晶圆的处理方法_2

文档序号:9689093阅读:来源:国知局
,由于所述保护膜103具有粘性,且所述保护膜103粘附于介质层102和导电层112表面,因此在剥离所述保护膜103之后,难以避免地在介质层102或导电层112表面残留未完全被剥离的部分保护膜材料105,而所述残留的部分保护膜材料105会导致所形成的半导体器件的性能和可靠性下降。
[0035]为了解决上述问题,本发明提出一种晶圆的处理方法。其中,在器件层表面形成保护膜之后,对所述保护膜进行表面处理,使所述保护膜表面粗糙。在后续去除保护膜的工艺中,所述保护膜粗糙的表面与去膜工艺的粘性材料膜之间粘合力增大,使得所述保护膜易于被去膜工艺去除,且不易在器件层表面残余保护膜材料。因此,保证了形成于晶圆第一表面的器件层性能稳定、可靠性提高。
[0036]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0037]图3至图11是本发明实施例的晶圆处理过程的剖面结构示意图。
[0038]请参考图3,提供待处理基底200,所述待处理基底200具有第一表面201、以及与第一表面201相对的第二表面202,所述待处理基底200的第一表面201具有器件层210。
[0039]所述待处理基底200为硅衬底、硅锗衬底、碳化硅衬底、绝缘体上硅衬底、绝缘体上锗衬底或玻璃衬底或II1-V族化合物衬底(例如氮化镓衬底或砷化镓衬底等)。本实施例中,所述待处理基底200为硅衬底。
[0040]所述待处理基底200的第一表面201用于形成器件层210,所述器件层210内具有用于构成半导体器件的器件结构、电连接所述器件结构的电互连结构、以及电隔离所述器件结构和电互连结构的介质层,所述电互联结构和器件结构用于构成芯片电路。
[0041]在本实施例中,请参考图4,图4是图3区域A的局部放大示意图,所述器件层210 (请参考图3)包括:位于待处理基底200第一表面201的器件结构211 ;位于待处理基底200第一表面201的介质层212,所述介质层212覆盖所述器件结构211 ;位于所述介质层212内的电互连结构213,所述电互连结构213与所述器件结构211、待处理基底200电连接。
[0042]其中,所述器件结构211包括MEMS器件结构,例如MEMS压力传感器结构;在其它实施例中,所述器件结构还能够为用于构成背照式图像传感器的器件结构,或者为晶体管栅极结构、电阻结构、电容结构、电感结构、熔丝结构等。所述电互连结构包括位于器件结构211表面或待处理基底200表面的导电插塞、以及位于所述导电插塞顶部的互连线;所述导电插塞和互连线的材料为金属,所述金属包括铜、钨、铝中的一种或多种,此外,所述金属还能够包括钛、钽、氮化钛、氮化钽中的一种或多种。所述介质层212用于电隔离所述器件结构211和电互连结构213,所述介质层的材料包括氧化娃、氮化娃、氮氧化娃、低K介质材料、超低K介质材料中的一种或多种。
[0043]在本实施例中,所述器件层210的表面为电互连结构213的表面和介质层212的表面,后续形成的保护膜203粘附于所述电互连结构213和介质层212的表面。
[0044]由于在形成MEMS器件、背照式图像传感器或在所述待处理基底200内形成硅通孔结构时,需要在待处理基底200的第一表面201形成器件层210之后,对所述待处理基底200的第二表面202进行后续工艺,例如对所述第二表面202进行抛光、刻蚀或沉积等工艺。为了能够对第二表面202进行后续工艺,需要将形成于所述待处理基底200第一表面201的器件层210置于后续工艺设备内的基座上,而为了避免所述器件层210与所述基座发生摩擦而受到损伤,需要在对所述第二表面202进行后续工艺之前,在所述器件层210表面形成保护膜。
[0045]请参考图5,在所述器件层210表面形成保护膜203,所述保护膜203与所述器件层210之间具有第一粘合力。
[0046]所述保护膜203的材料为具有粘性的聚合物材料,所述保护膜包括UV膜、蓝膜或白膜。在本实施例中,所述保护膜为蓝膜。所述保护膜203通过贴膜工艺形成于器件层210表面,而所述贴膜工艺通过贴膜机实施。具体的,将所述待处理基底200置于贴膜机内,且所述待处理基底200的第二表面202与贴膜机的基座相接触;所述待处理基底200第一表面201的器件层210上方具有压合装置,所述压合装置表面粘附有保护膜203,所述保护膜203的大小和形状与所述待处理基底200的大小和形状相同;通过所述压合装置向所述器件层210表面按压,使得所述保护膜203粘附于所述器件层210表面;在粘附所述保护膜203之后,移除所述压合装置。
