專利名稱：一種晶圓背面處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造工藝技術領域，尤指一種用于半導體晶圓制造過程的晶圓 背面處理方法。
背景技術：
目前，金屬-氧化物-半導體(Metal Oxide Semiconductor，M0S)場效應晶體管， 簡稱MOS管以及其他使用超薄芯片的器件在半導體領域中得到了廣泛的應用，尤其是在智 能卡、射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)器件、新型的移動電話、個人數(shù) 字助理(Personal Digital Assistant,PDA)和其他小型、輕便且功能強大的電子設備中的 應用更為廣泛。超薄芯片的制造過程中，對晶圓進行處理的后段工藝一般包括貼膜-背面減 薄-去膜-清洗-背金(背面金屬化)等工藝步驟，其中背面減薄和清洗工藝的處理效果 會直接影響到后續(xù)的背面金屬化的質(zhì)量?，F(xiàn)有技術中，一般采用減薄機對晶圓進行背面減 薄處理，當晶圓減薄到比較薄的程度的時候，晶圓的后段工藝必須更多地關心諸如晶圓的 抗斷強度、粗糙度、背金質(zhì)量和切片質(zhì)量等各種晶圓質(zhì)量參數(shù)。當背面減薄、清洗后的晶圓背面的表面質(zhì)量狀況不佳時，會造成后續(xù)背面金屬化 的質(zhì)量不佳，嚴重的會出現(xiàn)背面金屬層的剝落、以及背面金屬層的翹曲或卷曲變形，導致半 導體器件不能正常上機測試，影響產(chǎn)品的良率以及半導體器件的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種晶圓背面處理方法，用以解決現(xiàn)有技術中存在的背面金屬 化質(zhì)量差，金屬層容易剝落的問題。一種晶圓背面處理方法，包括對晶圓進行背面減薄，得到減薄后的晶圓；根據(jù)所述減薄后的晶圓的背面表面質(zhì)量，將減薄后的晶圓放入對應的設定配比的 混酸溶液中浸泡，得到表面質(zhì)量滿足背面金屬化要求的浸泡處理后的晶圓；對經(jīng)浸泡處理后的晶圓進行清洗后，對清洗后的晶圓進行背面金屬化處理，實現(xiàn) 在清洗后的晶圓的背面鍍上所需的金屬層。根據(jù)本發(fā)明的上述方法，所述對晶圓進行背面減薄，具體包括通過選定型號的研磨輪對所述晶圓的背面進行減薄處理，得到所述背面表面質(zhì)量 滿足設定粗糙度范圍的減薄后的晶圓。根據(jù)本發(fā)明的上述方法，所述混酸溶液為氫氟酸HF、硝酸HNO3和醋酸HAC的混合 溶液。根據(jù)本發(fā)明的上述方法，所述混酸溶液中氫氟酸HF、硝酸HNO3的體積比介于1 3 至1 5之間。本發(fā)明的上述方法，將所述晶圓放入設定配比的混酸溶液中浸泡時，在23°C 30°C溫度下浸泡。本發(fā)明的上述方法，所述晶圓在混酸溶液中的浸泡時間為20秒 2分鐘。根據(jù)本發(fā)明的上述方法，所述在清洗后的晶圓的背面鍍上所需的金屬層，具體包 括通過蒸發(fā)臺或濺射臺在晶圓背面表面鍍上符合晶圓上的半導體器件的接觸電阻 要求的金屬層。根據(jù)本發(fā)明的上述方法，所述金屬層包括下列金屬層中的至少一層鈦、鎳、銀、鉻和金。根據(jù)本發(fā)明的上述方法，所述對晶圓進行背面減薄之前，還包括對所述晶圓的正面表面進行貼膜，在晶圓的正面表面貼上一層耐酸藍膜。根據(jù)本發(fā)明的上述方法，將晶圓在混酸藥液中浸泡后進行清洗前，還包括去除貼在晶圓正面表面的所述耐酸藍膜的步驟。一種晶圓背面處理系統(tǒng)，包括減薄設備，用于對晶圓進行背面減薄，得到減薄后的晶圓；浸泡裝置，用于根據(jù)所述減薄后的晶圓的背面表面質(zhì)量，將減薄后的晶圓放入對 應的設定配比的混酸溶液中浸泡，得到表面質(zhì)量滿足背面金屬化要求的浸泡處理后的晶 圓；金屬化設備，用于對經(jīng)浸泡處理后的晶圓進行清洗后，對清洗后的晶圓進行背面 金屬化處理，實現(xiàn)在清洗后的晶圓的背面鍍上所需的金屬層。