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减薄的晶圆结构。
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研磨加工装置，该装置的特殊设计可以对晶圆中心部分研磨，而保留晶圆外围的边缘。但是，ic顶层结构还有较多的制造步骤，由于结构较薄，机械研磨引发的应力很容易造成晶圆的破裂，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。此外，由于太薄，这种taiko晶圆通常直径相对较小，例如，200mm、150mm。这种taiko工艺很难应用于直径450mm以上的晶圆。
因此，实有必要寻求一种可减少晶圆破损、应用于较大尺寸的晶圆减薄方案。
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减薄的晶圆结构，用于解决现有技术中taiko工艺难以应用于直径450mm以上晶圆的问题。
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；
减薄所述晶圆并在所述晶圆背面形成凸出的图形结构，所述图形结构包括位于所述晶圆外围边缘的环形结构以及位于所述环形结构内的交叉图形结构。
优选地，所述图形结构中，所述环形结构的宽度为4-7mm，所述交叉图形结构的线条宽度为4-7mm。
优选地，所述图形结构中，所述交叉图形结构为十字形结构。
优选地，减薄所述晶圆并在所述晶圆背面形成凸出的图形结构的方法为：
在所述晶圆背面形成掩膜层；
在所述晶圆背面的掩膜层上光刻形成图形化的光阻层，所述图形化的光阻层包括覆盖所述晶圆外围边缘的环形部分以及位于所述环形内的交叉图形部分；
进行第一刻蚀，去除掩膜层中未被所述光阻层覆盖的部分，将所述光阻层上的图形传递到所述掩膜层上，然后去除所述光阻层；
进行第二刻蚀，去除所述掩膜层和晶圆背面的部分区域，将所述掩膜层上的图形传递到所述晶圆的背面，在所述晶圆背面得到凸出的图形结构，所述图形结构包括位于所述晶圆外围边缘的环形结构以及位于所述环形结构内的交叉图形结构。
进一步优选地，所述掩膜层为氧化硅层。
进一步优选地，形成所述掩膜层的方法为化学气相沉积teos材料。
进一步优选地，所述第一刻蚀为采用hf的湿法腐蚀。
进一步优选地，所述第二刻蚀为采用tmah的湿法腐蚀。
进一步优选地，在所述晶圆背面形成掩膜层之前，在所述晶圆背面先采用研磨或湿法腐蚀的方法将所述晶圆减薄。
进一步优选地，在所述晶圆背面得到凸出的图形结构之后，在所述晶圆背面继续采用研磨的方法将所述晶圆减薄。
进一步优选地，研磨所述晶圆背面的凸出的图形结构之外的部分。
优选地，减薄所述晶圆并在所述晶圆背面形成凸出的图形结构的方法为：
在所述晶圆背面进行研磨，仅保留位于所述晶圆外围边缘的环形区域和位于所述环形区域内的交叉图形区域之外的部分。
进一步优选地，采用两个直径不同的研磨头进行研磨。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种减薄的晶圆结构，其中：
所述晶圆包括正面和背面；所述晶圆正面形成有ic裸芯；所述晶圆背面形成有凸出的图形结构，所述图形结构包括位于所述晶圆外围边缘的环形结构以及位于所述环形结构内的交叉图形结构。
优选地，所述图形结构凸出的厚度为500-800nm。
优选地，所述图形结构中，所述环形结构的宽度为4-7mm，所述交叉图形结构的线条宽度为4-7mm。
优选地，所述图形结构中，所述交叉图形结构为十字形结构。
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：
本发明利用减薄工艺在晶圆背面形成凸出的交叉图形结构以及环形边缘，从而可提高晶圆强度，减少晶圆破损。利用本发明的技术方案可以实现较大尺寸的晶圆减薄和应用，例如直径450mm以上的晶圆。
附图说明
图1显示为本发明提供的晶圆减薄方法的示意图。
图2显示为本发明提供的减薄的晶圆结构的示意图
图3显示为本发明实施例一提供的晶圆减薄方法的示意图。
元件标号说明
s1～s2步骤
s101～s105步骤
101图形结构
1011环形结构
1012交叉图形结构
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减薄所述晶圆并在所述晶圆背面形成凸出的图形结构，所述图形结构包括位于所述晶圆外围边缘的环形结构以及位于所述环形结构内的交叉图形结构。
具体地，所述图形结构中，所述环形结构的宽度可以为4-7mm，所述交叉图形结构的线条宽度可以为4-7mm。所述交叉图形结构优选为十字形结构。