[0047]在另一实施例中,所述保护膜203通过旋涂或喷涂工艺形成于所述器件层210表面,采用旋涂或喷涂工艺形成的保护膜203流动性和延展性较好,能够更紧密地与器件层210表面贴合。
[0048]由于所述保护膜203的材料为具有粘性的聚合物材料,所述保护膜203通过所述粘附性贴合于器件层表面,因此,当后续完成对所述待处理基底200的第二表面202的翻面工艺之后,在剥离所述保护膜203时,难以避免地会在器件层210表面残留部分保护膜材料,对器件层201造成污染,影响器件层201的性能,本实施例中,对介质层212和电互连结构213的性能造成损害。因此,在本实施例中,需要在对所述待处理基底200的第二表面202进行翻面工艺之前,需要对所述保护膜203进行表面处理,以保证所述保护膜203的材料不会残留于器件层210表面。
[0049]请参考图6,对所述保护膜203进行热处理。
[0050]为了保证所述保护膜203在经过后续的表面处理工艺之后,仍旧能够在后续的翻面工艺中对器件层210具有足够的保护能力,并且避免后续的表面处理工艺对器件层210表面造成损伤,本实施例中,在进行所述表面处理工艺之前,对所述保护膜203进行热处理,使所述保护膜203的硬度增大,以提高所述保护膜203的机械强度。
[0051]所述热处理工艺在真空环境下进行,温度为100摄氏度?120摄氏度。本实施例中,所述保护膜203的材料为聚合物材料,为了使所述保护膜203能够与器件层210表面充分贴合,所述聚合物材料具有良好的柔韧性和延展性,相应的所述聚合物材料密度和硬度较低,因此需要通过热处理方式使所述保护膜203固化,使所述聚合物材料中的高分子团聚更为紧密,则使得所述保护膜203的硬度提高。
[0052]请参考图7,对所述保护膜203进行表面处理,在所述保护膜203内形成若干凹陷230,使所述保护膜203表面的粗糙度提高。
[0053]所述表面处理工艺用于使所述保护膜203的表面粗糙,从而使得所述保护膜203的表面即增大,当后续以去膜工艺去除所述保护膜时,所述去膜工艺的粘性材料膜与保护膜203之间的接触面积增大,由于所述保护膜203的材料具有粘性,所述保护膜203与所述去膜工艺的粘性材料膜之间具有粘合力,所述保护膜203与所述器件层210之间与具有粘合力。由于所述保护膜203与后续的去膜工艺的粘性材料膜之间接触面积增大,使得所述保护膜203与所述粘性材料膜之间的粘合力大于保护膜203与器件层210之间的粘合力,当以所述粘性材料膜自器件层210表面剥离所述保护膜203时,使得所述保护膜203更易去除,能够避免所述保护膜203的材料残留于所述器件层210表面,从而在去膜工艺之后,所述器件层210表面能够保持洁净,以此保证器件层210内形成的芯片电路性能稳定,可靠性提闻。
[0054]本实施例中,所述表面处理工艺包括:采用处理气体的等离子体对所述保护膜进行轰击;所述处理气体为惰性气体、氢气或氮气中的一种或多种;其中,所述惰性气体为氩气、氦气、氖气中的一种或多种。
[0055]具体的,所述表面处理工艺包括:提供处理气体;通过电离使所述处理气体等离子体化,产生处理气体的等离子体;给予所述等离子体以轰击能量,并使等离子体在偏置电场的作用下向所述保护膜表面进行轰击。
[0056]所述表面处理的工艺参数包括:所述处理气体的流量为20准毫升/分钟?100标准晕升/分钟,压力为50 _托?80 _托,功率为300瓦?800瓦。
[0057]在本实施例中,所述保护膜203内形成的凹陷230由所述处理气体的等离子体轰击形成,而且,所述凹陷230并未暴露出器件层210表面,经过所述表面处理工艺之后,所述器件层210仍旧由保护膜203完全覆盖,使得所述保护膜203在后续对第二表面202进行翻面工艺时,对器件层210具有足够的保护能力。而且,通过控制所述处理气体的等离子体分布密度,能够控制所述等离子体轰击保护膜203而形成的凹陷230密度。
[0058]在另一实施例中,请参考图8,所述表面处理工艺使所述保护膜203 (如图6所示)内的凹陷
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