一種硅通孔的減薄方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體集成電路制造領域，特別是指一種硅通孔的減薄方法。
【背景技術】
[0002]硅通孔技術是一種在芯片之間、晶圓之間制作垂直導通，實現芯片之間互連的技術。其優點在于能使芯片在Z軸方向上堆疊的密度更大、芯片之間的互連線更短、外形尺寸最小、高頻特性優良等。在硅通孔的制作過程中重要的一步就是最后的減薄步驟。如何在減薄的過程中順利的將金屬露出表面，目前普遍的做法是采用正面貼玻璃的方式，將晶圓減薄至指定厚度，通過拋光機進行背面拋光直至金屬露出來。此過程耗時較長，費用昂貴。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種硅通孔的減薄方法，實現工藝簡單、成本低廉的要求。
[0004]為解決上述問題，本發明所述的硅通孔的減薄方法，包含:
[0005]第I步，將帶有鎢填充的硅通孔的晶圓正面貼上一層保護膜；
[0006]第2步，調整減薄機臺的精磨軸的磨輪目數；
[0007]第3步，設定精磨軸的壓力階段；
[0008]第4步，對晶圓進行研磨減薄，并對精磨軸的壓力進行實時監控，到達設定壓力階段時停止研磨；
[0009]第5步，將晶圓正面保護膜去除，硅通孔減薄完成。
[0010]進一步地，所述第I步中，娃通孔的深度為25?700 μ??，視工藝需求而定；所述保護膜為任何對晶圓正面能形成保護的膜層，其材質包含但不僅限于聚酰亞胺、玻璃、聚乙烯，其厚度為10?400 μ m。
[0011]進一步地，所述第2步中，將精磨軸的磨輪目數設定為100?2000。
[0012]進一步地，所述第3步中，精磨軸的壓力階段能設置成三個步驟，包含壓力穩定步驟、壓力收集步驟以及壓力變化步驟。
[0013]進一步地，所述的壓力階段不僅限于設置成三個步驟，還能設置成一個、兩個、四個及以上的步驟。
[0014]進一步地，所述第4步中，對精磨軸的壓力進行實時監控，當達到15?70KPa時停止，具體停止時的壓力視壓力收集步驟而定，優選地是壓力變化到壓力收集步驟的1.5?7倍。
[0015]本發明所述的硅通孔的減薄方法，通過選擇金剛石顆粒較大的磨輪并在減薄過程中通過檢測主軸壓力在適合的時候將減薄進程停止，此時通孔中的金屬已經露出，工藝簡單易于實施且成本較低。
【附圖說明】
[0016]圖1是晶圓減薄不意圖，圖中晶圓背面朝上。
[0017]圖2是減薄過程中研磨軸壓力與晶圓減薄程度的關系示意圖。
[0018]圖3?7是本發明一實施例的工藝步驟示意圖。
[0019]圖8是本發明方法流程圖。
【具體實施方式】
[0020]晶圓減薄如圖1所示(圖中晶圓背面朝上放置)，減薄工藝使硅通孔露出以完成正面和背面的電極連接。在晶圓減薄研磨過程中，精磨軸的壓力是一直處于變化中的，如圖2所示，顯示減薄過程中精磨主軸的壓力和晶圓減薄程度(金屬暴露程度)的關系，圖中橫坐標為減薄的程度，縱坐標為精磨軸的壓力。從圖中可以看出，在金屬暴露(即通孔露出)出的那一刻，精磨軸的壓力迅速增大，是因為金屬比硅要更難研磨，需施以較大的壓力。因此，本發明基于此工藝現象，通過監控主軸的壓力反過來實現對厚度以及金屬暴露程度的監控。
[0021]本發明所述的硅通孔的減薄方法，包含如下的步驟:
[0022]第I步，將帶有鎢填充的硅通孔的晶圓正面貼上一層保護膜。硅通孔的深度為25?700 μπι，視工藝需求而定，本實施例設定為深度為100 μπι的媽填充的娃通孔；所述保護膜為任何對晶圓正面能形成保護的膜層，其材質包含但不僅限于聚酰亞胺、玻璃、聚乙烯，其厚度為10?400 μm，本實施例設定為165 μπι。圖3所示的是一帶有硅通孔的晶圓(正面保護膜圖上未示出)。
