新型薄片鍵合方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于半導體集成電路制造工藝，尤其涉及一種新型薄片鍵合方法，步驟一，首先準備形狀與硅片相同的母片，采用未經(jīng)減薄的硅片作為母片或使用材料加工該形狀的母片；步驟二，在靠近母片邊緣的局部貼上耐高溫真空用雙面膠；步驟三，在母片上貼上硅片，所述硅片包括多個半導體器件；步驟四，上述工序結(jié)束后，將耐高溫真空用雙面膠沿直線切割，切邊與雙面膠內(nèi)側(cè)邊的距離小于1cm，以保證完全切除雙面膠，硅片最終形成。本發(fā)明可用于300℃以下的工藝過程，這是由于半導體器件加工過程中通常會遇到一些熱過程，如烘烤、固膠、濺射過程等，但這些熱過程的溫度一般低于300℃。因此保證雙面膠在這些熱過程中的穩(wěn)定性是該方法的基礎。
【專利說明】新型薄片鍵合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導體集成電路制造工藝，尤其涉及一種新型薄片鍵合方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導體加工行業(yè)中，薄片加工一直困擾著業(yè)內(nèi)人士。由于市場需求，基于薄片技術(shù)的相關(guān)半導體器件加工難度很大，目前可采用的方法有兩種，一種是引進精密加工設備，這種設備由于機械傳送裝置的精細化設計，使得其價格昂貴；另一種是采用鍵合的方式，將薄片(正片)與載體(母片)鍵合在一起，然后再進行工藝操作。第二種方式成本較低，但是由于半導體加工的特殊需求，要求鍵合技術(shù)要兼具易鍵合、易分離、耐高溫、低成本且不引入污染的特點，目前尚無一種成熟的鍵和技術(shù)能夠同時滿足以上要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有的薄片鍵合技術(shù)中存在的上述問題，現(xiàn)在特別提出一種全程在3000C以下的新型薄片鍵合方法。
[0004]為實現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
新型薄片鍵合方法，其特征在于:
步驟一，首先準備形狀與硅片相同的母片，采用未經(jīng)減薄的硅片作為母片或使用材料加工該形狀的母片；
所述使用材料包括玻璃、不銹鋼或鋁合金；
所述步驟一中的母片厚度為200 μ m到500 μ m。
[0005]步驟二，在靠近母片邊緣的局部貼上耐高溫真空用雙面膠，所述耐高溫真空用雙面膠所在區(qū)域在距離母片邊沿Icm以內(nèi)，貼耐高溫真空用雙面膠的位置不少于兩處；
所述耐高溫真空用雙面膠為聚酰亞胺雙面膠帶，雙面涂覆硅膠，總厚度介于50 μm~ ?50 μ m ;所述聚酰亞胺雙面膠帶面積為1mm2到IOOmm2之間；且所述聚酰亞胺雙面膠帶的寬度不超過Icm ；
步驟三，在母片上貼上硅片，所述硅片包括多個半導體器件；
所述步驟三中所述娃片的厚度需減薄至50 μ m到150 μ m。
[0006]所述步驟三母片上貼上硅片對齊粘貼后，進行濺射、光刻、清洗、甩干、離子注入和刻蝕工序；
具體為，濺射工序中，硅片朝向靶材，溫度為室溫或加熱，加熱溫度不超過250°C ;光刻包括涂膠、曝光、顯影三個部分，光刻工序中光刻膠厚度不超過5 μ m，涂膠、顯影工序中進行加熱固膠，加熱溫度不超過150°C ;清洗工序中使用的清洗溶液包括硫酸、氫氟酸、雙氧水、鹽酸、氟化銨及其混合溶液；甩干工序中轉(zhuǎn)速不超過3000轉(zhuǎn)/分鐘；離子注入工序中能量介于20kev-2Mev ;刻蝕工序中氣體包括六氟化硫、氯氣、三氟甲烷、溴化氫及其混合氣體。
[0007]步驟四，上述工序結(jié)束后，將耐高溫真空用雙面膠沿直線切割，切邊與雙面膠內(nèi)側(cè)邊的距離小于1cm，以保證完全切除雙面膠，硅片最終形成。[0008]所述步驟一中的母片厚度為450 μ m。
