薄膜形成方法和半导体结构与流程

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种薄膜形成方法和一种半导体结构。

背景技术：

随着电子器轻、薄、短小的发展需求，以及3D封装的应用，在完成一些金属凸块或植球产品之后，还需要对晶圆背面进行减薄。在晶圆形成有器件的一侧表面进行贴膜，在对晶圆进行减薄时，对晶圆上的器件结构进行保护，同时提供光滑表面，使得在对晶圆进行减薄时，晶圆载台需要对晶圆贴膜一侧进行吸附，以固定晶圆位置。

而由于一些晶圆边缘等区域没有形成金属凸块或其他凸起结构，导致贴膜后，形成有凸起结构的区域上的薄膜表面，与未形成凸起结构的区域上的薄膜表面之间具有较大的高度差，晶圆载台在吸附晶圆时无法达到最低的真空要求，从而使得机台无法作业。

所以，需要一种新的薄膜形成方法，使得在晶圆上形成的薄膜具有平坦表面，避免进入机台后，无法被载台吸附。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种薄膜形成方法和一种半导体结构，形成表面平坦的薄膜。

如背景中所述，现有技术中，往往在晶圆不同区域上形成的薄膜具有较大的高度差，晶圆载台在吸附晶圆时无法达到最低的真空要求，造成机台无法作业。针对这种情况，目前主要通过在对晶圆贴膜之后，再在未形成有凸起结构的区域上进行贴膜垫高，从而减少不同区域的薄膜表面的高度差。但是，由于上述方法通常需要人工操作，存在方式不统一不标准的问题，仍会出现载台吸附时真空值不符合要求，无法作业的情况。

为了解决上述问题，本发明提供了一种薄膜形成方法，包括：提供基底，所述基底包括第一区域和第二区域，所述基底的第二区域表面具有凸起部；形成覆盖所述基底的第一区域和第二区域的薄膜，位于第二区域上的薄膜表面位置高于位于第一区域的薄膜表面，且所述薄膜的厚度大于凸起部的高度；对所述薄膜进行平坦化，使第一区域和第二区域上的平坦化后的薄膜表面齐平且高于凸起部顶部。

可选的，所述薄膜的厚度大于凸起部最大高度的三倍。

可选的，采用旋转割膜方式对所述薄膜进行平坦化。

可选的，以所述第一区域上的薄膜表面位置作为平坦化的停止位置。

可选的，所述凸起部为金属凸块或焊球。

可选的，所述薄膜为晶圆切割保护膜。

本发明的技术方案还提供一种采用上述方法形成的半导体结构，包括：基底，所述基底包括第一区域和第二区域，所述基底的第二区域表面具有凸起部；覆盖所述基底的第一区域和第二区域的薄膜，所述薄膜表面齐平且高于凸起部顶部。

可选的，覆盖所述基底的第一区域的薄膜厚度大于凸起部最大高度的三倍。

可选的，所述凸起部为金属凸块或焊球。

可选的，所述薄膜为晶圆切割保护膜。

本发明提供的薄膜的形成方法通过在基底表面形成厚度大于凸起部高度的薄膜，然后对薄膜进行平坦化，能够消除薄膜表面的高度差，从而在后续制程中，基底进入设备固定于载台上时，载台与薄膜表面之间的真空度能够符合要求，不会出现基底从载台掉落、无法作业等问题。

进一步，平坦化之前的薄膜的厚度为大于凸起部最大高度的三倍，则平坦化后所述凸起部顶部的薄膜的厚度至少大于凸起部的最大高度的两倍，在后续工艺制程中，能够对所述凸起部起到足够的保护作用。

本发明提供的半导体结构的基底表面具有厚度大于凸起部最大高度的薄膜，且所述薄膜表面齐平，没有高度差，从而在后续制程中，基底进入设备固定于载台上时，载台与薄膜表面之间的真空度能够符合要求，不会出现基底从载台掉落、无法作业等问题。对基底进行研磨时，可以使基底受压更均匀，降低研磨后基底的厚度变化量。

附图说明

图1至图3为本发明一具体实施方式的薄膜形成方法的结构示意图；

图4为本发明一具体实施方式的对薄膜进行平坦化的示意图；

图5为本发明一具体实施方式的对薄膜进行平坦化的局部放大示意图；

图6为本发明一具体实施方式的对薄膜进行平坦化的示意图；

图7为本发明一具体实施方式的对晶圆厚度进行采样的采样位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的薄膜平坦化方法的具体实施方式做详细说明。

