[发明专利]晶圆背面减薄方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种晶圆背面减薄 方法。

背景技术

IC的技术进步日新月异，正在向高速化、高集成化、高密度化和高性能化 的方向发展。微电子产品在集成度、速度和可靠性不断提高的同时正向轻薄短 小的方向发展，与此相适应，新型的芯片封装技术不断涌现，这些先进的封装 技术所需要的芯片厚度越来越薄。直径150mm和200mm硅片的厚度分别为625 um和725um，而直径300mm硅片平均厚度将达到775um。硅片上电路层的有 效厚度一般为5-10um,为了保证其功能，有一定的支撑厚度是必要的，因此，硅 片的厚度极限为20-30um,这只占总厚度的一小部分，占总厚度90％左右的衬底 材料是为了保证硅片在制造、测试和运送过程中有足够的强度。因此，电路层 制作完成后，需要对硅片进行背面减薄(backsidethinning)，使其达到所需的对硅 片进行划片(Dicing)加工，形成一个个减薄的裸芯片。

减薄后的芯片有如下优点：

(1)提高热扩散效率随着半导体结构越来越复杂、集成度越来越高，晶体 管体积不断减小，散热已逐渐成为影响芯片性能和寿命的关键因素，薄的芯片 更有利于散热。(2)减小芯片封装体积微电子产品日益向轻薄短小的方向发展， 减小芯片封装体积是适应这一发展趋势的必由之路。(3)提高机械性能减薄后 的芯片机械性能显著提高，硅片越薄，其柔韧性越好，受外力冲击引起的应力 也越小。(4)气性能晶片的厚度越薄元件之间的连线将越短，元件导通电阻将 越低，信号延迟时间越短，从而实现更高的性能。(5)减轻划片加工量减薄以 后再切割，可以减小划片(Dicing)时的加工量，降低芯片崩边的发生率。未来 硅片背面减薄将趋向20-30um的极限厚度。当芯片厚度小于50um时，可以弯 曲到一定程度而不断裂，特殊的超薄芯片甚至可以随意弯曲，可用来做成闪存 芯片和电子标签等。

目前，硅片的背面减薄技术主要有磨削、研磨、化学机械抛光(CMP)、干式 抛光(drypolishing)、电化学腐蚀(electrochemicaletching)、湿法腐蚀(wetetching)、 等离子辅助化学腐蚀(PACE)、常压等离子腐蚀(atmosphericdownstreamplasma etching,ADPE)等，其中最常用的背面减薄技术有磨削、CMP、湿法腐蚀、ADPE 和干式抛光五种。

实际应用中，首先先用磨削的方式去除绝大部分余量，背面减薄到180mm 左右，然后CMP、湿法腐蚀、ADPE和干式抛光中的一种或两种消除磨削引起 的损伤层和残余应力，得到无损伤的片表面。因此，一般硅片的背面减薄可以 有背面磨削+CMP、背面磨削+湿式化学腐蚀、背面磨削+ADPE、背面磨削+干 式抛光四种工艺方案。上述方法都能够实现晶圆背面的减薄，但是也意味着晶 圆上90％以上的硅材料都完全被浪费了。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种晶 圆背面减薄方法，不仅能很好地实现晶圆的厚度减薄，而且能极大提高晶圆利 用率，避免硅材料浪费。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种晶圆背面减薄方法，其 包括：

第一步骤：提供待减薄晶圆；

第二步骤：去除待减薄晶圆背面的损伤层；

第三步骤：对待减薄晶圆背面进行氢离子注入；

第四步骤：使得待减薄晶圆在于大于300℃的温度下进行退火，由此使得注 入到待减薄晶圆背面的氢离子在晶圆中形成气泡，进而导致待减薄晶圆在气泡 处发生分离，以使得硅薄层从待减薄晶圆分离下来；

第五步骤：取走分离下来的硅薄层；

第六步骤：判断待减薄晶圆的厚度是否大于第一预定厚度，而且如果待减 薄晶圆的厚度大于第一预定厚度，则对剩余的待减薄晶圆重复第三步骤至第五 步骤。

优选地，如果待减薄晶圆的厚度不大于第一预定厚度则可以结束处理，则 对待减薄晶圆背面进行精密抛光，直至待减薄晶圆达到第二预定厚度。

优选地，第二预定厚度<50um。

优选地，使用化学机械研磨、湿法腐蚀、常压等离子腐蚀ADPE和干式抛 光中的一种去除待减薄晶圆背面的损伤层。

优选地，去除的损伤层的厚度为10-100um。