具有承载晶圆的晶圆组件的制作方法

本申请要求于2012年4月25日提交的序列号为61/638.209的美国临时专利申请的优先权，其内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明总的来说涉及半导体组件，更具体地，涉及具有承载晶圆的晶圆组件。

背景技术：

随着晶圆尺寸的增加，由晶圆重量引起的下垂(sagging)和由膜生长工艺引起的晶圆翘曲是存在挑战的问题。当作为器件制造工艺的一部分在晶圆表面上生长各种膜时，发生晶圆翘曲。在一个实例中，450mm晶圆需要具有1,800μm(1.8mm)的厚度以保持与具有775μm厚度的300mm晶圆相同的晶圆下垂水平。在另一实例中，具有在其上生长或沉积的100nm氮化物膜的450mm晶圆可能需要具有至少1,180μm的厚度来将晶圆翘曲限制为大致与具有775μm厚度的300mm晶圆相同的水平。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，提供了一种晶圆组件，包括：工艺晶圆，在工艺晶圆上形成集成电路；以及承载晶圆，结合至工艺晶圆，承载晶圆具有至少一个对准标记。

优选地，该晶圆组件进一步包括：结合工艺晶圆和承载晶圆的结合粘合剂层。

优选地，该晶圆组件进一步包括：结合工艺晶圆和承载晶圆的外延层。

优选地，外延层的厚度在100埃到1000埃的范围内。

优选地，工艺晶圆不具有对准标记。

优选地，承载晶圆具有多个对准标记，多个对准标记沿着承载晶圆的圆周等距离分布。

优选地，多个对准标记具有不同的尺寸。

优选地，工艺晶圆的第一厚度小于承载晶圆的第二厚度。

根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括：结合具有集成电路的工艺晶圆和具有至少一个对准标记的承载晶圆，以形成晶圆组件；以及使用承载晶圆的至少一个对准标记对准晶圆组件。

优选地，通过使用位于工艺晶圆和承载晶圆之间的结合粘合剂层来执行结合。

优选地，结合包括：在工艺晶圆的下方或承载晶圆的上方生长外延层；利用位于工艺晶圆和承载晶圆之间的外延层，将工艺晶圆和承载晶圆放置在一起；以及退火。

优选地，外延层的厚度在100埃到1000埃的范围内。

优选地，在300℃到500℃的范围内的温度下执行退火。

优选地，该方法进一步包括：分离工艺晶圆和承载晶圆。

优选地，承载晶圆具有多个对准标记，多个对准标记沿着承载晶圆的圆周等距离分布。

优选地，多个对准标记具有不同的尺寸。

优选地，工艺晶圆的第一厚度小于承载晶圆的第二厚度。

根据本发明的又一方面，提供了一种晶圆组件，包括：工艺晶圆，具有第一厚度且没有对准标记，其中，集成电路形成在工艺晶圆上；以及承载晶圆，具有第二厚度且结合至工艺晶圆，其中，承载晶圆具有多个对准标记，多个对准标记沿着承载晶圆的圆周等距离分布，并且第一厚度小于第二厚度。

优选地，该晶圆组件进一步包括：结合工艺晶圆和承载晶圆的结合粘合剂层。

优选地，该晶圆组件进一步包括：结合工艺晶圆和承载晶圆的外延层，其中，外延层具有100埃到1000埃的范围内的第三厚度。

附图说明

现在结合附图作为参考来进行下面的描述，其中：

图1A是根据一些实施例的具有承载晶圆的示例性晶圆组件的示意图；

图1B是根据一些实施例的图1A中的晶圆组件的工艺晶圆的俯视图；

图1C是根据一些实施例的图1A中的晶圆组件的承载晶圆的俯视图；以及

图2是根据一些实施例的使用图1中的示例性晶圆组件制造的集成电路的示例性方法的流程图。

具体实施方式

下面详细讨论各种实施例的制造和使用。然而，应该理解，本公开提供了许多可以在各种具体环境中具体化的可应用发明概念。所讨论的具体实施例只是制造和使用具体方式说明性的而不限制本公开的范围。

