[发明专利]基于涡流技术的TSV晶圆背面减薄控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别是涉及一种基于涡流技术的TSV晶圆背面减薄控制方法及系统。

背景技术

随着微电子技术的不断进步，集成电路的特征尺寸不断缩小，互连密度不断提高，同时用户对高性能低耗电的要求不断提高。在这种情况下，靠进一步缩小互连线的线宽来提高性能的方式受到材料物理特性和设备工艺的限制，二维互连线的电阻电容（RC）延迟逐渐成为限制半导体芯片性能提高的瓶颈。

硅通孔（Through Silicon Via，简称TSV）工艺通过在晶圆中形成金属立柱，并配以金属凸点，可以实现晶圆(芯片)之间或芯片与基板间直接的三维互连，这样可以弥补传统半导体芯片二维布线的局限性。这种互连方式与传统的堆叠技术如键合技术相比具有三维方向堆叠密度大、封装后外形尺寸小等优点，从而大大提高芯片的速度并降低功耗。因此，TSV技术已经被广泛认为是继键合、载带焊和倒装芯片之后的第四代封装技术，将逐渐成为高密度封装领域的主流技术。

制备TSV首先需要在晶圆上打孔，然后在孔内通过电镀等方式沉积导电金属柱，再通过磨削的方法对晶圆的背面进行减薄工艺，减薄的最终位置以临近导电金属柱为佳，一般将晶圆厚度控制在离导电金属柱底部1～20μm。

现有技术减薄工艺中一般是控制整个晶圆减薄后的厚度，整个晶圆厚度测量方法包括：

1、点对点接触式：触点一端接触晶圆，另一端接触基点，进而测量整个晶圆的厚度；

2、光学测厚仪控制：用光学传感器，无接触测量整个晶圆的厚度。

虽然上述两种方法可以通过测量整个晶圆的厚度计算得到导电金属柱底部距离晶圆背面的距离，但在具体工艺中，晶圆上打孔的深度及导电金属柱沉积的深度均会有一定程度上的误差，因此上述方法不能精确得到导电金属柱底部距离晶圆背面的距离，对后续的刻蚀等工艺会造成一定影响。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于涡流技术的TSV晶圆背面减薄控制方法及系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于涡流技术的TSV晶圆背面减薄控制方法及系统。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种基于涡流技术的TSV晶圆背面减薄控制方法，所述方法包括以下步骤：

S1、将涡流感应器固定于晶圆减薄装置的传动轴上，使涡流感应器垂直于晶圆表面并能随传动轴上下移动；

S2、对涡流感应器施加交流电，使用减薄装置对特定的TSV晶圆进行减薄，制定涡流感应器中的感应信号与距离的校准曲线，所述距离为涡流感应器与TSV晶圆中导电柱底部的距离；

S3、根据TSV晶圆减薄的目标距离和校准曲线设定终点的感应信号值；

S4、对涡流感应器施加交流电，使用减薄装置对TSV晶圆进行减薄，当涡流感应器上的感应信号达到设定的感应信号值时停止TSV晶圆的背面减薄。

作为本发明的进一步改进，所述涡流感应器包括位于顶部的感应线圈及与所述感应线圈相连的传感器，当涡流感应器通以交流电时，感应线圈产生一个感应线圈交变磁场，进而在TSV晶圆表面产生涡流，所述涡流会产生一个与感应线圈交变磁场方向相反的涡流感应磁场，感应线圈会产生一定的感应信号，所述传感器用于获取感应线圈中的由涡流产生的感应信号。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中的感应信号包括感应电压、感应电流、相位；步骤S3中的感应信号值包括感应电压值、感应电流值、相位值。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中TSV晶圆减薄的目标距离为1～20um。

相应地，一种实现基于涡流技术的TSV晶圆背面减薄控制方法的系统，所述系统包括一晶圆减薄装置，晶圆减薄装置包括用于固定承载晶圆的承载装置、研磨晶圆的研磨装置和固定研磨装置的传动轴，所述系统还包括固定安装于所述传动轴上用于对晶圆的厚度进行测量的涡流感应器，所述涡流感应器的最低位置高于研磨装置的最低位置。

作为本发明的进一步改进，所述涡流感应器包括位于顶部的感应线圈及与所述感应线圈相连的传感器，当涡流感应器通以交流电时，感应线圈产生一个感应线圈交变磁场，进而在TSV晶圆表面产生涡流，所述涡流会产生一个与感应线圈交变磁场方向相反的涡流感应磁场，感应线圈会产生一定的感应信号，所述传感器用于获取感应线圈中的由涡流产生的感应信号。

作为本发明的进一步改进，所述感应信号包括感应电压、感应电流、相位。

本发明基于涡流技术的TSV晶圆背面减薄控制方法及系统的有益效果是：