[0023]第2步，調整減薄機臺的精磨軸的磨輪目數。磨輪目數設定為較小的目數，一般為100?2000，使用金剛石顆粒較大的磨輪，本實施例選擇精磨軸的磨輪目數為1200目。
[0024]第3步，設定精磨軸的壓力階段；精磨軸的壓力階段可以設置成三個步驟，包含壓力穩定步驟、壓力收集步驟以及壓力變化步驟。但是壓力階段不僅限于設置成三個步驟，還能設置成一個、兩個、四個或以上的步驟。本實施例設置為上述的三個步驟。
[0025]第4步，對晶圓進行研磨減薄，并對精磨軸的壓力進行實時監控，到達設定壓力階段時停止研磨。對精磨軸的壓力進行實時監控，當達到15?70KPa時停止，具體停止時的壓力視壓力收集步驟而定，比如本實施例設定為70KPa。一般優選地是壓力變化到壓力收集步驟的1.5?7倍，保證所有的硅通孔全部露出。本研磨步驟如圖4?7所示，先對硅片整體背面減薄，如將硅片減薄至400微米厚度，這一階段時壓力穩定階段；再繼續精磨，監控精磨軸壓力，進入壓力收集階段；當掩膜至如圖5所示硅通孔露出，或者說，當監控到精磨軸壓力突然變大時，預示著硅通孔開始露出，此時進入壓力變化階段，隨著硅通孔露出的程度越大，精磨軸研磨壓力也會逐漸增大，最終趨于平穩。
[0026]第5步，將晶圓正面保護膜去除，硅通孔減薄完成。
[0027]將減薄完成的晶圓置于顯微鏡下，可以觀察到金屬通孔已經完全露出。如圖6所不O
[0028]在硅通孔完全露出后，可以進行后面的蒸鍍金屬形成背面電極的步驟，如圖7所不O
[0029]以上僅為本發明的優選實施例，并不用于限定本發明。對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種硅通孔的減薄方法，其特征在于:包含如下的步驟: 第I步，將帶有鎢填充的硅通孔的晶圓正面貼上一層保護膜； 第2步，調整減薄機臺的精磨軸的磨輪目數； 第3步，設定精磨軸的壓力階段； 第4步，對晶圓進行研磨減薄，并對精磨軸的壓力進行實時監控，到達設定壓力階段時停止研磨； 第5步，將晶圓正面保護膜去除，硅通孔減薄完成。2.如權利要求1所述的硅通孔的減薄方法，其特征在于:所述第I步中，硅通孔的深度為25?700 μπι，視工藝需求而定；所述保護膜為任何對晶圓正面能形成保護的膜層，其材質包含但不僅限于聚酰亞胺、玻璃、聚乙稀，其厚度為10?400 μπι。3.如權利要求1所述的硅通孔的減薄方法，其特征在于:所述第2步中，將精磨軸的磨輪目數設定為100?2000。4.如權利要求1所述的硅通孔的減薄方法，其特征在于:所述第3步中，精磨軸的壓力階段能設置成三個步驟，包含壓力穩定步驟、壓力收集步驟以及壓力變化步驟。5.如權利要求4所述的硅通孔的減薄方法，其特征在于:所述的壓力階段不僅限于設置成三個步驟，還能設置成一個、兩個、四個及以上的步驟。6.如權利要求1或4所述的硅通孔的減薄方法，其特征在于:所述第4步中，對精磨軸的壓力進行實時監控，當達到15?70KPa時停止，具體停止時的壓力視壓力收集步驟而定，優選地是壓力變化到壓力收集步驟的1.5?7倍。
【專利摘要】本發明公開了一種硅通孔的減薄方法，包含：第1步，將帶有鎢填充的硅通孔的晶圓正面貼上一層保護膜；第2步，調整減薄機臺的精磨軸的磨輪目數；第3步，設定精磨軸的壓力階段，包含如壓力穩定階段、壓力收集階段、壓力變化階段，或者其他的劃分方法；第4步，對晶圓進行研磨減薄，并對精磨軸的壓力進行實時監控，到達設定壓力階段時停止研磨；第5步，將晶圓正面保護膜去除，硅通孔減薄完成。
【IPC分類】B24B37/04, H01L21/768, B24B37/10
【公開號】CN105215840
【申請號】CN201510547822
【發明人】郁新舉
【申請人】上海華虹宏力半導體制造有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年8月31日