[0009]所述步驟三中所述娃片的厚度需減薄至100 μ m。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1、本專利公開一種利用高溫雙面膠實現(xiàn)的薄片鍵合技術(shù)，該技術(shù)可用于300°C以下的工藝過程，這是由于半導體器件加工過程中通常會遇到一些熱過程，如烘烤、固膠、濺射過程等，但這些熱過程的溫度一般低于300°C。因此保證雙面膠在這些熱過程中的穩(wěn)定性是該方法的基礎。而現(xiàn)有的鍵合方法則沒有完全克服該問題。采用高溫真空用雙面膠對母片和正片進行局部粘合，待工藝結(jié)束后再采用局部切割的方式實現(xiàn)分離。該技術(shù)易鍵合、易分離并且無污染，可以避免引入昂貴的薄片傳送裝置，極大地降低半導體行業(yè)薄片加工的成本。而且硅片正片邊緣的器件通常為失效器件，因此即使被切掉也不會有損失。
[0011]2、采用本發(fā)明的方法可以將IGBT (1200V)在15A工作環(huán)境中的導通壓降降到2V以下，拖尾電流(10%-1%)降到200ns以內(nèi)，參數(shù)穩(wěn)定，重復性好。采用本發(fā)明的方法就可以進行場截止技術(shù)的制備，該技術(shù)需要把硅片減薄到ΙΟΟμπι左右。由于本發(fā)明的鍵合方法穩(wěn)定可靠，所以導通壓降和拖尾電流的減小，且參數(shù)穩(wěn)定、重復性好。
[0012]3、本方法采用局部粘貼，然后切除的方法，成品可以保證無殘膠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為步驟一示意圖。
[0014]圖2為步驟二示意圖。
[0015]圖3為步驟三示意圖。
[0016]圖4為圖3的AB方向截面圖。
[0017]圖5為步驟四示意圖。
[0018]附圖中:母片110，耐高溫真空用雙面膠210、211、212，硅片310。
【具體實施方式】
[0019]實施例1
新型薄片鍵合方法，步驟一，首先準備形狀與硅片相同的母片110，采用未經(jīng)減薄的硅片作為母片110或使用材料加工該形狀的母片110 ;所述使用材料包括玻璃、不銹鋼或鋁合金；所述步驟一中的母片110厚度為200μπι到500 μ m。
[0020]步驟二，在靠近母片110邊緣的局部貼上耐高溫真空用雙面膠210、211、212，所述耐高溫真空用雙面膠所在區(qū)域在距離母片邊沿Icm以內(nèi)，貼耐高溫真空用雙面膠的位置不少于兩處；所述耐高溫真空用雙面膠為聚酰亞胺雙面膠帶，雙面涂覆硅膠，總厚度介于50 μ π?50 μ m ;所述聚酰亞胺雙面膠帶面積為1mm2到IOOmm2之間；且所述聚酰亞胺雙面膠帶的寬度不超過Icm ；
步驟三， 在母片110上貼上硅片310，所述硅片310包括多個半導體器件；所述步驟三中所述硅片310的厚度需減薄至50 μ m到150 μ m。所述步驟三母片110上貼上硅片310對齊粘貼后，進行濺射、光刻、清洗、甩干、離子注入和刻蝕工序；具體為，濺射工序中，硅片(310)朝向靶材，溫度為室溫或加熱，加熱溫度不超過250°C;光刻包括涂膠、曝光、顯影三個部分，光刻工序中光刻膠厚度不超過5 μ m，涂膠、顯影工序中進行加熱固膠，加熱溫度不超過150°C ;清洗工序中使用的清洗溶液包括硫酸、氫氟酸、雙氧水、鹽酸、氟化銨及其混合溶液；甩干工序中轉(zhuǎn)速不超過3000轉(zhuǎn)/分鐘；離子注入工序中能量介于20kev-2Mev ;刻蝕工序中氣體包括六氟化硫、氯氣、三氟甲烷、溴化氫及其混合氣體。
[0021]步驟四，上述工序結(jié)束后，將耐高溫真空用雙面膠210、211、212沿直線切割，切邊與雙面膠210、211、212內(nèi)側(cè)邊的距離小于lcm，以保證完全切除雙面膠，硅片310最終形成。
[0022]實施例2
新型薄片鍵合方法，步驟一，首先準備形狀與硅片相同的母片110，采用未經(jīng)減薄的硅片作為母片110或使用材料加工該形狀的母片110 ;所述使用材料包括玻璃、不銹鋼或鋁合金；所述步驟一中的母片110厚度為450 μ m。
[0023]步驟二，在靠近母片110邊緣的局部貼上耐高溫真空用雙面膠210、211、212，所述耐高溫真空用雙面膠所在區(qū)域在距離母片邊沿Icm以內(nèi)，貼耐高溫真空用雙面膠的位置不少于兩處；所述耐高溫真空用雙面膠為聚酰亞胺雙面膠帶，雙面涂覆硅膠，總厚度介于50 μ π?50 μ m ;所述聚酰亞胺雙面膠帶面積為1mm2到IOOmm2之間；且所述聚酰亞胺雙面膠帶的寬度不超過Icm ；
