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CN106367814B - 提高晶圆强度和背面金属与硅粘附强度的晶圆制备方法 - Google Patents

提高晶圆强度和背面金属与硅粘附强度的晶圆制备方法 Download PDF

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Abstract

提高晶圆强度和背面金属与硅粘附强度的晶圆制备方法,涉及半导体晶圆技术领域,解决现有方法存在晶面背面损伤层过大,晶圆强度不足,碎片率高和背面金属粘附强度差进而出现掉金属等问题,首先,对减薄后的芯片进行背面喷砂,获得待腐蚀芯片;对获得的芯片放入酸槽,采用浓酸腐蚀液进行背面腐蚀,腐蚀后冲水、甩干,获得腐蚀后的芯片;所述浓酸腐蚀液的体积比例为,硝酸:冰乙酸:水:HF=16000:800:8000:2000;芯片进行背面金属淀积:采用蒸发台进行芯片背面金属蒸发;各层金属及厚度分别为V:NI:AG=400埃:8000埃:12000埃。本发明所述的方法降低减薄腐蚀后存在的芯片强度不足,提高金属粘附性。

Description

提高晶圆强度和背面金属与硅粘附强度的晶圆制备方法
技术领域
本发明涉及半导体晶圆技术领域,具体涉及一种提高晶圆强度和背面金属与硅粘附强度的晶圆制造方法。
背景技术
目前业内普遍使用背面减薄+背面腐蚀的生产方法进行半导体芯片制造,该方法使用过程中存在缺点如下:
腐蚀后出现背面损伤层过大,晶圆强度不足,碎片率高和背面金属粘附性不良进而出现掉金属的异常问题,不利于批量生产。
发明内容
本发明为解决现有方法存在晶面背面损伤层过大,晶圆强度不足,碎片率高和背面金属粘附强度差进而出现掉金属等问题,提供一种提高晶圆强度和背面金属与硅粘附强度的晶圆制备方法。
提高晶圆强度和背面金属与硅粘附强度的晶圆制备方法,其特征是,该方法由以下步骤实现:
步骤一、对减薄后的芯片进行背面喷砂,获得待腐蚀芯片;
步骤二、对步骤一获得的芯片放入酸槽,采用浓酸腐蚀液进行背面腐蚀,腐蚀后冲水、甩干,获得腐蚀后的芯片;
所述浓酸腐蚀液的体积比例为,硝酸:冰乙酸:水:HF=16000:800:8000:2000;
步骤三、对步骤二获得的芯片进行背面金属淀积:采用蒸发台进行芯片背面金属蒸发;各层金属及厚度分别为V:NI:AG=400埃:8000埃:12000埃。
本发明的有益效果:本发明采用减薄后进行背面喷砂+浓酸腐蚀,降低减薄腐蚀后存在的芯片强度不足,提高金属粘附性。目前采用本发明方法制造的芯片可以实现批量生产,并对多家客户实现批量供货,从根本上解决了减薄后出现的晶圆强度不足和背面金属与硅粘附性不良导致的背面掉金属的异常问题。
附图说明
图1为本发明所述的提高晶圆强度和背面金属与硅粘附强度的晶圆制备方法中采用不同配比的腐蚀液对芯片背面腐蚀的数据测试图;
图2中(a)和(b)分别为采用现有腐蚀方法与本发明中选取腐蚀液配比HF含量为2000时的腐蚀前的效果图;(c)和(d)为腐蚀后的效果图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本实施方式,提高晶圆强度和背面金属与硅粘附强度的晶圆制备方法,该方法由以下步骤实现:
步骤一、减薄后使用喷砂工艺(喷砂仅有圈数要求,无厚度要求)进行背面喷砂,以提高背面粗糙度,进而提升背面金属与芯片的粘附性;
待做芯片片筐放置在操作台上,使用喷砂机喷砂2圈,芯片取出后放置在盛有去离子水的小水槽内片筐中冲水15分钟、甩干15分钟,完成喷砂操作。
步骤二、采用浓酸腐蚀工艺,降低背面硅腐蚀液后芯片强度;具体比例为按硝酸:冰乙酸:水:HF=16000:800:8000:2000进行配液,然后将待腐蚀芯片放入酸槽进行背面腐蚀5分钟,腐蚀后冲水15分钟、甩干10分钟,甩干温度40-46℃获得腐蚀后的芯片。
步骤三、背面金属淀积:采用EB-900或MARK50蒸发台进行背面金属蒸发;厚度比为V:NI:AG=400埃:8000埃:12000埃;划片后倒膜验证无掉金属情况,解决背面掉金属的异常问题,解决背面掉金属的问题。