请参考图1，提供基底100，所述基底100包括第一区域I和第二区域II，所述基底100的第二区域II表面具有凸起部101。

所述基底100包括半导体衬底及其表面形成的半导体器件、介质层、金属互连层等。所述凸起部101的数量为至少一个，可以为金属凸块或焊球，作为采用倒装焊工艺进行封装时的焊接位置，并且，多个凸起部101可以分别具有不同的高度。本实施方式中，所述衬底为晶圆，凸起部101为金属凸块。在本发明的其他实施方式中，所述凸起部101还可以是其他器件或结构。

本实施方式中，所述基底100包括第一区域I和第二区域II，第一区域I位于第二区域II外围，所述凸起部101形成于基底100的第二区域II上，从而基底100的第一区域I表面低于所述凸起部101的顶部。后续在所述基底100上形成薄膜，第一区域I和第二区域II上的薄膜会具有高度差。

请参考图2，形成覆盖所述基底100的第一区域I和第二区域II的薄膜200，位于第二区域II上的薄膜200表面位置高于覆盖基底100第一区域I的薄膜200表面，且所述薄膜200的厚度大于凸起部101的高度。

所述薄膜200为晶圆切割保护膜，用于在后续研磨或切割工艺中对基底100上形成的器件、结构等进行保护。所述薄膜200可以是UV膜或蓝膜，通过贴覆方式在所述基底100的第一区域I和第二区域II上形成所述薄膜200。由于第二区域II上形成有凸起部101，所以位于第二区域II上的薄膜200表面位置高于覆盖基底100第一区域I的薄膜200表面。由于采用贴覆工艺形成所述薄膜200，所述相邻凸起部101之间为未被填充的空隙状态。

为了使后续对薄膜200进行平坦化之后，所述凸起部101顶部依旧能被薄膜200所覆盖，所述薄膜200的厚度H至少大于凸起部101的最大高度。考虑到，后续工艺制程中，形成于薄膜200的一侧表面会被晶圆载台真空吸附，会对薄膜200下层的凸起部101施加压力，若平坦化后凸起部101顶部的薄膜厚度过小，无法对凸起部101起到保护作用，平坦化过程中也容易对凸起部101造成损伤，并且当基底被吸附时，会导致凸起部101承受压力较大，容易发生倒塌或断裂等问题。在本发明的一个具体实施方式中，所述薄膜200的厚度大于凸起部101最大高度的3倍，以确保所述薄膜200能够对凸起部101起到足够的保护作用。

请参考图3，对所述薄膜200进行平坦化，使第一区域I和第二区域II上的平坦化后的薄膜201表面齐平且高于凸起部101顶部。

可以采用旋转割膜方式对所述薄膜200进行平坦化，具体，请参考图4和图5，为本发明一具体实施方式的旋转割膜的具体示意图，其中图5为局部放大示意图。

所述基底100固定于载台，载台上方的转盘400边缘具有一割刀401，通过调整转盘400高度使割刀401位于合适高度，然后通过转盘400在水平方向自转，同时沿X轴方向作水平运动，使得割刀401沿弧线轨迹(请参考图5)对薄膜200进行平坦化，通过控制所述转盘400的转速以及沿X轴方向的运动速率，可以使得高于割刀401刀尖位置的部分薄膜被完全去除，从而形成平坦化后的薄膜201(请参考图3)。

在该具体实施方式中，所述割刀401的刀尖位置与第一区域I上的薄膜200的表面位置相同，以所述第一区域I上的薄膜表面位置作为平坦化的停止位置，形成表面平坦的薄膜201。在本发明的其他实施方式中，所述割刀401的刀尖位置还可以低于第一区域I上的薄膜表面位置。为了都确保平坦化后，所述凸起部101顶部具有部分厚度的薄膜201，所述割刀401的刀尖位置高于所述凸起部101的顶部。

在本发明的一个具体实施方式中，在平坦化之前的薄膜200的厚度大于凸起部101最大高度的三倍，则平坦化后所述凸起部101顶部的薄膜201的厚度至少大于凸起部101的最大高度的两倍，在后续工艺制程中，能够对所述凸起部101起到足够的保护作用。

