一種鍵合晶片的減薄方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造工藝，特別是涉及一種鍵合晶片的減薄方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路對芯片的超薄化要求越來越高，加之在許多半導(dǎo)體制造領(lǐng)域內(nèi)，例如智能卡(Smart Card)、微機電系統(tǒng)(MEMS)、LED芯片、CMOS圖像傳感芯片(CIS)、光伏電池(photovoltaic cells)、堆迭晶粒(stacked die)和多芯片封裝(Multi chip package)等都為超薄芯片(芯片厚度小于50 μ m)，但這些超薄芯片不能從超薄晶片制造工藝而獲得，而是通過常規(guī)芯片制造工藝得到的晶片，通過減薄工藝來實現(xiàn)。因此，晶片減薄工藝在集成電路制造工藝中占有著越來越重要的地位。
[0003]參照圖1a-1b所示，其給出現(xiàn)有最常用的晶片減薄工藝流程中各步驟的剖視圖。如圖1a所示，通過膠合等工藝將待減薄晶片12固定在處理晶片11上；如圖1b所示，對待減薄晶片12進行研磨拋光。但采用該工藝將器件晶片減薄的尺寸有限，當(dāng)將其減薄到100 μ m以下時，待減薄晶片的邊緣區(qū)域就會出現(xiàn)破裂現(xiàn)象。由于晶片通常為晶體，當(dāng)晶片的邊緣出現(xiàn)破裂時，裂紋會沿晶向逐漸延伸，最終可能會導(dǎo)致整個晶片的斷裂。為了使半導(dǎo)體器件具有良好的性能，當(dāng)待減薄的晶片目標(biāo)厚度小于100 μ m時，采用該技術(shù)的方法則無法實現(xiàn)。
[0004]為了將晶片減薄到更小的目標(biāo)厚度，對上述原有工藝上進行了改進，圖2a_2c示出了改進后的晶片減薄工藝其流程中各步驟的剖視圖。其相對于上述晶片減薄工藝的改進之處在于:將待減薄晶片22固定在處理晶片21上后，在其邊角的縫隙中填充粘結(jié)劑材料23，然后再對待減薄晶片22進行減薄。該工藝雖然在一定程度上避免了晶片邊緣的破裂，但并不能從根本上杜絕該問題的發(fā)生。而且，由于在鍵合晶片的邊角填充了有機粘結(jié)劑，一旦晶片邊緣破裂，必定會對減薄機臺和后續(xù)工藝造成污染。
[0005]在申請?zhí)枮镃N200910197079的中國專利申請中，還可以發(fā)現(xiàn)一種晶片減薄工藝相關(guān)的技術(shù)方案。圖3a_3c示出了該技術(shù)方案中所述晶片減薄工藝流程中各步驟的剖視圖。如圖3a所示，提供待減薄晶片31，；如圖3b所示，對待減薄晶片31進行研磨減薄，直至停止厚度；如圖3c所示，通過濕法刻蝕設(shè)備的噴霧嘴32對待減薄晶片31進行噴霧腐蝕減薄，直至預(yù)定減薄厚度。通過上述兩步晶片減薄工藝，能夠得到滿足厚度要求的晶片。然而，在該技術(shù)方案中仍然存在如下幾個問題:1.由于使用到了濕法刻蝕工藝，在晶片中就要預(yù)先設(shè)置蝕刻停止層，由此需要使用基底高濃度摻雜的晶片，從而使晶片的成本增加；2.由于使用了濕法刻蝕工藝，這就需要使用成本較高的專門的濕法刻蝕機臺，從而也增加了設(shè)備成本；相較于磨削、化學(xué)機械研磨工藝，去除相同厚度的膜層，濕法刻蝕工藝所需的工藝時間更長，由此使得生產(chǎn)效率降低，提高了生產(chǎn)成本。
[0006]綜上所述可知，上述現(xiàn)有幾種減薄工藝方法都存在相應(yīng)的問題和缺陷，因此，需要一種更為高效便捷的減薄方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種鍵合晶片的減薄方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中采用常規(guī)晶片減薄工藝使晶片減薄到一定厚度后出現(xiàn)的邊緣破裂的問題，以及相應(yīng)改進減薄工藝中采用在鍵合晶片之間涂覆粘結(jié)劑材料造成的對減薄機臺、后續(xù)工藝的污染和使用濕法刻蝕對晶片進行第二次減薄造成的生產(chǎn)效率降低，生產(chǎn)成本和設(shè)備成本增加的問題。
