基于光刻胶的临时键合及去键合的方法
【专利摘要】本发明是一种基于光刻胶（ProLIFT100）的临时键合及去键合的方法，其特征是包括临时键合及去键合。优点是：GaAs、GaN等化合物半导体晶圆加工的一些关键工艺如背面金属化、背面通孔的刻蚀等步骤在200摄氏度以上高温下进行可获得更好的效果，而ProLIFT100能够耐受超过300摄氏度的高温，可以同时起到圆片正面图形保护和粘片粘附剂的作用，因此非常适合在半导体背面工艺中用于与载片的临时键合。另外利用旋涂甩胶的方式进行键合过渡层的涂敷，平整度和均匀性都非常好，工艺简单、重复性好；并且整个过程不会对临时载片造成磨损、沾污等伤害，可以循环使用；去键合过程简单易行，不需要外加机械力的作用，能够大大减少碎片的概率。
【专利说明】基于光刻胶的临时键合及去键合的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种基于光刻胶(ProLIFTlOO)的临时键合及去键合的方法，属于半导体背面工艺【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着半导体器件频率的不断攀升，芯片厚度对器件性能产生重要影响，如薄芯片就具有很多优势，提高散热效率、机械性能与电性能，减小封装体积，减轻重量等。半导体器件的背面工艺一般包括衬底减薄、通孔刻蚀、背面金属化等步骤，当圆片的衬底减薄至150 甚至更薄时，很容易发生碎片，并且由于应力的原因圆片会发生弯曲变形，无法操作，因此需要在减薄之前与玻璃片等载片临时键合，以临时载片为依托进行后续工艺制作。
[0003]常规的临时键合是采用绝缘胶或者蜡等作为键合过渡层，这些键合材料通常涂敷的均匀性和平整度不够好，从而影响了芯片减薄的均匀性，使得同一圆片上的不同芯片厚度差别较大，降低了工艺容差。最为关键的是，这些材料都只能耐受100多摄氏度的温度。随着半导体工艺的不断发展，各种新材料、新工艺的不断开发应用，研究人员发现，有些材料的背面金属化或者背面通孔刻蚀等工艺在超过200摄氏度甚至250摄氏度以上的高温下才可以达到最好的效果，然而在这样的高温下，这些键合材料基本都会软化或者发生分解，导致工艺的失败，临时键合工艺也就成为了高温背面工艺的瓶颈问题。
[0004]针对这一问题，目前研究人员并没有很好的解决方案，只能被迫放弃采用高温过程，退而求其次，严重限制了工艺的发展。
【发明内容】
[0005]本发明提出的是一种基于光刻胶(ProLIFTlOO)的临时键合及去键合的方法，其目旨在解决半导体圆片背面工艺无法耐受高温的问题。
[0006]本发明的技术解决方案:一种基于光刻胶(ProLIFTlOO)的临时键合及去键合的方法，包括临时键合及去键合，其中临时键合的步骤，包括
1)用质量浓度为10%的盐酸清洗半导体圆片和临时载片表面，再用去离子水进行冲洗，去除表面沾污，然后放入烘箱烘干圆片表面的水分，保证圆片表面干爽无污染，临时载片是玻璃片或蓝宝石；
2)在半导体圆片和临时载片的正面分别旋涂光刻胶(ProLIFTlOO)作为临时键合过渡层，转速1000rpm-5000rpm，时间为60秒；
3)保持半导体圆片和临时载片的正面朝上，在烘箱中烘烤30分钟，烘箱温度应不低于220摄氏度；
4)待半导体圆片和临时载片在室温下自然冷却后，将半导体圆片和临时载片正面相对在温度为250摄氏度、真空度小于5mbar、压力大于4000N的条件下进行粘片。
[0007]去键合方法，包括以下步骤:
I)清洗半导体圆片和临时载片表面； 2)将圆片浸泡在正性显影液中；
3)待光刻胶(ProLIFTlOO)溶解后半导体圆片和临时载片将自动分离；
4)将半导体圆片小心夹起并清洗干净。
