硅片的鍵合方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種硅片的鍵合方法，包括步驟：提供一載片并對(duì)載片進(jìn)行清洗；在載片表面上進(jìn)行鍵合膠水旋涂；對(duì)鍵合膠水進(jìn)行去邊處理；將硅片和載片進(jìn)行鍵合，鍵合后要求保證鍵合膠水都位于硅片所覆蓋區(qū)域的內(nèi)側(cè)。本發(fā)明通過(guò)在硅片和載片的鍵合之前，對(duì)鍵合膠水進(jìn)行去邊處理，能夠使硅片和載片鍵合后，在硅片的側(cè)壁不再有鍵合膠水，這樣能夠在對(duì)硅片進(jìn)行解離時(shí)降低硅片的破片率，尤其是能夠有效的解決采用Taikio工藝形成的在外周帶有支撐環(huán)的硅片在解離時(shí)的破片問(wèn)題，且本發(fā)明，能夠很好的很現(xiàn)有整體工藝和設(shè)備結(jié)合，不需要增加額外的成本。
【專利說(shuō)明】硅片的鍵合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種硅片的鍵合方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體制造中，通常高電壓高功率的半導(dǎo)體器件，其散熱性能非常重要，因此硅片越薄，其散熱能力越強(qiáng)，可以承載的功率就越高。以工業(yè)或汽車(chē)電子中使用的典型的1200V100A 的絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)器件為例，其厚度從最初的穿通(PT)型IGBT的300微米左右，下降至場(chǎng)中止(FS)型IGBT的170微米左右，進(jìn)一步的達(dá)到120微米,其工作損耗功率也隨之下降。
[0003]但是當(dāng)硅片薄到一定程度，且面積較大時(shí)，其機(jī)械強(qiáng)度大大下降，以8英寸硅片為例，當(dāng)硅片厚度〈200微米時(shí)，硅片會(huì)發(fā)生卷曲，因此無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行搬送、轉(zhuǎn)移和加工。因此針對(duì)薄硅片需要使用特殊的加工和承載方式。鍵合工藝和Taiko工藝就是其中比較常用的。
[0004]現(xiàn)有第一種硅片鍵合工藝中，鍵合工藝放在硅片減薄前，如圖1A所示，首先將硅片11和載片14通過(guò)所述鍵合膠水13鍵合在一起，然后通過(guò)研磨刀片12對(duì)硅片11進(jìn)行研磨，直至研磨到所需厚度，此時(shí)硅片11被粘在載片14上，不會(huì)發(fā)生形變。從而可以進(jìn)行搬送、轉(zhuǎn)移和加工?，F(xiàn)有第一種方法適用于鍵合后硅片不再取下，且后續(xù)還要進(jìn)行其他背面工藝如光刻、注入、退火、刻蝕、金屬蒸發(fā)或沉積的情形。如果后續(xù)不需要進(jìn)行其他背面工藝，則也可以取下，將硅片粘在框架(frame)上，保持一定的機(jī)械強(qiáng)度。
[0005]同時(shí)為了降低研磨過(guò)程中的碎片率，在此方案中需要將膠水完全覆蓋硅片邊緣，使硅片和載片之間被膠水充滿沒(méi)有空隙，否則硅片和載片之間沒(méi)有被膠水充滿，產(chǎn)生空隙的話，研磨過(guò)程中產(chǎn)生的硅屑會(huì)進(jìn)入硅片邊緣硅片和載片間的空隙內(nèi)，造成硅片崩口，并引發(fā)研磨碎片。
[0006]但當(dāng)不使用硅片鍵合工藝時(shí)，則需要使用Taiko工藝，如圖2A所示，現(xiàn)有Taiko工藝是在用研磨刀片2對(duì)硅片I進(jìn)行研磨時(shí)，僅研磨硅片I的中央部分，但不研磨硅片I的周邊部分。如圖2B所示，硅片I采用現(xiàn)有Taiko工藝研磨后在硅片I的邊緣存在一個(gè)支撐環(huán)la，硅片I的中間區(qū)域?yàn)榛瑓^(qū)域lb，基片區(qū)域Ib用于形成半導(dǎo)體器件。后續(xù)可以通過(guò)對(duì)支撐環(huán)Ia對(duì)硅片I進(jìn)行搬送、轉(zhuǎn)移和加工。