本实施方式中,具体减薄的过程为:采用DFG821型号的减薄机细磨单元对芯片进行减薄,使芯片厚度减薄至270μm;所述的细磨单元的磨轮目数为1200目;
设定芯片初始厚度为Hμm,第一刀切割后芯片厚度为H-30μm,第二刀切割后芯片厚度为H-60μm,然后对所述第二刀切割后的芯片进行光磨,获得厚度为270μm的芯片。
具体实施方式二、结合图1和图2说明本实施方式,本实施方式为具体实施方式一所述的提高晶圆强度和背面金属与硅粘附强度的晶圆制备方法的实施例:
本实施方式中采用高目研磨轮进行背面减薄(采用1200目研磨轮),以此来降低背面损伤层的损伤程度,提高晶圆强度,背面减薄后再使用喷砂机进行背面喷砂工艺生产(采用金刚砂进行喷砂生产,喷砂圈数为1-5圈),提高晶圆背面粗糙度,提升背面金属与芯片的粘附性,进而解决背面掉金属的异常问题。该方法由以下步骤实现:
一、进行喷砂之前,需要采用1200目研磨轮对芯片进行减薄;具体过程为:
采用DFG821型号的减薄机细磨单元对芯片进行减薄,使芯片厚度减薄至270μm;所述的细磨单元的磨轮目数为1200目;
设定芯片初始厚度为Hμm,第一刀切割后芯片厚度为H-30μm,第二刀切割后芯片厚度为H-60μm,然后对所述第二刀切割后的芯片进行光磨,获得厚度为270μm的芯片。
二、进行背面喷砂(喷砂仅有圈数要求,无厚度要求),选用喷砂设备进行背面喷砂操作,以提高背面粗糙度,进而提升背面金属与芯片的粘附性;
具体过程为:待做芯片片筐放置在操作台上,将正面放置在衬垫上,主盘旋转1-5圈后取出,喷砂过程中注意监控喷射压力,喷射压力为0.08±0.01Mpa,压力不符合要求时旋转阀门进行调节,正常生产批喷砂圈数2圈,芯片取出后放置在盛有纯水的小水槽内片筐中,小水槽中纯水每操作50片更换一次;操作后芯片必须放置在去离子水中,不能使芯片任何部位裸露在空气中,完成喷砂操作;
三、背面浓酸腐蚀:选用体积比为,硝酸:冰乙酸:水:HF=16000:800:8000:2000,按此比例配液,然后将待腐蚀芯片放入酸槽进行背面腐蚀,腐蚀时间为5分钟,腐蚀后冲水15分钟、甩干10分钟,获得腐蚀后的芯片。
具体过程为:
浓酸腐蚀液开发,在现有腐蚀液配比的基础上逐渐增加HF。(现有配比:硝酸:冰乙酸:水:HF=16000:800:8000:400)
配比(1)硝酸:冰乙酸:水:HF=16000:800:8000:800
配比(2)硝酸:冰乙酸:水:HF=16000:800:8000:1200
配比(3)硝酸:冰乙酸:水:HF=16000:800:8000:1600
配比(4)硝酸:冰乙酸:水:HF=16000:800:8000:2000
配比(5)硝酸:冰乙酸:水:HF=16000:800:8000:2400
配比(6)硝酸:冰乙酸:水:HF=16000:800:8000:2800
使用实验片按照正常流程在背面腐蚀进行分批对比使用以上六种配比各进行背面腐蚀5分钟,然后进行蒸发背面,芯片划片后测试单独芯粒强度。
实验结果:
结合图1的测试数据可以看出,背面腐蚀液配比HF含量2000时强度最高。为进一步确认此工艺背面处理工艺图片(喷砂-浓酸腐蚀)情况,选取实验片进行背面处理,对比测试业内通用的减薄+配比1腐蚀液进行腐蚀对比测试损伤层情况。采用优化后背面腐蚀液配比具体比例为硝酸:冰乙酸:水:HF=16000:800:8000:2000,可以提高单独芯粒强度,单独芯粒强度大于现行背面处理工艺。
四、背面金属淀积:采用EB-900或MARK50蒸发台进行背面金属蒸发;厚度比为V:NI:AG=400埃:8000埃:12000埃;划片后倒膜验证无掉金属情况,解决背面掉金属的异常问题,解决背面掉金属的问题;
具体过程为:使用EB-900或MARK50蒸发台进行背面金属蒸发;蒸发进行背面前清洗,去除背面颗粒等污垢,然后入蒸发台、抽真空,真空达到4.0E-6时启动加热,真空达到2.0E-6时启动蒸发,加热过程温度保持180±10℃,分别按金属类别V/NI/AG进行蒸发,完成一种金属蒸发后转锅蒸发其他金属,三层金属共需转锅三次,每次时间间隔3-5分钟,各层金属厚度分别为V:NI:AG=400埃:8000埃:12000埃。