步驟三，在母片110上貼上硅片310，所述硅片310包括多個半導體器件；所述步驟三中所述硅片310的厚度需減薄至100 μ m。所述步驟三母片110上貼上硅片310對齊粘貼后，進行濺射、光刻、清洗、甩干、離子注入和刻蝕工序；具體為，濺射工序中，硅片(310)朝向靶材，溫度為室溫或加熱，加熱溫度不超過250°C ;光刻包括涂膠、曝光、顯影三個部分，光刻工序中光刻膠厚度不超過5 μ m，涂膠、顯影工序中進行加熱固膠，加熱溫度不超過150°C;清洗工序中使用的清 洗溶液包括硫酸、氫氟酸、雙氧水、鹽酸、氟化銨及其混合溶液；甩干工序中轉(zhuǎn)速不超過3000轉(zhuǎn)/分鐘；離子注入工序中能量介于20kev-2Mev ;刻蝕工序中氣體包括六氟化硫、氯氣、三氟甲烷、溴化氫及其混合氣體。
[0024]步驟四，上述工序結(jié)束后，將耐高溫真空用雙面膠210、211、212沿直線切割，切邊與雙面膠210、211、212內(nèi)側(cè)邊的距離小于lcm，以保證完全切除雙面膠，硅片310最終形成。
[0025]值得注意的是，本專利所公開的結(jié)構(gòu)不僅適用于IGBT，同樣適用于MOSFET等其他溝道型功率半導體器件。專利中所公開的實施案例參數(shù)及方法僅供參考，保護內(nèi)容覺不僅限于文中所述參數(shù)，該領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員經(jīng)適當調(diào)整后即可應用。
【權(quán)利要求】
1.新型薄片鍵合方法，其特征在于: 步驟一，首先準備形狀與硅片相同的母片(110)，采用未經(jīng)減薄的硅片作為母片(110)或使用材料加工該形狀的母片(110);所述步驟一中的母片(110)厚度為200 μ m到500 μ m ； 步驟二，在靠近母片(110)邊緣的局部貼上耐高溫真空用雙面膠(210、211、212)，所述耐高溫真空用雙面膠所在區(qū)域在距離母片邊沿Icm以內(nèi)，貼耐高溫真空用雙面膠的位置不少于兩處； 所述耐高溫真空用雙面膠(210、211、212)為聚酰亞胺雙面膠帶，雙面涂覆硅膠，總厚度介于50 μ m~50 μ m ;所述聚酰亞胺雙面膠帶面積為1mm2到1OOmm2之間；且所述聚酰亞胺雙面膠帶的寬度不超過Icm ； 步驟三，在母片(110)上貼上硅片(310)，所述硅片(310)包括多個半導體器件；所述步驟三中所述硅片(310)的厚度需減薄至50μm到150 μ m ； 所述步驟三母片(110)上貼上硅片(310)對齊粘貼后，進行濺射、光刻、清洗、甩干、離子注入和刻蝕工序； 步驟四，上述工序結(jié)束后，將耐高溫真空用雙面膠(210、211、212)沿直線切割，切邊與雙面膠(210、211、212)內(nèi)側(cè)邊的距離小于1cm，以保證完全切除雙面膠，硅片(310)最終形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型薄片鍵合方法，其特征在于:所述步驟一使用材料包括玻璃、不銹鋼或招合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型薄片鍵合方法，其特征在于:所述步驟一中的母片(110)厚度為450 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型薄片鍵合方法，其特征在于:所述步驟三中所述硅片(310)的厚度需減薄至100 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型薄片鍵合方法，其特征在于:濺射工序中，硅片(310)朝向靶材，溫度為室溫或加熱，加熱溫度不超過250°C ;光刻包括涂膠、曝光、顯影三個部分，光刻工序中光刻膠厚度不超過5 μ m，涂膠、顯影工序中進行加熱固膠，加熱溫度不超過150°C;清洗工序中使用的清洗溶液包括硫酸、氫氟酸、雙氧水、鹽酸、氟化銨及其混合溶液；甩干工序中轉(zhuǎn)速不超過3000轉(zhuǎn)/分鐘；離子注入工序中能量介于20kev-2Mev ;刻蝕工序中氣體包括六氟化硫、氯氣、三氟甲烷、溴化氫及其混合氣體。
【文檔編號】H01L21/60GK103730383SQ201410000439
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】胡強, 王思亮, 張世勇, 櫻井建彌 申請人:中國東方電氣集團有限公司