一种晶圆减薄方法及装置与流程

本发明涉及微电子技术领域，特别是涉及一种晶圆减薄方法及装置。

背景技术：

随着存储器和功率器件等应用朝着更小尺寸、更高性能的方向发展，对薄晶圆的需求也日益增长。更薄的晶圆能够带来众多好处，包括超薄的封装，以及由此带来更小的尺寸外形，还包括改善的电气性能和更好的散热性能。现阶段，最常规的半导体应用减薄工艺为磨削。taiko工艺是由迪思科科技有限公司开发的晶圆背面磨削技术，这项技术和以往的背面磨削不同，在对晶片进行磨削时，将保留晶片外围的边缘部分，只对圆内进行磨削薄型化。这种在晶圆外围留边的taiko晶圆在功率器件和bsi型cmos图像传感器中有重要应用。

taiko工艺需要特别精细的研磨工具，例如专利号为jp2007173487a的专利文献所记载的装置，这使得taiko工艺的加工成本高昂。此外，在ic顶层结构的制造步骤中，由机械研磨引发的应力会造成晶圆的破裂，例如功率器件需要覆盖大约5μm厚的聚酰亚胺，在晶圆减薄至100μm时几乎都会出现破裂。专利号为jp2007335659a的专利文献提供了采用湿法减薄制作taiko晶圆的方法，然而该方法需要的步骤较多，操作繁琐。

因此，实有必要寻求一种可减少晶圆破损、操作简单、成本较低的晶圆减薄方法，以获得所需的taiko晶圆。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术，本发明的目的在于提供一种晶圆减薄方法及装置，用于解决现有技术中制作taiko晶圆时易造成晶圆破损、工艺复杂、成本高等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种晶圆减薄方法，包括如下步骤：

提供一晶圆，所述晶圆包括正面和背面，所述正面形成有ic裸芯；

将所述晶圆正面朝下放入干法刻蚀腔体中，利用密封环遮挡所述晶圆的外围边缘，仅露出需要减薄的晶圆背面的中心区域；

通入刻蚀气体clf3对所述晶圆背面的中心区域进行干法刻蚀至预设厚度，得到减薄的晶圆。

优选地，在被所述密封环遮挡的空间中通入边缘保护气体保护所述晶圆的外围边缘。

进一步优选地，所述边缘保护气体为惰性气体。

进一步优选地，所述边缘保护气体为h2、he、ar、n2中的一种或多种。

进一步优选地，所述边缘保护气体从所述晶圆下方通入被所述密封环遮挡的空间。

优选地，进行干法刻蚀时，通入的携带气体为h2、he、ar、n2中的一种或多种。

优选地，进行干法刻蚀时，所述干法刻蚀腔体内压强为500-1000torr。

优选地，进行干法刻蚀时，加热所述晶圆。

进一步优选地，将所述晶圆从室温加热至450℃。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种晶圆减薄装置，包括：

干法刻蚀腔体；

晶圆加热台，位于所述干法刻蚀腔体内；

密封环，安装于所述干法刻蚀腔体内，套于所述晶圆加热台的外围；所述密封环的顶部高于所述晶圆加热台并遮挡所述晶圆加热台的外围边缘，在所述密封环与所述晶圆加热台之间形成一定空间；

刻蚀气体通入口，位于所述晶圆加热台的上方。

优选地，所述晶圆减薄装置包括边缘保护气体通入口，所述边缘保护气体通入口位于所述密封环的下部与所述晶圆加热台之间。

优选地，所述晶圆减薄装置包括节流阀，所述节流阀位于所述干法刻蚀腔体底部。

优选地，所述晶圆减薄装置包括气体扩散板，所述气体扩散板位于所述刻蚀气体通入口与所述晶圆加热台之间。

如上所述，本发明的晶圆减薄方法及装置，具有以下有益效果：

本发明利用clf3干法刻蚀进行晶圆背面中心区域的减薄，并利用密封环遮挡晶圆的外围边缘，结合边缘保护气体，保护晶圆的外围边缘，从而可制得在晶圆外围留边的taiko晶圆。本发明避免了机械研磨对晶圆造成的损伤，通过增设密封环和边缘保护气体，可以对晶圆背面的中心区域进行高速率的干法刻蚀，相对于现有技术的taiko工艺，本发明简化了工艺步骤，降低了生产成本，提高了产品良率。

附图说明

图1显示为本发明实施例提供的晶圆减薄方法的示意图。

图2显示为本发明实施例提供的晶圆减薄装置的示意图。

元件标号说明

s1～s3步骤

1干法刻蚀腔体

2晶圆加热台

3密封环

4刻蚀气体通入口

5边缘保护气体通入口

6节流阀

7气体扩散板

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，本发明实施例提供一种晶圆减薄方法，包括如下步骤：

s1提供一晶圆，所述晶圆包括正面和背面，所述正面形成有ic裸芯；

s2将所述晶圆正面朝下放入干法刻蚀腔体中，利用密封环遮挡所述晶圆的外围边缘，仅露出需要减薄的晶圆背面的中心区域；

s3通入刻蚀气体clf3对所述晶圆背面的中心区域进行干法刻蚀至预设厚度，得到减薄的晶圆。

作为本发明的优选方案，可以在被所述密封环遮挡的空间中通入边缘保护气体保护所述晶圆的外围边缘。具体地，所述边缘保护气体可以为惰性气体。优选地，所述边缘保护气体可以为h2、he、ar、n2中的一种或多种。优选地，所述边缘保护气体从所述晶圆的下方通入被所述密封环遮挡的空间中。

具体地，进行干法刻蚀时，通入的携带气体可以为h2、he、ar、n2中的一种或多种；所述干法刻蚀腔体内的压强可以为500-1000torr。具体地，在进行干法刻蚀时，可以加热所述晶圆，例如，将所述晶圆从室温加热至450℃。