[0008]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種鍵合晶片的減薄方法，所述方法至少包括:
[0009]I)提供一載片及器件晶片；將所述載片和器件晶片進行鍵合，形成鍵合晶片；
[0010]2)使用磨輪對所述鍵合晶片中的器件晶片進行切割或磨削，以去除其弧形邊緣；
[0011]3)將所述去除弧形邊緣的器件晶片減薄到所需尺寸。
[0012]可選地，所述載片和器件晶片鍵合方式為金屬鍵合、黏著鍵合、陽極鍵合、低溫共晶鍵合、玻璃漿料鍵合幾種鍵合方式中的一種。
[0013]可選地，所述載片為晶片或玻璃。
[0014]步驟2)中，所述使用磨輪對器件晶片進行切割或磨削，至少包括以下步驟:
[0015]a)鍵合晶片被真空吸附在卡盤表面，以一定的速度旋轉(zhuǎn)，且器件晶片位于載片上方；
[0016]b)磨輪被垂直固定在驅(qū)動軸上，以一定的速度轉(zhuǎn)動；
[0017]c)調(diào)整磨輪位置，設(shè)定磨輪切割或磨削器件晶片邊緣的磨削寬度，磨輪沿設(shè)定好的磨削寬度由上至下對鍵合晶片的器件晶片邊緣進行切割直至去除其弧形邊緣；或者調(diào)整磨輪位置，設(shè)定磨輪磨削器件晶片邊緣的磨削深度，磨輪沿設(shè)定好的磨削深度由外至內(nèi)對鍵合晶片的器件晶片邊緣進行磨削直至去除其弧形邊緣。
[0018]可選地，設(shè)定的磨輪磨削器件晶片邊緣的所需磨削寬度小于等于5mm，更為優(yōu)選地，所需磨削寬度的范圍介于Imm至5mm之間。
[0019]可選地，磨輪由器件晶片向載片磨削，直至磨至器件晶片和載片的接觸面邊緣。
[0020]可選地，使用磨輪對鍵合晶片的器件晶片進行的切割或磨削是通過一次切割或磨削方法或者多次切割或磨削方法來實現(xiàn)。
[0021]可選地，采用研磨拋光法對所述去除弧形邊緣的器件晶片進行減薄。
[0022]可選地，對所述去除弧形邊緣的器件晶片進行減薄的尺寸小于等于50 μ m,更為優(yōu)選地，減薄的尺寸范圍介于5 μ m至50 μ m之間。
[0023]如上所述，本發(fā)明的鍵合晶片的減薄方法，具有以下有益效果:本發(fā)明中在減薄工序之前使用磨輪對鍵合晶片進行了處理，磨去了器件晶片弧形的邊緣，這就有效避免了鍵合晶片減薄過程中出現(xiàn)尖角，進而杜絕了器件晶片邊緣破裂問題的發(fā)生，可以在保證器件晶片邊緣不破裂的前提下，將其減薄至50 μ m以下，以滿足后續(xù)制備工藝的需要，保證隨后制作的半導(dǎo)體器件的性能。同時，與現(xiàn)有減薄工藝相比，本發(fā)明不會對減薄機臺和后續(xù)工藝造成任何污染，且所使用的設(shè)備簡單，易于操作，工序簡潔，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本和設(shè)備成本。
【附圖說明】
[0024]圖1a-1b顯示為現(xiàn)有技術(shù)中一種晶片減薄工藝流程中各步驟的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2a_2c顯示為現(xiàn)有技術(shù)中另一種晶片減薄工藝流程中各步驟的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3a_3c顯示為現(xiàn)有技術(shù)中再一種晶片減薄工藝流程中各步驟的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖4顯示為本發(fā)明的鍵合晶片的減薄方法的流程圖。