此外，本公开可以在各种实例中重复参考数字和/或字母。这样的重复是为了简单和清楚的目的，并且自身并不表明所讨论各种实施例和/或配置之间的关系。此外，本公开中一个部件被形成为位于另一部件上、连接和/或耦合至另一部件可以包括部件被形成为直接接触的实施例，并且还可以包括可形成插入这些部件之间的附加部件以使部件不直接接触的实施例。此外，空间相对术语，例如，“下方”、“上方”、“水平”、“垂直”、“之上”、“之下”、“上”、“下”、“顶部”、“底部”等及其衍生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等在本发明中用于表示一个部件与另一部件之间的关系。空间相对术语用于覆盖包括部件的器件的不同定向。

图1A是根据一些实施例的具有工艺晶圆102和承载晶圆104的示例性晶圆组件100的示意图。晶圆组件100包括结合到一起的工艺晶圆102和承载晶圆104。在一些实施例中，结合层103(例如，结合粘合剂层或外延层)结合工艺晶圆102和承载晶圆104。承载晶圆104具有至少一个对准标记106，使得对准标记检测器108(其不是晶圆组件100的一部分)可以检测对准标记106来用于晶圆对准。工艺晶圆102和承载晶圆104可包括任何适合的材料，例如硅。

在一些实施例中，对于450mm晶圆来说，工艺晶圆102的厚度小于95μm。在一些实施例中，对于450mm晶圆来说，承载晶圆104的厚度大于2000μm。与工艺晶圆102相比，承载晶圆104较大的厚度可以减少晶圆组件100由于较大的晶圆尺寸和/或膜沉积工艺而导致的下垂和翘曲。

对准标记106可以是形成在承载晶圆104侧壁上的一个或多个槽口。在一个实例中，作为对准标记106的三个槽口沿着承载晶圆104的圆周等距离分布，并且三个槽口具有不同的尺寸以区别每个单独的槽口。通过等距离分布作为对准标记106的三个槽口，晶圆组件100旋转120°以找到至少一个槽口来用于对准。在该实例中，与只具有作为对准标记106的一个槽口而需要旋转360°来用于对准的晶圆组件100相比，提高了生产率。在一些实施例中，对准标记检测器108包括激光二极管和光电探测器以定位对准标记106的位置。

图1B是根据一些实施例的图1A中的晶圆组件的工艺晶圆102的俯视图。在一些实施例中，工艺晶圆102的厚度小于925μm。通过使工艺晶圆102具有较薄的厚度(在一些实例中薄至100μm)，可以降低晶圆成本。此外，因为承载晶圆104具有对准标记106，所以在用于晶圆组件100的工艺晶圆102上不需要对准标记106。通过在工艺晶圆102上不形成对准标记106，可以通过利用工艺晶圆102的所有可用表面而不保留任何区域来用于对准标记106，可以提高工艺晶圆102的管芯产量。

图1C是根据一些实施例的图1A中的晶圆组件的承载晶圆104的俯视图。在一些实施例中，对于450mm晶圆来说，承载晶圆104的厚度大于2000μm。形成槽口106a、106b、106c作为对准标记106，沿着承载晶圆104的圆周等距离分布。三个槽口具有不同的尺寸以区分彼此。

具有多个槽口的承载晶圆104可以增强晶圆对准生产率。例如，通过使作为对准标记106的三个槽口106a、106b、106c等距离，晶圆组件100被旋转120°以找到至少一个槽口来用于对准。在该实例中，与只具有一个槽口而需要旋转360°来用于对准的晶圆组件100相比，提高了生产率。

在其他实施例中，槽口106a、106b、106c具有不同的形状(例如圆形)，具有不同数量(例如，四个槽口而不是三个或少于三个)，并且可以在一个位置包括多个槽口(例如，0°处一个槽口，120°处两个槽口，240°处三个槽口)。另外，在其他实施例中，可以使用不同的对准标记106(例如，承载晶圆104的侧面或底部上的圆点或凹部)来代替槽口106a、106b和106c。在至少一个实施例中，省略一个或多个槽口106a、106b和106c或对准标记106。

在一些实施例中，承载晶圆104可以与图1A中的工艺晶圆102分离并且被重新使用。例如，与工艺晶圆102分离的承载晶圆104可以在化学机械平面化(CMP)抛光之后再利用。