[0007]現(xiàn)在有一種新的技術(shù)可以將鍵合工藝和Taiko工藝結(jié)合在一起使用，如圖3A所示，現(xiàn)有第二種硅片鍵合工藝中，首先是用鍵合膠水23將硅片21和載片24鍵合后，通過(guò)研磨刀片22對(duì)硅片21進(jìn)行研磨，研磨采用Taiko工藝，即僅對(duì)硅片21的中央部分進(jìn)行研磨，在硅片21的邊緣形成一個(gè)支撐環(huán)。如圖3A所示，Taiko工藝之后，硅片21形成了支撐環(huán)21a和基片區(qū)域21b。
[0008]如圖1B所示的采用現(xiàn)有第一種硅片鍵合工藝形成的硅片11各處的厚度相同，解離時(shí)硅片11周邊不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，可以正常解離。[0009]但是如圖4A所示，對(duì)現(xiàn)有第二種硅片鍵合工藝中的硅片21進(jìn)行解離時(shí)，由于在支撐環(huán)21a的外側(cè)還包圍有鍵合膠水23，通過(guò)上下兩個(gè)支架25進(jìn)行施加垂直于硅片21表面的力F時(shí)，用于鍵合膠水23會(huì)粘住支撐環(huán)21a，從而使硅片21在支撐環(huán)21a和基片區(qū)域21b的臺(tái)階處如圖4A中的帶箭頭的虛線所示位置處會(huì)產(chǎn)生巨大應(yīng)力，從而導(dǎo)致破片。圖4B顯示通過(guò)上下兩個(gè)支架25進(jìn)行施加垂直于硅片21表面的力F時(shí)，鍵合膠水23同樣會(huì)粘住支撐環(huán)21a并導(dǎo)致破片。尤其采用激光照射解離時(shí)，解離方向?yàn)榇怪惫杵虼藭?huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的應(yīng)力，破片率非常高。
[0010]為了解決破片問(wèn)題，現(xiàn)有改進(jìn)方法有:調(diào)整膠水的材質(zhì)和解離方式，或者調(diào)整Taiko支撐環(huán)高度，或臺(tái)階高度差。但上述現(xiàn)有改進(jìn)方法會(huì)對(duì)整體工藝和設(shè)備產(chǎn)生很大限制，因此在實(shí)際使用中受到很大限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種硅片的鍵合方法，能夠降低硅片在解離過(guò)程中的破片率。
[0012]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的硅片的鍵合方法包括如下步驟:
[0013]步驟一、提供一用于和硅片進(jìn)行鍵合的載片，并對(duì)所述載片進(jìn)行清洗。
[0014]步驟二、在所述載片表面上進(jìn)行鍵合膠水旋涂。
[0015]步驟三、將位于所述載片的外周邊緣向內(nèi)收縮一段距離的環(huán)形區(qū)域上的所述鍵合膠水去除，去除外周部分后的所述鍵合膠水的外周邊緣所圍區(qū)域小于所述硅片的外周邊緣所圍區(qū)域。
[0016]步驟四、去除所述鍵合膠水的外周部分后，通過(guò)所述鍵合膠水將所述硅片和所述載片進(jìn)行鍵合，鍵合后要求保證所述鍵合膠水都位于所述硅片所覆蓋區(qū)域的內(nèi)側(cè)。
[0017]進(jìn)一步的改進(jìn)是,還包括步驟:
[0018]步驟五、在步驟四的鍵合之前、或者之后，對(duì)所述硅片進(jìn)行研磨減??；該研磨減薄使所述硅片形成由基片區(qū)域和圍繞在所述基片區(qū)域外周的支撐環(huán)組成的結(jié)構(gòu)，所述支撐環(huán)的厚度大于所述基片區(qū)域的厚度并用于對(duì)所述基片區(qū)域進(jìn)行支撐，所述基片區(qū)域用于形成半導(dǎo)體器件。
[0019]步驟六、所述硅片和所述載片鍵合后、且所述硅片進(jìn)行了研磨減薄后，在所述硅片的所述基片區(qū)域進(jìn)行半導(dǎo)體器件的工藝加工，之后，對(duì)所述鍵合膠水進(jìn)行解離使所述硅片和所述載片分開(kāi)。