本方法利用clf3干法刻蚀进行晶圆背面中心区域的减薄，并利用密封环遮挡晶圆的外围边缘，结合边缘保护气体，保护晶圆的外围边缘，从而可制得在晶圆外围留边的taiko晶圆。

请参阅图2，本发明实施例还提供一种晶圆减薄装置，包括：干法刻蚀腔体1、晶圆加热台2、密封环3和刻蚀气体通入口4。其中，晶圆加热台2位于所述干法刻蚀腔体1内；密封环3安装于所述干法刻蚀腔体1内，并套于所述晶圆加热台2的外围；所述密封环3的顶部高于所述晶圆加热台2并遮挡所述晶圆加热台2的外围边缘，在所述密封环3与所述晶圆加热台2之间形成有一定空间；刻蚀气体通入口4位于所述晶圆加热台2的上方。

作为本发明的优选方案，所述晶圆减薄装置还包括边缘保护气体通入口5，所述边缘保护气体通入口5位于所述密封环3的下部与所述晶圆加热台2之间。

具体地，所述晶圆减薄装置还包括节流阀6，所述节流阀6位于所述干法刻蚀腔体1底部，所述节流阀6可排出所述干法刻蚀腔体1内的气体，用于控制所述干法刻蚀腔体1内的气压。

优选地，所述晶圆减薄装置还包括气体扩散板7，所述气体扩散板7位于所述刻蚀气体通入口4与所述晶圆加热台2之间，用于使所述刻蚀气体通入口4引入的刻蚀气体扩散均匀，有利于均匀刻蚀，得到较佳的刻蚀表面。气体扩散板7可以包括多个导流孔或者多个导流槽，或其他用于扩散气流的结构。

采用本晶圆减薄装置可以实现本发明的晶圆减薄方法。其中，所述密封环3作为配件安装于所述干法刻蚀腔体1内，可采用固定机构固定位置，可以取出更换。可以根据实际需要的taiko晶圆结构来设计和加工不同形状和尺寸的密封环3。例如，可以配备不同边缘尺寸的密封环用以制备对应边缘尺寸的taiko晶圆。此外，所述晶圆加热台2的高度可调，加工不同厚度的晶圆时，可以通过调整晶圆加热台的高度来调整适应。

下面通过具体的实例来详细说明本发明的技术方案。

首先，提供一片需要减薄处理的晶圆。通常是硅晶圆。在晶圆的正面形成有ic裸芯。

然后，将该晶圆放入上述晶圆减薄装置的干法刻蚀腔体1内，使该晶圆的正面朝下放置在晶圆加热台2上。实际操作中，可将晶圆放置在晶圆加热台2上的特定位置，并保持晶圆的位置不变动，例如，可以采用静电吸盘、真空吸盘或其他适合的固定机构固定。

接下来选取结构尺寸符合实际需要的密封环3，例如具有特定边缘尺寸的密封环3，将其安装在干法刻蚀腔体1内，卡套在所述晶圆加热台2的外围，使密封环3遮挡所述晶圆的外围边缘，仅露出需要减薄的晶圆背面的中心区域。

具体放置晶圆时，先将密封环3抬升，放置好晶圆后，再将密封环降下安装固定。

此时，所述密封环3与所述晶圆加热台2之间留有一定空间，需要保护的晶圆边缘位于该空间内。为了更好的保护需要保留的晶圆外围边缘，可在该空间内通入边缘保护气体，使干法刻蚀过程中没有刻蚀气体进入反应。在密封环的限制和边缘保护气体的保护下，仅有需要减薄的晶圆背面的中心区域被刻蚀减薄。本实施例中，边缘保护气体通过边缘保护气体通入口5引入，边缘保护气体通入口5位于密封环3的下部与晶圆加热台2之间，这样边缘保护气体从所述晶圆的下方通入被所述密封环围成的空间中，从下往上的保护气流可以有效防止刻蚀气体进入该空间。

装置调整好后，即可通入刻蚀气体clf3对所述晶圆背面的中心区域进行干法刻蚀，刻蚀至预设厚度停止，即可得到减薄的晶圆。利用clf3气体可以对晶圆进行高速率的刻蚀，加快减薄工艺的时间。刻蚀气体clf3可以从位于晶圆加热台2上方的刻蚀气体通入口4引入。携带气体可以为h2、he、ar、n2中的一种或多种，本实施例中，携带气体也从晶圆加热台2的上方引入。这样干法刻蚀腔体1内的刻蚀气体从上往下流动。刻蚀气体往下通入后，可以经由气体扩散板7扩散均匀后与晶圆反应，从而可得到表面状况较佳的刻蚀面。

在干法刻蚀过程中，干法刻蚀腔体1内的压强可以利用位于所述干法刻蚀腔体1底部的节流阀6控制在500-1000torr之间。晶圆通过晶圆加热台2进行加热，本实施例中，将所述晶圆从室温加热至450℃。

最终得到的减薄的晶圆可作为taiko晶圆应用到功率器件和bsi型cmos图像传感器中，其背面中心区域被均匀减薄至预设厚度，外围边缘保留了原有厚度。

综上所述，本发明利用clf3干法刻蚀进行晶圆背面中心区域的减薄，并利用密封环遮挡晶圆的外围边缘，结合边缘保护气体，保护晶圆的外围边缘，从而可制得在晶圆外围留边的taiko晶圆。本发明避免了机械研磨对晶圆造成的损伤，通过增设密封环和边缘保护气体，可以对晶圆背面的中心区域进行高速率的干法刻蚀，相对于现有技术的taiko工艺，本发明简化了工艺步骤，降低了生产成本，提高了产品良率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。