專利名稱：精確控制晶圓減薄厚度的方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體領域中的晶圓減薄方法，特別是涉及一種精確控制晶圓減薄厚度的方法。
背景技術：
隨著半導體技術的發展，3D封裝技術日益成為一個較為各大公司核心競爭的關鍵技術。而隨著3D技術的應用和推廣，對晶圓減薄的厚度的需求就越來越高。目前，世界水準最薄厚度為10微米。目前的晶圓減薄技術，面內精度范圍控制在2.5微米，晶圓與晶圓之間精度范圍控制在6微米。而藍膜材質彈性也對晶圓減薄厚度有較大影響，從而使得厚度控制的精度更加不理想，隨著技術日新月異的發展，這個精度現在顯然已經不能滿足一些產品的需求。因此，如何能夠精準的控制晶圓減薄厚度成為大家亟待解決的一個重要問題。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種精確控制晶圓減薄厚度的方法。通過該方法，可以較精確的控制晶圓減薄后的厚度，從原來的10微米范圍降至I 2微米甚至更少。為解決上述技術問題，本發明的精確控制晶圓減薄厚度的方法，包括在芯片制造過程中加入一步硅片溝槽刻蝕，在該溝槽內填入填充物，晶圓的正面芯片制作流程做完后，通過硅片背面減薄至溝槽的底部，通過溝槽的深度有較好的均勻性來實現晶圓減薄的精度控制。上述精確控制晶圓減薄厚度的方法，其具體步驟包括
I)在硅片上涂覆一層光刻膠，曝光，并在切割道處形成溝槽的圖形；2)采用等離子硅刻蝕方法，將切割道上的溝槽圖形刻至晶圓指定要減薄的厚度；3)去除娃片表面的光刻膠；4)將溝槽內填滿填充物，形成帶有溝槽填充物的硅片；5)將晶圓的正面芯片制作流程做完；6)晶圓正面貼保護層；7)將晶圓減薄至溝槽底部；8)將晶圓正面保護層揭掉，至此完成晶圓減薄。所述精確控制晶圓減薄厚度的方法中，對于形成帶有溝槽填充物的硅片，還能通過以下方式進行制作在硅片投入時直接做成帶有溝槽填充物的硅片，或在正面芯片形成流程做完后，進行帶有溝槽填充物的硅片制作，或在芯片的接觸孔或者任意一層的通孔做成的同時，做成帶有溝槽填充物的硅片。。所述步驟I)中，光刻膠的厚度為I 4微米；曝光的區域為切割道位置；溝槽占整個晶圓的面積0. 1% 2%較佳，溝槽的形狀包括圓形、方形、多邊形或環形。
所述步驟2)中，溝槽的深度面內均勻性小于2微米，晶圓間溝槽均勻性小于2微米；溝槽深度為10 50微米。所述步驟3)中，去除硅片表面的光刻膠的方法為采用光刻膠灰化機臺，將硅片表面的光刻膠去除干凈。所述步驟4)中，填充物包括鎢或任意非單晶硅材質，其中，非單晶硅材質包括氧化硅、氮化硅或多晶硅；填滿填充物的方法為采用低壓化學氣相沉積的方法填充鎢或采用常壓化學氣相沉積的方法淀積非單晶硅材質。所述步驟6)中，保護層包括藍膜或玻璃；其中，藍膜的厚度為100 200微米，藍膜中的膠層厚度為10 100微米；玻璃的厚度為150 750微米，該玻璃的材質包括氧化
硅或硅。所述步驟7)中，當步驟6)的保護層為藍膜時，晶圓減薄的方式為采用太古減薄的方式，并通過監測減薄時的電流或者壓力的上升或下降，使得減薄至溝槽底部時，減薄及時停止；當步驟6)的保護層為玻璃時，使用常規的減薄方式進行減薄，并通過監測減薄時的電流或者壓力，使得減薄至溝槽底部時，減薄及時停止。所述步驟8)中，晶圓減薄厚度變化控制在小于2微米的范圍內。本發明提供一種新的方法來控制晶圓減薄的厚度，可較精確的控制晶圓減薄厚度，并且減少晶圓和晶圓之間厚度的差異，并且拒絕藍膜的厚度變化對減薄精度的影響。
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明圖1是在片上涂覆光刻膠并形成溝槽圖案的示意圖；圖2是溝槽形成后的示意圖；圖3是去除光刻膠后的硅片示意圖；圖4是溝槽填充后的示意圖；圖5是晶圓流程完成后的不意圖；圖6是貼附保護層后的效果示意圖；圖7是晶圓減薄后的效果示意圖；圖8是去除保護層后的最終晶圓減薄后的效果示意圖。圖中附圖標記說明如下1為娃片,2為光刻膠,3為溝槽,4為填充物,5為芯片,6為保護層。