[0020]進(jìn)一步的改進(jìn)是，去除外周部分后的所述鍵合膠水的外周邊緣位于所述硅片的支撐環(huán)內(nèi)側(cè)。
[0021]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟三中被去除所述鍵合膠水的環(huán)形區(qū)域的寬度為3毫米?5毫米。
[0022]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述支撐環(huán)的厚度比所述基片區(qū)域的厚度大250微米。
[0023]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述支撐環(huán)的厚度大于400微米。
[0024]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述載片的材料為玻璃，硅，藍(lán)寶石。
[0025]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述載片的直徑比所述硅片的直徑大0.1毫米?0.3毫米，或者所述載片的直徑比所述硅片的直徑大0.5毫米?5毫米。[0026]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述載片的厚度為350微米~650微米。
[0027]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述鍵合膠水能夠通過(guò)熱分解解離，所述鍵合膠水的耐熱溫度大于250°C ;所述鍵合膠水能夠通過(guò)激光照射解離，所述鍵合膠水的耐熱溫度小于220°C。
[0028]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述鍵合膠水的厚度為10微米~80微米。
[0029]本發(fā)明硅片的鍵合方法通過(guò)在硅片和載片的鍵合之前，對(duì)鍵合膠水進(jìn)行去邊處理，能夠使硅片和載片鍵合后，在硅片的側(cè)壁不再有鍵合膠水，這樣能夠在對(duì)硅片進(jìn)行解離時(shí)降低硅片的破片率，尤其是能夠有效的解決采用Taikio工藝形成的在外周帶有支撐環(huán)的硅片在解離時(shí)的破片問(wèn)題，且本發(fā)明方法并不需要對(duì)鍵合膠水的材質(zhì)和解離方法進(jìn)行調(diào)整，也不需要對(duì)硅片支撐環(huán)的高度、臺(tái)階高度差進(jìn)行調(diào)整，能夠很好的很現(xiàn)有整體工藝和設(shè)備結(jié)合，不需要增加額外的成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0031]圖1A-圖1B是現(xiàn)有第一種硅片鍵合工藝各步驟中的硅片示意圖；
[0032]圖2B-圖2B是現(xiàn)有Taiko工藝中硅片示意圖；
[0033]圖3A-圖3B是現(xiàn)有第二種硅片鍵合工藝各步驟中的硅片示意圖；
[0034]圖4A-圖4B是現(xiàn)有第二種硅片鍵合工藝中進(jìn)行硅片分離的示意圖；
[0035]圖5是本發(fā)明實(shí)施例方法流程圖；
[0036]圖6A-圖6E是本發(fā)明實(shí)施例方法各步驟中的硅片示意圖；
[0037]圖7A-圖7B是本發(fā)明實(shí)施例方法中進(jìn)行硅片分離的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]如圖5所不,是本發(fā)明實(shí)施例方法流程圖；圖6A至圖6E是本發(fā)明實(shí)施例方法各步驟中的硅片33示意圖。本發(fā)明實(shí)施例中的硅片33用于生長(zhǎng)600V10A的IGBT器件的直徑為200毫米的晶圓硅片；本發(fā)明實(shí)施例方法包括如下步驟:
