载片的解离过程中的硅片破裂问题，但却会引入新的问题，如图3所示，由于在硅片边缘101和载片边缘201没有粘合剂300的支撑，在硅片100的减薄过程中，硅片边缘101会因为研磨时的压力而发生碎片或裂角。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种应用于薄硅片的临时键合和解离工艺方法，以解决传统工艺中解离过程时发生的硅片周边破裂的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种应用于薄硅片的临时键合和解离工艺方法，包括步骤如下：

（1）在硅片的键合面或/和载片的键合面涂布粘合剂，并对其进行烘烤；

（2）硅片和载片的临时键合；

（3）硅片背面研磨减薄；

（4）对硅片和载片的边缘进行去边处理，以去除硅片和载片边缘的粘合剂；

（5）进行硅片背面工艺；

（6）硅片和载片的解离和清洗。

在步骤(1)中，所述的载片材料是玻璃、蓝宝石或硅中的任一种；所述的载片直径比硅片直径大0~2毫米，所述载片的厚度为200-2000微米。优选的，所述载片采用玻璃圆片，所述载片的直径为201毫米，所述载片的厚度为500微米。

在步骤(1)中，所述的粘合剂是指加热分解型粘合剂，或激光分解型粘合剂，或溶剂溶解型粘合剂。优选的，所述的粘合剂是Brewer Scinece公司的热分解型粘合剂WaferBOND HT10.10。

在步骤(1)中，所述的涂布粘合剂，是指只在硅片的键合面涂布粘合剂，或只在载片的键合面涂布粘合剂，或在硅片的键合面和载片的键合面都涂布粘合剂；所述涂布粘合剂的涂布方式采用旋涂方式或喷淋方式；所述的涂布粘合剂在烘烤后的厚度为5-100微米。优选的，所述的涂布粘合剂采用旋涂方式在硅片的键合面和载片的键合面都涂布粘合剂，在烘烤后，涂布在硅片的键合面上的粘合剂以及涂布在载片的键合面上的粘合剂的厚度均为25微米。