Claims (6)

1.提高晶圆强度和背面金属与硅粘附强度的晶圆制备方法,其特征是,该方法由以下步骤实现:
步骤一、对减薄后的芯片进行背面喷砂,获得待腐蚀芯片;
步骤一中,将待制作的芯片片筐放置在操作台上,将芯片正面放置在衬垫上,使用喷砂机对芯片的背面喷砂1-5圈后取出,将取出的芯片放置在盛有去离子水的水槽内的片筐中进行去离子水冲水和甩干各15分钟,采用甩干桶吹液氮,温度40-46℃,完成喷砂;
步骤二、对步骤一获得的芯片放入酸槽,采用浓酸腐蚀液进行背面腐蚀,腐蚀后冲水、甩干,获得腐蚀后的芯片;
所述浓酸腐蚀液的体积比例为,硝酸:冰乙酸:水:HF=16000:800:8000:2000;
步骤三、对步骤二获得的芯片进行背面金属淀积:采用蒸发台进行芯片背面金属蒸发;各层金属及厚度分别为V:Ni :Ag =400埃:8000埃:12000埃。
2.根据权利要求1所述的提高晶圆强度和背面金属与硅粘附强度的晶圆制备方法,其特征在于,步骤一中对芯片进行减薄的方法为:
采用DFG821型号的减薄机细磨单元对芯片进行减薄,使芯片厚度减薄至270μm;所述的细磨单元的磨轮目数为1200目;
设定芯片初始厚度为Hμm,第一刀切割后芯片厚度为H-30μm,第二刀切割后芯片厚度为H-60μm,然后对所述第二刀切割后的芯片进行光磨,获得厚度为270μm的芯片。
3.根据权利要求1所述的提高晶圆强度和背面金属与硅粘附强度的晶圆制备方法,其特征在于,喷砂时的喷射压力为0.08±0.01Mpa。
4.根据权利要求1所述的提高晶圆强度和背面金属与硅粘附强度的晶圆制备方法,其特征在于,采用水槽中去离子水清洗50片芯片后更换一次。
5.根据权利要求1所述的提高晶圆强度和背面金属与硅粘附强度的晶圆制备方法,其特征在于,步骤二中,腐蚀时间为5分钟,腐蚀后冲水15分钟、甩干10分钟,获得腐蚀后的芯片。
6.根据权利要求1所述的提高晶圆强度和背面金属与硅粘附强度的晶圆制备方法,其特征在于,所述蒸发台采用型号为EB-900或MARK50蒸发台。
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