[发明专利]一种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，涉及一种应用于薄硅片的工艺方法，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10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)将所述硅片和载片进行临时键合；(3)将所述硅片背面研磨减薄；(4)进行硅片背面工艺；(5)将减薄后的硅片从载片上解离并清洗。在通常这种临时键合/解离的方法中，根据步骤(5)中解离方法的不同，临时键合和解离工艺可以分为以下三种：化学溶剂解离法(Chemical Release)、激光或紫外光照射解离法(Laser/UV Light Release)以及加热分解解离法(Thermal Decomposition Release)，表1所示的是这三种临时键合和解离工艺各自的优缺点。

表1不同临时键合和解离工艺的优缺点：

由表1可知，化学溶剂解离法和激光或紫外光照射解离法都具有室温下即可解离的优点，能够很好的解决因热而产生的硅片和载片间的应力不匹配和形变问题，但这两种方法又各自有其缺点：

化学溶剂解离法中需使用多孔结构的载片，以便在解离步骤时，化学溶剂能够流过载片而到达键合面的粘合剂，从而更好的溶解粘合剂，但这种多孔结构的载片成本很高，而且在进行硅片背面研磨及其他工艺时，一些化学药液及颗粒杂质也容易透过多孔的载片到达硅片的键合面(图形面)，进而对其图形产生沾污和损伤；在激光或紫外光照射解离法中，粘合剂不能太厚(通常小于2微米)，否则需使用很大功率的激光或紫外光才能是粘合剂分解，这就不但大大限制了设备的生产能力(Throughput)，同时也降低了设备的使用寿命，但在实际情况中，当硅片键合面的图形台阶差大于2微米时，这种厚度的粘合剂就不能完全覆盖这种台阶差，进而影响键合效果。

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，使其在具备室温下即可解离的优点时，同时又能解决以下两个问题：

1、传统化学溶剂解离法中因需使用多孔结构的载片而产生的高成本和硅片图形沾污问题；

2、传统激光或紫外光照射解离法中由于粘合剂不能太厚而导致的不能完全覆盖硅片键合面上图形的台阶高度的问题。

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）在硅片的键合面涂布第一粘合剂，并对其烘烤；

（2）在载片的键合面涂布第二粘合剂，并对其烘烤；

（3）将硅片和载片进行临时键合；

（4）对硅片背面进行研磨减薄；

（5）进行硅片背面工艺；

（6）将减薄后的硅片和载片进行解离；

（7）去除减薄后的硅片键合面上的第一粘合剂；

（8）去除载片键合面上的第二粘合剂。