[发明专利]用于化学机械抛光圆片级超薄硅片的临时黏合方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺和微制造领域，尤其是涉及一种用于化学机械抛光圆片级超薄硅片的临时黏合方法。

背景技术

超薄硅片(厚度≤80μm)在射频识别标签、视网膜下植入技术、微能源系统、器件封装等微纳米材料和器件中有着广泛的运用，对其性能有着至关重要的影响。先通过物理或者化学减薄硅片，后采用化学机械抛光技术对减薄后的硅片表面进行抛光，是目前制备超薄硅片的优先方案。与制备标准硅片相比，制备超薄硅片的成品率低，其中一个重要原因在于减薄后的超薄硅片的夹持困难。在化学机械抛光过程中，如果直接将抛光压力作用在超薄硅片的背面或者夹具当中的真空吸附对于薄硅片产生不均衡内外压力差，都极易导致超薄硅片的破裂。因此要获得圆片级高品质的超薄硅片，必须解决超薄硅片的夹持问题。

公开号为CN 104858806 A的中国发明专利提供一种用于夹持超薄硅片的真空夹具，在夹具本体上开设有数段凹槽，每段凹槽内开设有贯穿夹具本体的第一真空孔，各段凹槽内分别设置有密封件，每一密封件开设有第二真空孔，第二真空孔与该段凹槽内的第一真空孔相连通，各第一真空孔分别与一组管路结构相连接，每一组管路结构包括排气管路和进气管路。通过设置数段彼此独立的凹槽，确保即使其中一段凹槽发生真空泄漏，也不会影响真空夹具夹持硅片，同时通过设置进气管路，实现了硅片上下两个平面之间的气体压强差可调，使真空夹具能够稳固、安全地夹持超薄硅片。

成清校等(单晶硅片超精密磨削减薄技术试验研究[D].大连理工大学硕论文：2009.12)设计用于装夹超薄硅片的真空吸盘，利用真空产生的负压将硅片有效吸持。吸盘的基体采用有机玻璃材料，透明的有机玻璃可以清楚地观察到在吸持硅片时是否与硅片的边缘对齐。同时在硅片吸盘的接触面粘上一层抛光垫,平整而柔软的抛光垫可以防止超薄硅片在吸附时发生碎裂。

公开号为CN 103035483 B的中国发明专利了公开一种应用于薄硅片的临时键合和解离工艺方法，属于超薄硅片的临时黏合方法。包括步骤如下：1)在硅片的键合面涂布第一粘合剂，并对其烘烤；2)在载片的键合面涂布第二粘合剂，并对其烘烤；3)将硅片和载片进行临时键合；4)对硅片背面进行研磨减薄；5)进行硅片背面工艺；6)将减薄后的硅片和载片进行解离；7)去除减薄后的硅片键合面上的第一粘合剂；8)去除载片键合面上的第二粘合剂。该工艺方法既具备室温下即可解离的优点，又解决了传统激光或紫外光照射解离法中由于粘合剂不能太厚而导致的不能完全覆盖硅片键合面上图形的台阶高度的问题。

针对超薄硅片的夹持，目前主要包括研制特制夹具和超薄硅片的临时黏合两种方案。特制夹具解决了真空吸附对于超薄硅片产生不均衡内外压力差的问题，同时确保超薄硅片与夹具中心一致，减少超薄硅片后续抛光的不均匀性。但是特制夹具仍旧无法避免抛光压力直接作用在超薄硅片背面导致超薄硅片易破裂的问题，同时特制夹具也存在着研制费用高、无法适应不同型号化学机械抛光机的缺陷。超薄硅片临时黏合方法相比较于研制用于夹持超薄硅片特制夹具的方案，则具有能适应于不同型号化学机械抛光机，避免抛光压力直接作用在硅片背面的优点。但是超薄硅片临时黏合方法目前就存在着以下缺陷：涂覆两层黏合胶，不仅增加了工艺的复杂性，而且胶厚增加势必加大后续超薄硅片抛光加工误差；选用特制的黏合胶和专门的激光设备进行解离，虽可有效避免解离时的应力，但无疑也大幅度增加了相应的工艺成本；黏附超薄硅片时，无法在承载片上准确定位超薄硅片，导致承载片中心与超薄硅片的中心偏离，加大超薄硅片后续抛光的不均匀性。

发明内容

本发明的目的是针对现有超薄硅片临时黏合方法存在的上述问题，提供不仅可解决超薄硅片在化学机械抛光过程中难以夹持，易破碎的问题，同时能有效减小超薄硅片后续抛光时累积加工误差的用于化学机械抛光圆片级超薄硅片的临时黏合方法。

本发明包括以下步骤：

1)在承载片上加工出比超薄硅片外径略大三段等径同心圆弧槽，并开设三段溢流槽，溢流槽与圆弧槽相连；

2)采用旋涂的方法，把黏胶涂覆于圆弧槽底，用于圆弧槽定位和承载超薄硅片；

3)对整体硅片进行热压；

4)当超薄硅片完成后续化学机械抛光后，先后采用冷却后硫酸和双氧水混合液与热丙酮即可完全溶解并去除黏胶，实现超薄硅片与承载片的无破损、无应力分离。