请参考图6，为本发明另一具体实施方式的对薄膜200进行平坦化的示意图。

所述基底100固定于载台600，载台600上方的转盘400边缘具有一割刀401，通过调整转盘400高度使割刀401位于合适高度，所述转盘400以转轴402为轴心，在水平方向自转，载台600沿X轴方向作水平运动，使得割刀401沿弧线轨迹对薄膜200进行平坦化，通过控制所述转盘400的转速以及载台600沿X轴方向的运动速率，可以使得高于割刀401刀尖位置的部分薄膜被完全去除，从而形成平坦化后的薄膜201(请参考图3)。

在本发明的其他实施方式中，也可以使所述转盘400保持不动，使所述载台600携带基底100进行自转，并且沿X轴方向作水平运动，实现对薄膜200的平坦化。

上述薄膜的形成方法，通过在基底表面形成厚度大于凸起部高度的薄膜，然后对薄膜进行平坦化，能够消除薄膜表面的高度差，从而在后续制程中，基底进入设备固定于载台上时，载台与薄膜表面之间的真空度能够符合要求，不会出现基底从载台掉落、无法作业等问题。

现有技术无论是采用贴胶带垫高还是形成伪凸起部的方式都无法避免薄膜表面的高度差，由于晶圆薄膜表面不齐平，在被载台吸附后晶圆另一侧表面很难保持完全水平，从而后续再对晶圆进行减薄时，晶圆压迫受力不均匀，对晶圆减薄后的表面的平整度有较大的影响，晶圆厚度的变化量较大，所述晶圆厚度变化量指晶圆厚度最大值与最小值的差值。

表1示出了分别采用现有技术的贴胶垫高方式以及本发明的方法在两个相同的晶圆上形成薄膜之后，再分别对两个晶圆进行研磨之后的晶圆厚度变化量(TTV)，分别在晶圆的9个位置进行厚度采样。请参考图7，为晶圆采样位置的示意图，所述9个位置分别位于晶圆相互垂直的两个直径上，其中一条直径为晶圆对准标记所在直径。

现有技术形成薄膜后再进行研磨后的晶圆的晶圆厚度变化量为6μm，而采用本发明的方法形成薄膜之后，在进行研磨的晶圆的晶圆厚度变化量仅为3μm，由此可见，本发明的技术方案通过对薄膜进行平坦化，首先将薄膜的厚度变化量降到最低，以一个更平整的平面吸附在载台上，后续再对晶圆进行研磨可以使得晶圆的厚度变化量也降低。

表1晶圆厚度变化量

本发明的具体实施方式还提供一种采用上述方法形成的半导体结构。

请参考图3，为所述半导体结构的示意图。

所述半导体结构，包括：基底100，所述基底100包括第一区域I和第二区域II，所述基底100的第二区域II表面具有凸起部101；覆盖所述基底100的第一区域I和第二区域II的薄膜201，所述第一区域I和第二区域II上的薄膜201表面齐平且高于凸起部101顶部。

所述基底100包括半导体衬底及其表面形成的半导体器件、介质层、金属互连层等。所述凸起部101的数量为至少一个，可以为金属凸块或焊球，作为采用倒装焊工艺进行封装时的焊接位置，本实施方式中，所述衬底为晶圆，凸起部101为金属凸块。在本发明的其他实施方式中，所述凸起部101还可以是其他器件或结构。

本实施方式中，所述基底100包括第一区域I和第二区域II，第一区域I位于第二区域II外围，所述凸起部101形成于基底100的第二区域II上，从而基底100的第一区域I表面低于所述凸起部101的顶部。

所述薄膜201为晶圆切割保护膜，用于在后续研磨或切割工艺中对基底100上形成的器件、结构等进行保护。所述薄膜201可以是UV膜或蓝膜，本实施方式中，所述相邻凸起部101之间为未被填充的空隙状态。所述薄膜201的表面平整，从而在后续制程中，基底进入设备固定于载台上时，载台与薄膜表面之间的真空度能够符合要求，不会出现基底从载台掉落、无法作业等问题。

在本发明的一个具体实施方式中，覆盖所述基底100的第一区域I的薄膜厚度大于凸起部101最大高度的三倍，从而使得凸起部101顶部的薄膜201厚度大于凸起部101最大高度的两倍，从而所述薄膜201能够对凸起部101起到足够的保护作用。

上述半导体结构的基底表面具有厚度大于凸起部高度的薄膜，且所述薄膜表面齐平，没有高度差，从而在后续制程中，基底进入设备固定于载台上时，载台与薄膜表面之间的真空度能够符合要求，不会出现基底从载台掉落、无法作业等问题。在此基础上对基底进行研磨，可以使基底受压更均匀，降低基底的厚度变化量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。