图2是根据一些实施例的使用图1A中的示例性晶圆组件100制造集成电路的示例性方法的流程图。在步骤202中，对工艺晶圆102执行前端工艺以形成集成电路。在一些实施例中，前端工艺可包括形成浅沟槽隔离(STI)、形成阱、形成器件(例如，晶体管、电容器或电阻器)、形成互连件和/或任何其他适合的工艺。可通过本领域已知的任何方法或工艺来执行前端工艺。

在步骤204中，工艺晶圆102和承载晶圆104被结合以形成晶圆组件100。在一些实施例中，工艺晶圆102和承载晶圆104通过使用工艺晶圆102和承载晶圆104之间的结合粘合剂层103中的结合材料而结合到一起。结合材料可包括本领域已知的任何合适的材料。例如，市场上售卖的HT系列的暂时结合材料可被设计为在各种温度下在进一步处理(例如，减薄、TSV工艺等)期间提供必要的机械支持。

在一些其他实施例中，工艺晶圆102和承载晶圆104通过在工艺晶圆102和承载晶圆104之间生长外延层103(例如，Si外延或硅外延层)以及退火而结合。例如，硅外延层可生长在工艺晶圆102的下方。在一些实施例中，通过执行用于沉积单晶硅薄膜的化学汽相沉积(CVD)工艺来形成硅外延层。在一些实施例中，然后在300℃-500℃的温度下退火具有工艺晶圆102和承载晶圆104之间的硅外延层103的晶圆组件100以结合工艺晶圆102和承载晶圆104。

在步骤206中，使用承载晶圆104上的对准标记106(例如，图1C中的槽口106a、106b和106c)对准晶圆组件100。可通过使用对准标记检测器108(包括激光二极管和光电探测器)来执行对准，以定位对准标记106的位置。

在步骤208中，对晶圆组件100执行后端工艺。后端工艺可包括晶圆测试、晶圆背部研磨、管芯分离和/或管芯测试。可通过本领域已知的任何合适的工艺来执行后端工艺。

在步骤212中，在一些实施例中，晶圆组件100进行进一步的后端工艺，诸如封装。在一些其他实施例中，在步骤212之前的步骤210中，承载晶圆104与工艺晶圆102脱开(或分离)。承载晶圆104可被再利用。为了使承载晶圆104与工艺晶圆102脱开(或分离)，晶圆组件100被固定在两侧均具有顺从夹持系统(例如，真空卡盘)的适当脱开模具中，然后均匀加热(例如，300℃-400℃)至脱开温度。当达到脱开温度时，工艺晶圆102和承载晶圆104滑动分离。在脱开工艺期间，工艺晶圆102完全支持在整个区域上并保持无应力。

在一些实施例中，对于使用结合材料(粘合剂)的晶圆组件100来说，取决于结合材料，脱开温度可以是200℃以下。在一些实施例中，在晶圆分离之后，在单个晶圆清洗室中清洗工艺晶圆102，利用适当的溶剂去除剩余的结合材料(粘合剂)。

根据一些实施例，一种晶圆组件包括工艺晶圆和承载晶圆。在工艺晶圆上形成集成电路。承载晶圆结合至工艺晶圆。承载晶圆有至少一个对准标记。

根据一些实施例，一种方法包括：结合具有集成电路的工艺晶圆和具有至少一个对准标记的承载晶圆以形成晶圆组件。使用承载晶圆的至少一个对准标记对准晶圆组件。

本领域的技术人员应该理解，本公开可以具有许多实施例变化。尽管详细描述了实施例及其特征，但应该理解，可以进行各种更改、替换和变更而不背离本实施例的精神和范围。此外，本申请的范围不限于本说明书中描述的工艺、机器、制造和物质组成、装置、方法和步骤。本领域的技术人员可以从所公开的实施例中容易地理解，可以根据本公开来利用现有或稍后开发的、执行与本文所述对应实施例基本相同的功能或实现基本相同结果的工艺、机器、制造和物质组成、装置、方法和步骤。

上面的方法实施例示出了示例性步骤，但是它们没必要以所示顺序执行。根据本公开的精神和范围，可以根据需要增、替换、改变顺序和/或消除步骤。在阅读本公开之后，组合不同权利要求和/或不同实施例的实施例均在本公开的范围内并且对于本领域技术人员来说显而易见。