[0008]所述的采用光刻胶(ProLIFTlOO)作为临时键合过渡层，通过I)清洗圆片和临时载片；2)旋涂光刻胶(ProLIFTlOO)并放在220摄氏度烘箱中烘烤30分钟；3)在温度为250摄氏度、真空小于5mbar、压力大于4000N的条件下实现半导体圆片与临时载片的键合，使半导体器件背面制作工艺能够耐受超过300摄氏度的高温；圆片去键合时只要将整个圆片浸泡在正性显影液中，待ProLIFTlOO完全溶解后半导体圆片将与临时载片自动分离；整个过程不会对临时载片造成磨损、沾污等伤害，循环使用。
[0009]本发明有以下优点:①能够耐受超过300摄氏度的高温临时键合过渡层表面平整，使得圆片减薄的一致性非常好去键合过程无需外加机械力，不容易碎片；④临时载片不受任何损伤，可以循环利用，节约成本；⑤不需额外涂敷保护圆片正面图形的光刻胶。
[0010]本发明最大的特点在于利用ProLIFTlOO作为临时键合过渡层材料，能够耐受300摄氏度以上的高温，与传统的临时键合相比，能够支持半导体背面工艺承受更高的温度，打破了原有工艺对温度的限制。另外，本发明的圆片去键合工艺采用的是无机械力的浸泡法，和传统的靠外力推拉等方法进行圆片去键合相比，有效避免了对圆片的损伤，减少了碎片率。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是半导体圆片样品不意图。
[0012]图2是临时载片样品不意图。
[0013]图3是在半导体圆片上旋涂ProLIFTlOO示意图。
[0014]图4是在临时载片上旋涂ProLIFTlOO示意图。
[0015]图5将半导体圆片和临时载片的正面相对键合在一起示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图进一步描述本发明的技术解决方案。
[0017]①准备样品:将半导体圆片和临时载片用质量浓度为10%的盐酸(HCl)和去离子水清洗干净，并烘干。临时载片可以是玻璃片、蓝宝石片等，如图1，如图2所不。
[0018]②在半导体圆片上涂敷ProLIFTlOO:在半导体圆片的正面滴适量的ProLIFTlOO，根据不同厚度需要用1000-5000转/秒的速率进行旋涂，旋涂时间不少于60秒钟，如图3所示。
[0019]③在临时载片上涂敷ProLIFTlOO:在临时载片的正面滴适量的ProLIFTlOO，根据不同厚度需要用1000-5000转/秒的速率进行旋涂，旋涂时间不少于60秒钟，如图4所示。
[0020]④对ProLIFTlOO进行预烘:将涂好ProLIFTlOO的半导体圆片和临时载片的正面朝上放入烘箱中进行预烘烤，烘箱温度在220-250摄氏度之间，时间应不少于30分钟。
[0021]⑤键合:将半导体圆片和临时载片的正面相对叠在一起，利用键合机进行圆片键合。键合温度为250摄氏度、真空度小于5mbar、键合力应不低于4000N，键合时间3分钟，如图5所示。
[0022]⑥背面工艺:键合完成后可以按照正常工艺流程进行背面工艺步骤，可允许最高工艺温度可以达到350摄氏度。
[0023]⑦圆片去键合:完成背面工艺后的圆片经清洗后，浸泡在正性显影液中，液面应全部没过圆片，待ProLIFTlOO被显影液全部溶解后半导体圆片将与临时载片自动分离，将其小心托起用去离子水冲洗干净即可。临时载片清洗干净以后可以反复循环使用。
实施例
[0024]①将完成正面工艺的砷化镓(GaAs)圆片和蓝宝石载片放在浓度为10%的盐酸(HCl)中漂洗30秒钟，再用去离子水清洗，用氮气吹干，最后放在烘箱中彻底烘干水分，保证表面清洁干燥。