本發(fā)明實施例提供的晶圓背面處理方法，通過對晶圓進行背面減薄，得到減薄后 的晶圓；根據(jù)所述減薄后的晶圓的背面表面質(zhì)量，將所述晶圓放入設定配比的混酸溶液中 浸泡，以獲取滿足背面金屬化要求的表面質(zhì)量；對經(jīng)浸泡處理后的晶圓進行清洗后，對所述 晶圓進行背面金屬化處理，在所述晶圓的背面鍍上所需的金屬層。本發(fā)明的上述方法在背 面減薄時后，根據(jù)背面表面質(zhì)量放入特定配比的混酸溶液中浸泡，以改善晶圓背面表面質(zhì) 量，從而改善背面金屬化的質(zhì)量，使背面金屬化層不會發(fā)生翹曲、卷曲和剝落，保證晶圓上 半導體器件的可靠性。


圖1為本發(fā)明實施例中晶圓背面處理方法；圖2為本發(fā)明實施例中混酸處理后的晶圓表面狀態(tài)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例中背面金屬化后的背金效果示意圖。
具體實施例方式為了改善現(xiàn)有技術中存在的晶圓的背面金屬化層質(zhì)量不佳，容易發(fā)生翹曲和變形 的問題，本發(fā)明實施例提供的晶圓背面處理方法，主要涉及到對晶圓進行處理的后段加工 工藝的減薄、背金等相關工藝流程的改進，其流程如圖1所示，執(zhí)行步驟如下步驟SlOl 對晶圓的正面表面進行貼膜。對晶圓的正面表面進行貼膜的目的是為了在后續(xù)處理中保護晶圓的正面表面的 半導體器件不受損害。
一般可以在晶圓的正面表面貼上一層耐酸藍膜。通過專用的貼膜機對晶圓的正面 表面進行貼膜，例如可以通過NEL-SYSTEM D-304型號的貼膜機執(zhí)行對晶圓正面表面進行 貼膜的操作。該步驟及后續(xù)對應的步驟S104是實現(xiàn)保護晶圓正面表面的較佳實施例的可選步
馬聚ο步驟S102 對晶圓進行背面減薄。對晶圓進行背面減薄的目的是為了使對晶圓表面的各種器件的切割更容易，以及 減少各個器件的接觸電阻。通過選定型號的研磨輪對晶圓的背面進行減薄處理，得到減薄后的晶圓。為了后 續(xù)背金工藝的需求，使背面金屬化時的效果更好，一般選用的研磨輪應該使減薄處理后的 晶圓背面表面質(zhì)量滿足設定粗糙度范圍。較佳的，采用325#研磨輪對晶圓背面進行減薄，可以使晶圓背面表面具有對應的 一定范圍的粗糙度，該粗糙度范圍的表面質(zhì)量可以保證晶圓背面與背面金屬化時的金屬具 有很好的粘合性。背面減薄后晶圓厚度根據(jù)不同的產(chǎn)品，不同的需求和用途會有不同的要求，一般 情況下減薄后晶圓的厚度在180 300u之間。步驟S103 將減薄后的晶圓放入混酸溶液中浸泡處理。該步驟實質(zhì)上是通過混酸溶液對晶圓進行蝕刻的步驟。本申請中，根據(jù)減薄后的 晶圓的背面表面質(zhì)量，將晶圓放入設定配比的混酸溶液中浸泡，得到表面質(zhì)量滿足背面金 屬化要求的浸泡處理后的晶圓。其中混酸溶液為氫氟酸HF、硝酸HNO3和醋酸HAC的混合溶 液。上述混酸溶液中氫氟酸HF、硝酸HNO3和醋酸HAC的混合溶液，在配制時，其中，氫 氟酸HF和硝酸HNO3的體積比介于1 3至1 5之間，醋酸HAC所占的體積沒有嚴格的 要求的，可以根據(jù)需要加入。其中醋酸的多少對晶圓在混酸溶液中被蝕刻的速度由一定的影響。一般在23°C -30°C溫度下將晶圓放入設定配比的混酸溶液中浸泡，能夠得到較佳 的浸泡效果。通常也可以直接在室溫下進行即可。晶圓在混酸溶液中浸泡的時間一般在20秒到2分鐘之間。由于采用上述選定型號的研磨輪對晶圓進行背面減薄時，為了保證背面表面質(zhì)量 和晶圓厚度，可能會使得減薄后的晶圓因為內(nèi)部應力的關系而造成比較嚴重的翹曲等變形 出現(xiàn)。