[发明专利]一种晶圆刻蚀清洗设备及方法

说明书

本发明涉及晶圆刻蚀的技术领域，特别是涉及晶圆背面减薄金属化工艺的一种晶圆刻蚀清洗设备及方法，其提高镀膜膜层粘附性，减少晶圆变形量；包括以下步骤：步骤1、对晶圆无需金属镀膜的正面进行贴膜保护；步骤2、对晶圆需要金属镀膜的背面进行研磨；步骤3、通过真空等离子对研磨后的晶圆背面进行刻蚀，使晶圆背面表面粗糙化，同时降低应力；步骤4、对刻蚀后的晶圆进行清洗；步骤5、将清洗后的晶面正面保护膜揭除；步骤6、对刻蚀清洗后的晶圆背面进行金属镀膜。

技术领域

本发明涉及晶圆刻蚀的技术领域，特别是涉及晶圆背面减薄金属化工艺的一种晶圆刻蚀清洗设备及方法。

背景技术

随着大功率器件以及高端芯片对于散热的要求越来越高；然而在集成密度大幅提高的同时，热源开始在芯片上形成集中的现象，如何降低器件热阻，做好器件的散热和冷却，成为一个关键的技术问题；晶圆背面减薄金属化即是顺应此技术需求而发展的工艺路线；

现有的晶圆背面减薄金属化技术中，业界普遍使用HF-HNO3酸法蚀刻清洗法，来去除硅表面的物理损伤，提高研磨减薄后的晶圆强度，并缓解翘曲的程度，而采用酸蚀刻清洗对正面保护膜的耐酸性及耐温性皆带来挑战，且因酸蚀刻清洗为同向性蚀刻，当蚀刻反应时间越长则粗糙值越大有助粘附性，但若时间太久也容易发生正面保护膜的功能失效，贴膜的粘附性降低，容易导致边缘进酸腐蚀正面晶圆现象；同时强酸HF-HNO3组合的腐蚀性强，因此环保建设、废水排放及工安风险成本高，加上工序较多且需采用特定耐强酸保护膜，造成制造工艺总成本高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种提高镀膜膜层粘附性，减少晶圆变形量的一种晶圆刻蚀清洗设备及方法。

本发明的一种晶圆刻蚀清洗设备及方法，包括以下步骤：

步骤1、对晶圆无需金属镀膜的正面进行贴膜保护；

步骤2、对晶圆需要金属镀膜的背面进行研磨；

步骤3、通过真空等离子对研磨后的晶圆背面进行刻蚀，使晶圆背面表面粗糙化，同时降低应力；

步骤4、对刻蚀后的晶圆进行清洗；

步骤5、将清洗后的晶面正面保护膜揭除；

步骤6、对刻蚀清洗后的晶圆背面进行金属镀膜。

优选地，所述步骤3中等离子刻蚀采用物理和化学综合作用刻蚀方法，通过物理方法对离子加速轰击晶圆背面去除表面材料，并提高刻蚀气体分解后的原子团与晶圆硅基材反应速率。

优选地，所述步骤3中等离子刻蚀具体包括以下步骤：

1）、通过射频电源对反应气体进行电子撞击，使反应气体电离产生等离子；

2）、通过产生的部分等离子对晶圆背面进行轰击；

3）、通过中产生的另外一部分等离子吸收能量形成活性反应基团，与晶圆表面发生化学反应；

4）、通过真空系统将化学反应中的生成物由晶圆刻蚀面吸除。

优选地，所述步骤6中的金属镀膜的膜结构由三层金属层组成，依次为上黏附层、阻挡层和下黏附层。

优选地，所述上黏附层、阻挡层和下黏附层依次采用真空镀膜方法在刻蚀后的晶圆背面镀膜成型。

另一方面，基于上述方法的一种晶圆刻蚀清洗设备，包括：

腔体，所述腔体用于作为晶圆刻蚀清洗的反应腔室；所述腔体上安装有上料机构，用于控制晶圆自动进出腔体；

干泵，所述干泵用于对腔室进行抽真空；

调压阀，用于控制稳定腔体内的真空压力环境；

射频电源，所述射频电源用于为腔体内的气体电离提供能量。

优选地，所述腔体上还安装有真空计和若干组流量计，所述真空计用于对腔体内的气体压力进行监测，若干组所述流量计用于对进入腔体内的各种气体进行独立流量控制。