[发明专利]用于硅晶圆片减薄后的低应力背面腐蚀溶液和腐蚀工艺

说明书

本发明公开了一种用于硅晶圆片减薄后的低应力背面腐蚀溶液和腐蚀工艺，属于微电子加工技术领域。该技术主要针对超薄硅晶圆片减薄过程中因机械损伤产生残余应力,导致划片过程中硅晶圆片易碎的缺点。通过调配特制背面腐蚀液配比，采用特殊腐蚀方法，均匀去除晶圆片背面的机械损伤层，释放应力。该方法与背面金属化工艺完全兼容，可降低划片过程中的碎片率。

技术领域

本发明涉及微电子加工技术领域，具体涉及一种用于硅晶圆片减薄后的低应力背面溶液和腐蚀工艺。

背景技术

IC的技术进步日新月异，正在向高速化、高集成化、高密度化和高性能化的方向发展。微电子产品在集成度、速度和可靠性不断提高的同时正向轻薄短小的方向发展，与此相适应，新型的芯片封装技术不断涌现，这些先进的封装技术所需要的芯片厚度越来越薄，对芯片减薄后的平整度要求也越来越高。

减薄后的芯片(硅晶圆片)有很多优点，更有利于散热，可以使芯片机械性能显著提高，能降低元件导通电阻从而实现更高的性能，还可以减少后道加工的成本。高性能电子产品的立体封装甚至需要厚度小于100μm的超薄芯片。而背面减薄后硅晶圆片强度降低，容易产生翘曲变形，导致输送和夹持困难，在划片时产生碎裂。目前广泛采用的背面腐蚀方法主要用于消除磨削引起的损伤层，在酸液配比上，全部使用化学药剂，成本较高，均匀性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于硅晶圆片减薄后的低应力背面腐蚀溶液和腐蚀工艺，通过使用全新配方的背面腐蚀液进行硅晶圆片背面腐蚀，解决了硅晶圆片减薄后残余应力大，划片过程中芯片易碎问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于硅晶圆片减薄后的低应力背面腐蚀溶液，按体积份数计，该腐蚀溶液包括如下组分：

所述硝酸为浓度69～71vol.％的硝酸；所述氢氟酸为浓度40vol.％的氢氟酸，所述冰乙酸为浓度大于99.8vol％的冰乙酸。

利用所述腐蚀溶液对减薄后的芯片进行背面腐蚀，腐蚀过程中采用低频超声振动，去除晶圆片减薄后的机械损伤层，同时提高背面减薄的均匀性。所述低频超声振动是指在背面腐蚀过程中使用功率密度为0.01W/cm²～0.03W/cm²的超声进行腐蚀。

所述低应力背面腐蚀方法，具体包括如下步骤：

(1)将减薄后带蓝膜的超薄硅片转移至腐蚀片架内；

(2)将载有硅晶圆片的腐蚀片架放入盛有腐蚀溶液的腐蚀槽中，开启低频超声，并将腐蚀槽水浴控温至10℃～16℃；腐蚀时间为120～180s；

(3)腐蚀结束后，将载有硅晶圆片的腐蚀片架移至腐蚀机的冲水槽中，对圆片进行清洗，冲水频次大于3次。

(4)冲水完成后，将片架放到甩干机中甩干，甩干过程中通入大于50℃、纯度为99.99％的纯氮，直至去除硅片表面的水分。

采用上述腐蚀方法可以用于减薄后厚度小于100μm的超薄硅晶圆片。

本发明的设计原理及有益效果如下：

本发明主要解决了硅晶圆片减薄后残余应力大，划片过程中芯片易碎问题。减薄工艺是一种施压、损伤、破裂、移除的物理性损伤工艺，硅晶圆片在减薄过程中通过磨轮与硅晶圆片的表面接触磨削，不可避免地对圆片本身造成损伤，在减薄后硅晶圆片背面形成一定厚度的损伤层。损伤层中的裂纹导致硅片产生形变应力，硅晶圆片在减薄后就呈现弯曲状态。通过研究,可以采用去除损伤层的办法,消除硅片应力。本发明提供了一种应用于超薄片的背面腐蚀液配方及腐蚀方法，可以精确控制硅的腐蚀速度和腐蚀深度。经本发明方法处理后的硅晶圆片，在保证了消除损伤层的基础上，提高了腐蚀均匀性，降低硅片残余应力的同时节约了工艺成本。