[0028]圖5a_5d顯示為本發(fā)明鍵合晶片的減薄方法在各步驟中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]元件標(biāo)號說明
[0030]11,21處理晶片
[0031]12、22、31待減薄晶片
[0032]23粘結(jié)劑材料
[0033]32噴霧嘴
[0034]41載片
[0035]42器件晶片
[0036]411載片和器件晶片接觸面
[0037]421另一案例中載片和器件晶片接觸面
[0038]43磨輪
[0039]Cl1器件晶片邊緣至鍵合晶片接觸面邊緣的寬度
[0040]d2載片被磨削掉的尺寸
【具體實施方式】
[0041]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0042]請參閱圖4至圖5d。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，雖圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0043]如圖4至圖5d所示，本發(fā)明提供鍵合晶片的減薄方法，所述方法至少包括:
[0044]I)提供一載片41及器件晶片42 ;將所述載片41和器件晶片42進行鍵合，形成鍵合晶片;
[0045]2)使用磨輪43對所述器件晶片42進行切割或磨削，以去除其弧形邊緣；
[0046]3)將所述去除弧形邊緣的器件晶片42減薄到所需尺寸。
[0047]具體的，在步驟I)中，請參閱圖4的SI步驟及圖5a，提供一載片41及器件晶片42 ;將所述載片41和器件晶片42進行鍵合，形成鍵合晶片。本實施例中，所述器件晶片位于所述載片41上方，眾所周知，現(xiàn)有的器件晶片及載片邊緣均為弧形，(即邊緣厚度小于中部厚度，從而在邊緣形成弧形)，所述載片41和器件晶片42鍵合后會形成一接觸面411，由于載片41和器件晶片42均是邊緣厚度小于中部厚度，所以該接觸面邊緣的所述載片41和器件晶片42形成狹縫，該狹縫橫截面大致為“V”形。
[0048]本實施例中，器件晶片42可以是以下材料中的任意一種:硅、絕緣體上層疊硅、絕緣體上娃、絕緣體上鍺化娃,絕緣體上鍺以及絕緣體上層疊鍺化娃等。雖然圖5a中未示出，但是器件晶片42上通常繼續(xù)形成MEMS器件和/或CMOS器件等。其中MEMS器件可以為未制備完成的器件結(jié)構(gòu)或者完整的器件，CMOS器件例如是晶體管(例如，NMOS和/或PM0S)等。此外，器件晶片42上還可以包括與晶體管相關(guān)的電路，例如互聯(lián)層和層間介電層等。
[0049]本實施例中，所述載片41用于承載器件晶片42，以防止后續(xù)的減薄等工藝過程中由于器件晶片42的厚度較薄而損壞。載片41可以是任意晶片或玻璃。載片41的材料可以是以下所提到的材料中的至少一種:玻璃、硅、絕緣體上硅、絕緣體上層疊硅、絕緣體上層疊鍺化硅、絕緣體上鍺化硅以及絕緣體上鍺等。載片41和器件晶片42的材料可以相同，也可以不同。雖然圖5a中示出的載片41與器件晶片42具有相同的尺寸，但是載片41和器件晶片42也可以具有不同的尺寸。當(dāng)載片41和器件晶片42尺寸不同時，優(yōu)選地，器件晶片42的尺寸(直徑)小于載片41的尺寸(直徑)。例如圖5b所示。同樣在該實施例中，所述器件晶片42位于所述載片41上方，所述載片41和器件晶片42鍵合后也會形成一接觸面421。由于載片41和器件晶片42均是邊緣厚度小于中部厚度，該接觸面邊緣處就出現(xiàn)載片41和器件晶片42形成的狹縫。該實施例中，所述載片41和器件晶片42’鍵合后的后續(xù)處理和減薄工藝與該發(fā)明中所詳述實例中的完全相同，具體實施步驟可參考下文所述。
[0050]本實施例中