尤其是采用不同的研磨輪所得到的背面表面粗糙度和所造成的變形程度也不盡相 同，因此，為了解決晶圓翹曲的問題，釋放晶圓內(nèi)部的應力，需要采用對應的特定配比的混 合化學藥液(即混酸溶液)進行適當浸泡處理，一般在石英槽Tank中完成對晶圓的浸泡處 理。例如，上述采用325#研磨輪對晶圓背面進行減薄后，可以采用氫氟酸HF、硝酸 HNO3和醋酸HAC的最佳體積比例(HF HN03 HAC)為1 5 5的混合溶液。采用325#研磨輪對晶圓進行減薄并經(jīng)混酸溶液浸泡處理后，得到的晶圓背面表 面粗糙度效果，可以如圖2的掃瞄式電子顯微鏡(Scanning ElectronMicroscope, SEM)的 照片所示。圖2具體為5KV電壓、3萬倍率下的背金表面粗糙度效果圖示。
步驟S104 去除晶圓正面表面的貼膜。在混酸溶液中浸泡完成之后，需要去除貼在晶圓正面表面的耐酸藍膜，以便進行 后續(xù)的制造工藝。一般通過專用的去膜機去除晶圓正面表面的貼膜，即耐酸藍膜，例如可以通過 NEL-SYSTEM H-304N型號的去膜機來執(zhí)行去除晶圓正面表面的貼膜的操作。步驟S105 對浸泡處理后的晶圓進行清洗。對晶圓的清洗一般采用一定配比的化學藥液進行溢流沖洗，以便去除晶圓表面可 能存在的殘留物和晶圓背面很薄的氧化層，使得后續(xù)背面金屬化的效果更好。清洗晶圓的化學藥液在現(xiàn)有的晶圓清洗過程中經(jīng)常用到，此處不再詳細說明。步驟S106 對清洗后的晶圓進行背面金屬化處理。對經(jīng)浸泡處理后的晶圓進行清洗后，對晶圓進行背面金屬化處理，在晶圓的背面 鍍上所需的金屬層。一般通過蒸發(fā)臺或濺射臺在晶圓背面表面鍍上工藝所需的、符合晶圓上的半導體 器件的接觸電阻要求的金屬層，以減小器件的接觸電阻。晶圓背面金屬化的金屬層一般可以包括下列金屬層中的至少一層鈦、鎳、銀、鉻 和金等。完成背面金屬化的晶圓的金屬化層效果，可以如圖3的SEM照片所示。圖3具體 為5KV電壓、4萬倍率下的金屬化層效果圖示。圖中指示了晶圓的背面金屬化層。本發(fā)明實施例提供的晶圓背面處理方法，可以通過下述晶圓背面處理系統(tǒng)實現(xiàn)， 該系統(tǒng)包括減薄設備，用于對晶圓進行背面減薄，得到減薄后的晶圓。浸泡裝置，用于根據(jù)所述減薄后的晶圓的背面表面質(zhì)量，將減薄后的晶圓放入對 應的設定配比的混酸溶液中浸泡，得到表面質(zhì)量滿足背面金屬化要求的浸泡處理后的晶 圓。金屬化設備，用于對經(jīng)浸泡處理后的晶圓進行清洗后，對清洗后的晶圓進行背面 金屬化處理，實現(xiàn)在清洗后的晶圓的背面鍍上所需的金屬層。本發(fā)明實施例提供的晶圓背面處理方法，采用特別選定的研磨輪對晶圓進行背面 減薄，得到具有特定背面表面質(zhì)量的減薄晶圓，并經(jīng)特定配比的混酸溶液中浸泡，來改善晶 圓背面表面質(zhì)量，從而使得晶圓的背面表面與背金工藝中的金屬具有更好的粘合性，改善 了背面金屬化的效果，使背面金屬化層不會發(fā)生翹曲、卷曲和剝落，保證晶圓上半導體器件 的可靠性?？梢詫Ρ趁娼饘倩蟮木A進行拉力實驗，實驗結果證明，經(jīng)本發(fā)明實施例提供 的上述晶圓背面處理方法處理后，得到的背面金屬化之后的晶圓，其背面金屬化層不會出 現(xiàn)卷曲、翹曲等變形，也不會出現(xiàn)背面金屬層的剝落影響晶圓上的半導體器件可靠性的現(xiàn)象。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化、替換或 應用到其他類似的裝置，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該 以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