[0039]步驟一、如圖6A所示，提供一用于和硅片33進(jìn)行鍵合的載片31，并對(duì)所述載片31進(jìn)行清洗。
[0040]所述載片31的材料為玻璃，在其它實(shí)施例中，所述載片31的材料也能為硅或藍(lán)寶
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[0041]本發(fā)明實(shí)施例中所述載片31的直徑為200.1毫米~202毫米。在其它實(shí)施例中所述載片31的直徑也能為比所述硅片33的直徑大0.1毫米~0.3毫米，或者比所述硅片33的直徑大0.5毫米~5毫米。
[0042]所述載片31的厚度為350微米~650微米。
[0043]步驟二、如圖6A所示，在所述載片31表面上進(jìn)行鍵合膠水32旋涂，所述鍵合膠水32的厚度為10微米~80微米。
[0044]本發(fā)明所選用的所述鍵合膠水32能夠通過(guò)激光照射解離，所述鍵合膠水32的耐熱溫度小于220°C。在其它實(shí)施例中，也能選用能夠通過(guò)熱分解解離的所述鍵合膠水32，所述鍵合膠水32的耐熱溫度大于250°C。
[0045]步驟三、如圖6B所示，將位于所述載片31的外周邊緣向內(nèi)收縮一段距離的環(huán)形區(qū)域上的所述鍵合膠水32去除即對(duì)所述鍵合膠水32進(jìn)行去邊處理，去邊處理時(shí)，能夠旋轉(zhuǎn)載片31，通過(guò)在載片31邊緣噴涂有機(jī)溶劑擦除所述載片31邊緣處的所述鍵合膠水32。由圖6B可知，去除外周部分后的所述鍵合膠水32表示為鍵合膠水32a，所述鍵合膠水32a的外周邊緣所圍區(qū)域小于所述硅片33的外周邊緣所圍區(qū)域。本發(fā)明實(shí)例中，去邊距離即被去除所述鍵合膠水32的環(huán)形區(qū)域的寬度為3毫米?5毫米。
[0046]步驟四、如圖6C所示，去除所述鍵合膠水32的外周部分后，通過(guò)所述鍵合膠水32將所述硅片33和所述載片31進(jìn)行鍵合，鍵合后要求保證所述鍵合膠水32都位于所述硅片33所覆蓋區(qū)域的內(nèi)側(cè)，即所述鍵合膠水32不能粘在所述硅片33的外側(cè)壁上。
[0047]步驟五、如圖6D所示，在步驟四的之后，對(duì)所述硅片33進(jìn)行研磨減??；該研磨減薄采用Taiko工藝進(jìn)行，使所述硅片33形成由基片區(qū)域33b和圍繞在所述基片區(qū)域33b外周的支撐環(huán)33a組成的結(jié)構(gòu)，所述支撐環(huán)33a的厚度大于所述基片區(qū)域33b的厚度并用于對(duì)所述基片區(qū)域33b進(jìn)行支撐，所述基片區(qū)域33b用于形成半導(dǎo)體器件。所述支撐環(huán)33a的厚度比所述基片區(qū)域33b的厚度大250微米，所述基片區(qū)域33b的厚度為70微米?80微米，所述支撐環(huán)33a的厚度大于400微米。所述支撐環(huán)33a寬度為3毫米，小于去邊距離，使去除外周部分后的所述鍵合膠水32的外周邊緣位于所述硅片33的支撐環(huán)33a內(nèi)側(cè)。
[0048]在其它實(shí)施例中，也能在鍵合之前對(duì)所述硅片33進(jìn)行研磨減薄，也同樣是采用Taiko工藝進(jìn)行研磨減薄，使所述硅片33形成由基片區(qū)域33b和圍繞在所述基片區(qū)域33b外周的支撐環(huán)33a組成的結(jié)構(gòu)。
[0049]步驟六、如圖6E所示，所述硅片33和所述載片31鍵合后、且所述硅片33進(jìn)行了研磨減薄后，在所述硅片33的所述基片區(qū)域33b進(jìn)行半導(dǎo)體器件的工藝加工，之后，對(duì)所述鍵合膠水32進(jìn)行解離使所述硅片33和所述載片31分開(kāi)。
[0050]如圖7A所示，本發(fā)明實(shí)施例中解離工藝為:使用支架34分別吸附硅片33和載片31，通過(guò)對(duì)玻璃面進(jìn)行激光照射降低所述鍵合膠水32a的粘性，然后沿硅片33垂直方向施加力F使硅片33和載片31分離。由于硅片33分離時(shí)，鍵合膠水32a沒(méi)有粘附在硅片33的外側(cè)壁上，故在硅片解離時(shí)鍵合膠水23不會(huì)粘住支撐環(huán)21a，從而硅片33的受力均勻，能夠避免硅片33破片產(chǎn)生。如圖7B所示，在其它實(shí)施例中，也能夠施加一和硅片33平行的力F使硅片33和載片31分離。
