[发明专利]基于BSI工艺不同尺寸晶圆键合后背部腐蚀装置及方法

说明书

本发明提供一种基于BSI工艺不同尺寸晶圆键合后背部腐蚀装置及方法，该装置主要包括抽气口、反应腔、注液口、排液口和固定吸盘，通过抽气口降低反应腔内部的气压，将固定吸盘吸附在键合晶圆的待腐蚀区，通过注液口将腐蚀液注入反应腔进行腐蚀，再通过排液口将腐蚀液由反应腔排出，再升高反应腔的内部气压，将装置与键合晶圆分离，清洗并吹干即完成晶圆的背部腐蚀。在BSI工艺中，利用本发明对键合晶圆进行背部腐蚀，既保证了逻辑电路区不会受到腐蚀液的严重侵蚀，又保证了实验人员在工作期间不会直接与腐蚀液接触，不会吸入腐蚀液挥发出的气体，从而提高了实验人员自身的安全性。

技术领域

本发明涉及半导体加工制造领域，具体提供一种基于BSI工艺不同尺寸晶圆键合后背部腐蚀装置及方法。

背景技术

在CMOS图像传感器制造工艺中，BSI工艺与传统FSI工艺相比，器件在接收到光之后，不再受到内部金属电路的干扰，光直接与光电二极管接触，使器件对光的吸收度增加，量子效率(QE)也得到了提高。因此，BSI工艺在半导体行业中成为了非常受欢迎的工艺技术，但BSI工艺同样也存在着一定的挑战，如工艺成本较高和工艺流程复杂等。

基于BSI工艺制备CMOS图像传感器中必不可少的两个工艺步骤就是：键合工艺与开pad工艺。为了提高器件的光电性能，往往会使用InP材质和GaAs材质晶圆作为感光晶圆，由于受到材料自身的物理性质影响，特殊材质晶圆无法做成目前主流的8英寸或12英寸大小，例如目前我国InP晶圆的主要应用尺寸为2英寸，在将其作为感光晶圆与8寸Si晶圆键合之后，要对InP晶圆背部除pixel区域外其它位置的InP层以及外延层进行腐蚀去除，再通过光刻工艺将pad上的氧化层去除，达到pad打开的效果，从而实现后期器件封装的wirebonding工艺。而在去除pad上InP层及外延层的过程中，由于InP晶圆尺寸较小，没有与之相匹配的反应容器，只能使用大尺寸全自动腐蚀设备，但由于InP晶圆尺寸较小、材质易碎且外延层数较多，若过多的使用大尺寸全自动腐蚀设备，可能出现InP晶圆在机械手来回传送键合晶圆过程中发生碎片及读出电路被腐蚀破坏的情况。同时，这个过程中会用到HCl和H₃PO₄等具有挥发性的强酸作为腐蚀液，实验人员不可避免的会吸入腐蚀液挥发出来的气体，对身体造成不同程度的伤害。因此，在保证实验人员安全的同时，完成晶圆背部腐蚀工艺实验是非常重要的。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种基于BSI工艺不同尺寸晶圆键合后背部腐蚀装置和方法，防止了实验人员在进行不同尺寸键合晶圆背部腐蚀实验时，造成实验人员受到强酸强碱的伤害，在保证感光晶圆不会发生碎片的同时，也尽可能地保护了逻辑电路区不会受到腐蚀液的侵蚀。

本发明提供的基于BSI工艺不同尺寸晶圆键合后背部腐蚀装置，包括：抽气口、反应腔、注液口、排液口和固定吸盘；

反应腔的形状为底部开口的圆柱，在开口截面上固定有聚四氟乙烯材质的胶圈；

抽气口设置在反应腔上部，抽气口用于连接真空泵，保证反应腔的内部气压稳定；

反应腔的侧面设置有注液口，通过注液口将腐蚀液注入反应腔内；

反应腔的侧面底部位置设置有排液口，通过排液口将腐蚀液从反应腔中排出；

固定吸盘采用聚四氟乙烯材料，其固定在反应腔的底部开口处。

优选的，注液口的水平位置高于排液口的水平位置。

优选的，注液口和排液口的外部分别连接有聚四氟乙烯材质的软管。

一种基于BSI工艺不同尺寸晶圆键合后背部腐蚀方法，利用基于BSI工艺不同尺寸晶圆键合后背部腐蚀装置对键合晶圆进行腐蚀，键合晶圆包括感光晶圆和基底晶圆，包括以下步骤：

S1、在感光晶圆背部pixel区沉积氧化层；