具體實施例方式本發明的精確控制晶圓減薄厚度的方法，是通過在芯片制造過程中加入一步硅片I溝槽3刻蝕，在該溝槽3內填入填充物4，晶圓的正面芯片形成的流程做完后，通過硅片I背面減薄至溝槽3的底部，通過溝槽3的深度有較好的均勻性來實現晶圓減薄的精度控制。該精確控制晶圓減薄厚度的方法，其具體步驟可如下1)在硅片1上涂覆一層光刻膠2，曝光，并在切割道處形成溝槽3的圖形(如圖1所示)；其中，光刻膠2的厚度為1-4微米；曝光的區域為切割道位置；溝槽3占整個晶圓的面積0. 1% 2%較佳，溝槽3的形狀可為圓形、方形(包括長方形)、多邊形或環形。2)采用等離子硅刻蝕方法，將切割道上的溝槽3圖形刻至晶圓指定要減薄的厚度(如圖2所示)；其中，溝槽3的深度面內均勻性小于2微米，晶圓間溝槽均勻性小于2微米；溝槽3深度為10 50微米。本步驟中的等離子硅刻蝕方法可實現溝槽深度的穩定控制。 3)采用光刻膠灰化機臺，將硅片I表面的光刻膠2去除干凈(如圖3所示)。4)將溝槽3內填滿填充物，形成帶有溝槽填充物4的硅片(如圖4所示)；其中，填充物4可為鎢或非單晶硅材質，其中，非單晶硅材質可為氧化硅、氮化硅或多晶硅；填滿填充物4的方法，可使用金屬濺射機臺，通過低壓化學氣相沉積的方法填充鎢或常壓化學氣相沉積的方法沉積非單晶硅材質。5)將晶圓的正面芯片制造流程做完(如圖5所示)；6)晶圓正面貼一層作為保護正面芯片的保護層6 (如圖6所示)；其中，保護層6為藍膜或玻璃；藍膜的厚度為100 200微米，藍膜中的膠層厚度為10 100微米；玻璃的厚度為150 750微米，該玻璃的材質可為氧化硅或硅。7)將晶圓減薄至溝槽3底部(如圖7所示)；其中，當步驟6)的保護層6為藍膜時，晶圓減薄的方式為采用太古減薄的方式，減薄至指定厚度，即該厚度為溝槽3的深度，也為目標厚度，并通過監測減薄時的電流或者壓力上升或者是下降,使得減薄至溝槽3底部時,減薄及時停止,從而保證減薄精度；當步驟6)的保護層6為玻璃時，使用常規的減薄方式(正常方式的背面減薄)進行減薄，并通過監測減薄時的電流或者壓力，使得減薄至溝槽底部時，減薄及時停止。8)將晶圓正面保護層6揭掉，至此完成晶圓減薄(如圖8所示)。其中，晶圓減薄厚度變化控制在小于2微米的范圍內。 另外，本發明中，對于上述步驟I) 4 )所形成的帶有溝槽3填充物4的硅片I，還能通過以下方式進行制作在硅片I投入時直接做成帶有溝槽3填充物4的硅片1，或在晶圓正面芯片制作流程做完后，進行帶有溝槽3填充物4的硅片制作，或在芯片5的接觸孔或者任意一層的通孔做成的同時，做成帶有溝槽3填充物4的硅片1，具體做成步驟可以根據填充物4來進行選擇，如采用低壓化學氣相沉積的方式沉積鎢或者通過常壓的化學氣相沉積的方法沉積其他非單晶硅材質。現以更加具體的實例對本發明進行說明。實例II)在硅片I上涂上一層4微米光刻膠2，并在切割道處形成溝槽3的圖形(如為長方形)。2)采用等離子硅刻蝕方法，將切割道上的溝槽3圖形刻至指定要減薄的厚度15微米(即溝槽3的深度為15微米)。3)采用光刻膠灰化機臺，將硅片I表面的光刻膠2去除。4)使用低壓化學氣相沉積的方法將溝槽3內填滿鎢。5 )將晶圓的流程做完。6)晶圓正面貼藍膜。
7)將晶圓用太古減薄至溝槽底部，并通過電流上升的方式，控制減薄機臺停在溝槽3底部的鎢上。8)將正面藍膜揭掉，至此晶圓減薄完成。按照上述方法進行的晶圓減薄，其優勢在于能夠較精確的控制晶圓減薄厚度，并且減少晶圓和晶圓之間厚度的差異，并且拒絕藍膜的厚度變化對減薄精度的影響。
權利要求