[0051]以上通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但這些并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種硅片的鍵合方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一、提供一用于和硅片進(jìn)行鍵合的載片，并對(duì)所述載片進(jìn)行清洗； 步驟二、在所述載片表面上進(jìn)行鍵合膠水旋涂； 步驟三、將位于所述載片的外周邊緣向內(nèi)收縮一段距離的環(huán)形區(qū)域上的所述鍵合膠水去除，去除外周部分后的所述鍵合膠水的外周邊緣所圍區(qū)域小于所述硅片的外周邊緣所圍區(qū)域； 步驟四、去除所述鍵合膠水的外周部分后，通過(guò)所述鍵合膠水將所述硅片和所述載片進(jìn)行鍵合，鍵合后要求保證所述鍵合膠水都位于所述硅片所覆蓋區(qū)域的內(nèi)側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的硅片的鍵合方法，其特征在于，還包括步驟: 步驟五、在步驟四的鍵合之前、或者之后，對(duì)所述硅片進(jìn)行研磨減?。辉撗心p薄使所述硅片形成由基片區(qū)域和圍繞在所述基片區(qū)域外周的支撐環(huán)組成的結(jié)構(gòu)，所述支撐環(huán)的厚度大于所述基片區(qū)域的厚度并用于對(duì)所述基片區(qū)域進(jìn)行支撐，所述基片區(qū)域用于形成半導(dǎo)體器件； 步驟六、所述硅片和所述載片鍵合后、且所述硅片進(jìn)行了研磨減薄后，在所述硅片的所述基片區(qū)域進(jìn)行半導(dǎo)體器件的工藝加工，之后，對(duì)所述鍵合膠水進(jìn)行解離使所述硅片和所述載片分開(kāi)。
3.如權(quán)利要求2所述的硅片的鍵合方法，其特征在于:去除外周部分后的所述鍵合膠水的外周邊緣位于所述硅片的支撐環(huán)內(nèi)側(cè)。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的硅片的鍵合方法，其特征在于:步驟三中被去除所述鍵合膠水的環(huán)形區(qū)域的寬度為3毫米?5毫米。
5.如權(quán)利要求2所述的硅片的鍵合方法，其特征在于:所述支撐環(huán)的厚度比所述基片區(qū)域的厚度大250微米。
6.如權(quán)利要求2所述的硅片的鍵合方法，其特征在于:所述支撐環(huán)的厚度大于400微米。
7.如權(quán)利要求1或2所述的硅片的鍵合方法，其特征在于:所述載片的材料為玻璃，硅，藍(lán)寶石。
8.如權(quán)利要求1或2所述的硅片的鍵合方法，其特征在于:所述載片的直徑比所述硅片的直徑大0.1毫米?0.3毫米，或者所述載片的直徑比所述硅片的直徑大0.5毫米?5毫米。
9.如權(quán)利要求1或2所述的硅片的鍵合方法，其特征在于:所述載片的厚度為350微米?650微米。
10.如權(quán)利要求1或2所述的硅片的鍵合方法，其特征在于:所述鍵合膠水能夠通過(guò)熱分解解離，所述鍵合膠水的耐熱溫度大于250°C ;所述鍵合膠水能夠通過(guò)激光照射解離，所述鍵合膠水的耐熱溫度小于220°C。
11.如權(quán)利要求1或2所述的硅片的鍵合方法，其特征在于:所述鍵合膠水的厚度為10微米?80微米。
【文檔編號(hào)】H01L23/00GK103579127SQ201210251956
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月20日
【發(fā)明者】王雷, 郭曉波 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司