1.一種晶圓背面處理方法，其特征在于，包括 對晶圓進行背面減薄，得到減薄后的晶圓；根據(jù)所述減薄后的晶圓的背面表面質(zhì)量，將減薄后的晶圓放入對應的設定配比的混酸 溶液中浸泡，得到表面質(zhì)量滿足背面金屬化要求的浸泡處理后的晶圓；對經(jīng)浸泡處理后的晶圓進行清洗后，對清洗后的晶圓進行背面金屬化處理，實現(xiàn)在清 洗后的晶圓的背面鍍上所需的金屬層。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對晶圓進行背面減薄，具體包括通過選定型號的研磨輪對所述晶圓的背面進行減薄處理，得到所述背面表面質(zhì)量滿足 設定粗糙度范圍的減薄后的晶圓。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述混酸溶液為氫氟酸HF、硝酸HNO3和醋 酸HAC的混合溶液。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述混酸溶液中氫氟酸HF、硝酸HNO3的體 積比介于1 3至1 5之間。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，將所述晶圓放入設定配比的混酸溶液中浸 泡時，在23°C 30°C溫度下浸泡。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶圓在混酸溶液中的浸泡時間為20 秒 2分鐘。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述在清洗后的晶圓的背面鍍上所需的金 屬層，具體包括通過蒸發(fā)臺或濺射臺在晶圓背面表面鍍上符合晶圓上的半導體器件的接觸電阻要求的金屬層。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述金屬層包括下列金屬層中的至少一層 鈦、鎳、銀、鉻和金。
9.如權利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，所述對晶圓進行背面減薄之前，還包括對所述晶圓的正面表面進行貼膜，在晶圓的正面表面貼上一層耐酸藍膜。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，將晶圓在混酸藥液中浸泡后進行清洗前， 還包括去除貼在晶圓正面表面的所述耐酸藍膜的步驟。
11.一種晶圓背面處理系統(tǒng)，其特征在于，包括減薄設備，用于對晶圓進行背面減薄，得到減薄后的晶圓；浸泡裝置，用于根據(jù)所述減薄后的晶圓的背面表面質(zhì)量，將減薄后的晶圓放入對應的 設定配比的混酸溶液中浸泡，得到表面質(zhì)量滿足背面金屬化要求的浸泡處理后的晶圓；金屬化設備，用于對經(jīng)浸泡處理后的晶圓進行清洗后，對清洗后的晶圓進行背面金屬 化處理，實現(xiàn)在清洗后的晶圓的背面鍍上所需的金屬層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶圓背面處理方法，應用于半導體晶圓制造過程中，該方法包括對晶圓進行背面減薄，得到減薄后的晶圓；根據(jù)所述減薄后的晶圓的背面表面質(zhì)量，將所述晶圓放入設定配比的混酸溶液中浸泡，以獲取滿足背面金屬化要求的表面質(zhì)量；對經(jīng)浸泡處理后的晶圓進行清洗后，對所述晶圓進行背面金屬化處理，在所述晶圓的背面鍍上所需的金屬層。本發(fā)明的上述方法通過混酸浸泡，改善晶圓背面表面質(zhì)量，使得背面金屬化層不會發(fā)生翹曲、卷曲和剝落。
文檔編號H01L21/306GK102082069SQ20091024129
公開日2011年6月1日 申請日期2009年11月27日 優(yōu)先權日2009年11月27日
發(fā)明者李熙, 胡德明 申請人:北大方正集團有限公司, 深圳方正微電子有限公司