[0025]②在砷化镓(GaAs)圆片正面旋涂ProLIFTlOO，转速为2000转/秒，加速度为2000转/秒，旋涂时间为90秒，ProLIFTlOO厚度约为6 u m0
[0026]③在蓝宝石片上旋涂ProLIFTlOO，转速为2000转/秒，加速度为2000转/秒，旋涂时间为90秒，ProLIFTlOO厚度约为6 u m0
[0027]④将涂好ProLIFTlOO的砷化镓(GaAs)圆片和蓝宝石片的正面朝上放入烘箱中进行ProLIFTlOO的固化，烘箱温度为250摄氏度，烘片时间30分钟。
[0028]⑤将砷化镓(GaAs)圆片和蓝宝石片从烘箱中取出，室温下自然冷却后正面相对叠在一起，使砷化镓(GaAs)圆片和蓝宝石片尽量完全重叠，边缘整齐。用夹具固定好放入键合机进行键合，键合温度为250摄氏度，键合时间为3分钟，真空度为lmbar，键合力为4000N。
[0029]⑥键合好后在蓝宝石片的支撑下完成背面减薄、背孔刻蚀、金属化等正常的背面工艺步骤，可以采用最高可达350摄氏度的高温工艺。
[0030]⑦背面工艺完成以后将整个圆片用去离子水清洗干净，用氮气吹干，浸泡在正性显影液AZ441中，显影液的液面要全部没过圆片。待ProLIFTlOO被显影液全部溶解后砷化镓(GaAs)圆片和蓝宝石片将会自动分离，将砷化镓(GaAs)圆片其小心托起用去离子水冲洗干净并烘干。
[0031]经过以上步骤，就实现了对半导体圆片的临时键合和去键合，用这种方法临时键合的圆片背面工艺将可以耐受最闻可达350摄氏度的闻温工艺。
[0032]本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种基于光刻胶(ProLIFTlOO)的临时键合及去键合的方法，其特征是包括临时键合及去键合，其中临时键合的步骤，包括 1)用质量浓度为10%的盐酸清洗半导体圆片和临时载片表面，再用去离子水进行冲洗，去除表面沾污，然后放入烘箱烘干圆片表面的水分，保证圆片表面干爽无污染，临时载片是玻璃片或蓝宝石； 2)在半导体圆片和临时载片的正面分别旋涂光刻胶(ProLIFTlOO)作为临时键合过渡层，转速1000rpm-5000rpm，时间为60秒； 3)保持半导体圆片和临时载片的正面朝上，在烘箱中烘烤30分钟，烘箱温度应不低于220摄氏度； 4)待半导体圆片和临时载片在室温下自然冷却后，将半导体圆片和临时载片正面相对在温度为250摄氏度、真空度小于5mbar、压力大于4000N的条件下进行粘片； 去键合方法，包括以下步骤: 1)清洗半导体圆片和临时载片表面； 2)将圆片浸泡在正性显影液中； 3)待光刻胶(ProLIFTlOO)溶解后半导体圆片和临时载片将自动分离； 4)将半导体圆片小心夹起并清洗干净。
2.根据权利要求1所述的一种基于光刻胶(ProLIFTlOO)的临时键合及去键合的方法，其特征是所述的采用光刻胶(ProLIFTlOO)作为临时键合过渡层是通过I)清洗圆片和临时载片；2)旋涂光刻胶(ProLIFTlOO)并放在220摄氏度烘箱中烘烤30分钟；3)在温度为250摄氏度、真空小于5mbar、压力大于4000N的条件下实现半导体圆片与临时载片的键合，使半导体器件背面制作工艺能够耐受超过300摄氏度的高温；圆片去键合时只要将整个圆片浸泡在正性显影液中，待ProLIFTlOO完全溶解后半导体圆片将与临时载片自动分离；整个过程不会对临时载片造成磨损、沾污伤害，可循环使用。
【文档编号】H01L21/60GK103617944SQ201310491592
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】赵岩, 程伟, 吴璟 申请人:中国电子科技集团公司第五十五研究所