一种晶圆背面减薄金属化方法与流程

本发明涉及晶圆制备技术领域，特别涉及一种晶圆背面减薄金属化方法。

背景技术：

通常，分立器件在晶圆正面工艺加工完毕之后，需要做背面减薄和背面金属化；背面减薄通常使用机械研磨的方式来实现；机械研磨这种方式不太可能把晶圆减薄到足够薄。因此本发明提出一种用电化学自动腐蚀的方式来实现晶圆的减薄。另外，足够薄的晶圆也不太便于背面金属化的制作；故我们提出一种新的方法来解决薄片的金属化制程。

电化学腐蚀pn结自停止的工艺原理：硅在碱性溶液(koh溶液、tmah溶液等)中有晶向选择性和极化行为两大特征。在电化学腐蚀中，当外加电压变化时，输出电流密度会随之变化，其变化曲线称为极化曲线。

极化曲线有两个特点：i＝0，v≠0，这一点称为开路电势，也叫自腐蚀电位；当电压达到某一值时，电流为最大值，称为钝化电势，这一点称为钝化点，这时硅表面有一层极薄的氧化物阻止了腐蚀。由于p型硅和n型硅有不同的钝化势，所以可以选择一适当的电压加在硅片上，使n型硅处于钝化区，p型硅处于腐蚀区，则可使具有pn结的硅片腐蚀最终停在pn结上，达到腐蚀自停止的目的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对现有晶圆背面减薄和金属化所存在的上述技术问题而提供一种晶圆背面减薄金属化方法。

本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种晶圆背面减薄金属化方法，包括如下步骤：

(1)在晶圆的p型硅衬底上面外延n+型硅外延层和n-型外延层；n+型硅外延层最终要作为器件的一个电极；n-型硅外延层作为器件的有源区域；n+型硅外延层与p型硅衬底之间具有pn结；

(2)在所述n-型硅外延层的上表面制作器件的正面结构；

(3)在器件的正面结构上制作铜柱或者金柱或者锡球，然后在晶圆的表面再制作环氧树脂；之后再研磨环氧树脂，使铜柱、金柱或者锡球露出；

(4)背面减薄

先对晶圆的p型硅衬底进行研磨，然后再用电化学腐蚀的方法，将p型硅衬底完全腐蚀掉，且自动停止在之前的pn结处；

(5)背面金属化

在pn结上进行金属化形成一层金属化层。

由于采用了如上的技术方案，本发明能够将晶圆背面减薄至pn结，使晶圆背面能够减至足够薄。

附图说明

图1为本发明在晶圆的p型硅衬底上面外延n+型硅外延层和n-型外延层的示意图。

图2为本发明在n-型硅外延层的上表面制作器件的正面结构的示意图。

图3为本发明在器件的正面结构上制作铜柱、金柱或者锡球和环氧树脂的示意图。

图4为本发明减薄至pn结的示意图。

图5为本发明在pn结上金属化示意图。

图6为本发明电化学腐蚀的示意图

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式来详细描述本发明。

本具体方式公开的一种晶圆背面减薄金属化方法，包括如下步骤：

(1)参见图1，在晶圆的p型硅衬底100上面外延n+型硅外延层110和n-型外延层120；n+型硅外延层110最终要作为器件的一个电极；n-型硅外延层120作为器件的有源区域；n+型硅外延层110与p型硅衬底100之间具有pn结130。

(2)参见图2，在n-型硅外延层120的上表面制作器件的正面结构200。

(3)参见图3，在器件的正面结构200上制作铜柱或者金柱或者锡球300。然后在晶圆的表面再制作环氧树脂400；之后再研磨环氧树脂400，使铜柱、金柱或者锡球300露出；

(4)背面减薄

参见图4，先对晶圆的p型硅衬底100进行研磨，然后再用电化学腐蚀的方法，将p型硅衬底100完全腐蚀掉，且自动停止在之前的pn结130处；

(5)背面金属化

参见图5，在pn结130上进行金属化形成一层金属化层500。

参见图6，用电化学腐蚀的方法，将p型硅衬底100完全腐蚀掉是将正电源接在n+型硅外延层110上，负电源接在碱性溶液600里，同时将晶圆的p型硅衬底100完全浸泡在碱性溶液600里，选择一适当的电压加在n+型硅外延层110上，使n+型硅外延层110处于钝化区，p型硅衬底100处于腐蚀区，则可使腐蚀最终停在pn结130上，达到腐蚀自停止的目的。

技术特征：

技术总结
本发明公开的一种晶圆背面减薄金属化方法，包括如下步骤：(1)在晶圆的P型硅衬底上面外延N+型硅外延层和N‑型外延层；N+型硅外延层最终要作为器件的一个电极；N‑型硅外延层作为器件的有源区域；(2)在N‑型硅外延层的上表面制作器件的正面结构；(3)在器件的正面结构上制作铜柱或者金柱或者锡球，然后在晶圆的表面再制作环氧树脂；之后再研磨环氧树脂，使铜柱、金柱或者锡球露出；(4)先对晶圆的P型硅衬底进行研磨，然后再用电化学腐蚀的方法，将P型硅衬底完全腐蚀掉，且自动停止在之前的PN结处；(5)在PN结上进行金属化形成一层金属化层。本发明能够将晶圆背面减薄至PN结，使晶圆背面能够减至足够薄。

技术研发人员：黄平;鲍利华
受保护的技术使用者：上海朕芯微电子科技有限公司
技术研发日：2019.01.30
技术公布日：2019.05.31