1.一種精確控制晶圓減薄厚度的方法，其特征在于，包括在芯片制造過程中加入一步硅片溝槽刻蝕，在該溝槽內填入填充物，晶圓的正面芯片制作流程做完后，通過硅片背面減薄至溝槽的底部，實現晶圓減薄的精度控制。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述精確控制晶圓減薄厚度的方法，步驟包括 1)在硅片上涂覆一層光刻膠，曝光，并在切割道處形成溝槽的圖形； 2)采用等離子硅刻蝕方法，將切割道上的溝槽圖形刻至晶圓指定要減薄的厚度； 3)去除硅片表面的光刻膠； 4)將溝槽內填滿填充物，形成帶有溝槽填充物的硅片； 5)將晶圓的正面芯片制作流程做完； 6)晶圓正面貼保護層； 7)將晶圓減薄至溝槽底部； 8 )將晶圓正面保護層揭掉，至此完成晶圓減薄。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述精確控制晶圓減薄厚度的方法中，對于形成帶有溝槽填充物的硅片，還能通過以下方式進行制作 在硅片投入時直接做成帶有溝槽填充物的硅片，或在正面芯片形成流程做完后，進行帶有溝槽填充物的硅片制作，或在芯片的接觸孔或者任意一層的通孔做成的同時，做成帶有溝槽填充物的硅片。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟I)中，光刻膠的厚度為I 4微米；曝光的區域為切割道位置；溝槽占整個晶圓的面積0. 1% 2%，溝槽的形狀包括圓形、方形、多邊形或環形。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟2)中，溝槽的深度面內均勻性小于2微米，晶圓間溝槽均勻性小于2微米；溝槽深度為10 50微米。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟3)中，去除硅片表面的光刻膠的方法為米用光刻膠灰化機臺，將娃片表面的光刻膠去除干凈。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟4)中，填充物包括鎢和非單晶硅材質；其中，非單晶硅材質包括氧化硅、氮化硅和多晶硅；填滿填充物的方法為采用低壓化學氣相沉積的方法填充鎢或采用常壓化學氣相沉積的方法沉積非單晶硅材質。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟6)中，保護層包括藍膜或玻璃；其中，藍膜的厚度為100 200微米，藍膜中的膠層厚度為10 100微米；玻璃的厚度為150 750微米，該玻璃的材質包括氧化硅或硅。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟7)中，當步驟6)的保護層為藍膜時，晶圓減薄的方式為采用太古減薄的方式，并通過監測減薄時的電流或者壓力的上升或者下降，使得減薄至溝槽底部時，減薄及時停止；當步驟6)的保護層為玻璃時，使用常規的減薄方式進行減薄，并通過監測減薄時的電流或者壓力，使得減薄至溝槽底部時，減薄及時停止。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟8)中，晶圓減薄厚度變化控制在小于2微米的范圍內。
全文摘要
本發明公開了一種精確控制晶圓減薄厚度的方法，包括在芯片制造過程中加入一步硅片溝槽刻蝕，在該溝槽內填入填充物，晶圓的正面芯片制作流程做完后，通過硅片背面減薄至溝槽的底部，實現晶圓減薄的精度控制。本發明較精確的控制晶圓減薄厚度，并且減少晶圓和晶圓之間厚度的差異，并且拒絕藍膜的厚度變化對減薄精度的影響。
文檔編號H01L21/02GK103035489SQ20121046868
公開日2013年4月10日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年11月19日
發明者郁新舉 申請人:上海華虹Nec電子有限公司