[发明专利]硅片的临时键合和解离工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造工艺，涉及一种硅片的临时键合和解离工艺方法，尤其涉及一种改善键合后载片和硅片翘曲度的临时键合和解离工艺方法。

背景技术

随着半导体芯片对各种元器件集成度和功能越来越高的要求，传统的二维集成电路已难以满足其需求，因此一种新的技术，三维集成电路(3DIC)应运而生，其主要原理就是通过将硅片和硅片(Wafer to Wafer)或芯片和硅片(Chip to Wafer)上下层层堆叠的方式来提高芯片或各种电子元器件的集成度。在3DIC工艺中，需要对硅片进行减薄，一是为了减少封装厚度，二是通过减薄来暴露出用于链接上下两硅片的通孔(Via)金属塞。

另外，近年来国内半导体分立器件的研究热点，绝缘栅双极晶体管(IGBT)，该类晶体管的集电极是在硅片的背面形成的，因此为了满足IGBT产品对结深和击穿电压的要求，也需要对硅片背面进行减薄。

根据3DIC或IGBT产品的要求不同，所需硅片减薄后的厚度也不同(10-200微米)，最低甚至只有10微米，对于这样薄如纸的硅片，由于其机械强度的降低以及翘曲度/弯曲度的增加，普通的半导体设备几乎难以完成支撑和传输动作，碎片率非常高。为了解决这种薄硅片的支撑和传输问题，临时键合/解离法是业界通常采用的工艺方法之一，其主要原理就是将硅片临时键合在一直径相仿的载片(玻璃、蓝宝石或硅材料)上，利用该载片来实现对薄硅片的支撑和传输，同时可以防止薄硅片变形，在完成相关工艺后再将载片从薄硅片上解离，其工艺流程如图1所示，包括如下步骤：(1)在硅片的键合面或/和载片的键合面涂布粘合剂，并对其进行烘烤；(2)将所述硅片和载片进行临时键合；(3)将所述硅片背面研磨减薄；(4)进行硅片背面工艺；(5)将减薄后的硅片从载片上解离并清洗。在通常这种临时键合/解离的方法中，根据步骤(5)中解离方法的不同，临时键合和解离工艺可以分为以下三种：化学溶剂解离法(Chemical Release)、激光或紫外光照射解离法(Laser/UV Light Release)以及加热分解解离法(Thermal Decomposition Release)，无论是以上哪种方法，在上述步骤(2)的临时键合过程中，都需要使用加热的方法使载片和硅片进行键合，这就会产生一个问题：当载片采用玻璃材质时，由于普通玻璃的CTE(Coefficient of Thermal Expansion:热膨胀系数)为7.1x10^-16/℃，而硅的CTE为2.5x10^-16/℃，两者相差较大，在加热键合的过程中，由于加热而导致的玻璃载片的膨胀程度大于硅片的膨胀程度，因此就会产生如图2所示的翘曲情况，即玻璃载片200X和硅片300都向上弯曲，也即产生一个向着硅片300的非键合面的翘曲，该翘曲度可以用玻璃载片200X的中间位置和周边位置的高度差（即图2中的翘曲度a）来表示，严重时，翘曲度a可以达到1毫米。这种翘曲将会导致两个问题：一是后续工艺设备无法正常吸附和传输该键合后的玻璃载片200X和硅片300，从而导致掉片、破片的问题；二是这种翘曲影响后续光刻工艺的聚焦准确性以及套刻精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种硅片的临时键合和解离工艺方法，以解决传统的临时键合和解离工艺中键合后的载片和硅片的翘曲问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种一种硅片的临时键合和解离工艺方法，其特征在于，包括步骤如下：

(1)提供一第一载片；

(2)提供一第二载片，并在第二载片的第一表面涂布第一粘结剂，和/或在第一载片的键合面涂布第一粘结剂，并对其烘烤；

(3)将第一载片和第二载片进行临时键合，形成翘曲的第二载片；

(4)将第一载片和第二载片进行解离，清洗去除第一粘结剂；

(5)在翘曲的第二载片的第二表面涂布第二粘结剂，和/或在一硅片的键合面涂布第二粘结剂，并对其烘烤；

(6)将翘曲的第二载片和硅片进行临时键合，翘曲的第二载片恢复平整状态；

(7)将硅片的非键合面减薄，并在非键合面进行所需工艺；

(8)将第二载片和减薄后的硅片进行解离，清洗去除第二粘结剂

在步骤(1)中，所述第一载片的材料为硅，且所述第一载片的热膨胀系数小于步骤(2)所述的第二载片的热膨胀系数，可选地，如步骤(4)的解离使用化学溶剂解离法，则在步骤(1)中，在所述第一载片，预先形成多孔结构，该多孔结构均匀分布于所述第一载片上。