请参阅图2，本发明还提供一种减薄的晶圆结构，其中：
所述晶圆包括正面和背面；所述晶圆正面形成有ic裸芯；所述晶圆背面形成有凸出的图形结构101，所述图形结构101包括位于所述晶圆外围边缘的环形结构1011以及位于所述环形结构内的交叉图形结构1012。
具体地，所述图形结构101中，所述环形结构1011的宽度可以为4-7mm，所述交叉图形结构1012的线条宽度可以为4-7mm。所述交叉图形结构1012优选为十字形结构。所述图形结构101凸出的厚度可以为500-800nm。
本发明利用晶圆背面的交叉图形结构可以提高晶圆强度，减少晶圆破损，从而实现较大尺寸的晶圆减薄和应用。
下面通过具体的实例来详细说明本发明的技术方案。
实施例一
请参阅图3，本实施例利用图形化工艺和湿法腐蚀方法减薄晶圆并在晶圆背面形成凸出的图形结构，包括如下步骤：
s101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。所述晶圆即为需要减薄处理的晶圆。通常是硅晶圆。晶圆的尺寸可以为450mm以上，本实施例以450mm直径的晶圆为例。
s102在所述晶圆背面形成掩膜层。所述掩膜层可以为氧化硅层或其他适合作为掩膜的材料层。所述掩膜层可以是单层材料也可以是多层复合材料。本实施例优选地，形成所述掩膜层的方法为化学气相沉积teos(四乙基原硅酸盐)材料。
s103在所述晶圆背面的掩膜层上光刻形成图形化的光阻层，所述图形化的光阻层包括覆盖所述晶圆外围边缘的环形部分以及位于所述环形内的交叉图形部分。所述光阻层即为光刻胶层。此处，光刻图形化光刻胶的方法为本领域技术人员的习知技术，在此不作赘述。光刻图形的尺寸可以根据实际需求进行设计和调整。本实施例中，所述环形的宽度可以为4-7mm，所述交叉图形的线条宽度可以为4-7mm。所述交叉图形可以为多条线条的交叉形状，本发明对具体的交叉线条数量和交叉角度等没有限制，本实施例中，所述交叉图形优选为十字形。
s104进行第一刻蚀，去除掩膜层中未被所述光阻层覆盖的部分，将所述光阻层上的图形传递到所述掩膜层上，然后去除所述光阻层。所述第一刻蚀可以采用湿法腐蚀工艺，选用能够去除所述掩膜层材料的腐蚀剂，以达到传递图形的效果。本实施例中，所述第一刻蚀可以为采用hf的湿法腐蚀。去除所述光阻层可采用任何适合去胶方法。
s105进行第二刻蚀，去除所述掩膜层和晶圆背面的部分区域，将所述掩膜层上的图形传递到所述晶圆的背面，在所述晶圆背面得到凸出的图形结构，所述图形结构包括位于所述晶圆外围边缘的环形结构以及位于所述环形结构内的交叉图形结构。所述第二刻蚀可以采用湿法腐蚀工艺，选用能够去除所述掩膜层材料以及晶圆材料的腐蚀剂，以达到传递图形并减薄晶圆的效果。本实施例中，所述第二刻蚀优选为采用tmah(四甲基氢氧化铵)的湿法腐蚀。通过调整腐蚀参数，如时间、腐蚀液浓度、温度等，可以精确控制所得凸出图形结构的厚度和晶圆减薄的程度。
最终得到的减薄的晶圆可作为大尺寸的薄晶圆应用于功率器件、bsi型cmos图像传感器或其他需要大尺寸薄晶圆的应用领域，其背面除了所述图形结构以外的大部分区域可被减薄至预设厚度，外围边缘可以保留一定厚度，即环形结构，中心区域的交叉图形结构也具有一定厚度，这样可以防止晶圆的翘曲，边缘碎裂，对大尺寸晶圆来说可以有效提高晶圆强度。
实施例二
本实施例在实施例一的技术方案基础上，结合研磨工艺、湿法腐蚀方法减薄晶圆。与实施例一的不同之处在于，在所述晶圆背面形成掩膜层之前，在所述晶圆背面采用研磨或湿法腐蚀的方法先将所述晶圆减薄一定厚度，然后再利用实施例一的方法在晶圆背面形成凸出的图形结构，并将所述晶圆减薄至最终需要的厚度。
或者是，在所述晶圆背面得到凸出的图形结构之后，在所述晶圆背面继续采用研磨的方法将所述晶圆减薄至最终需要的厚度。具体地，可以采用直径较小的研磨头对所述晶圆背面的凸出的图形结构之外的部分进行研磨。
实施例三
本实施例利用研磨工艺减薄所述晶圆并在所述晶圆背面形成凸出的图形结构，具体方法为：在所述晶圆背面进行研磨，仅保留位于所述晶圆外围边缘的环形区域和位于所述环形区域内的交叉图形区域之外的部分。
本实施例优选地，可以采用两个直径不同的研磨头进行研磨，可以根据所需要形成的图形结构规划研磨头的研磨路径，直径较小的研磨头用于研磨面积较小的区域，直径较大的研磨头用于研磨面积较大的区域。
此外，在研磨形成所需图形结构的基础上，还可以结合湿法腐蚀，得到表面状态较佳的减薄晶圆。
综上所述，本发明利用减薄工艺在晶圆背面形成凸出的交叉图形结构以及环形边缘，从而可提高晶圆强度，减少晶圆破损。利用本发明的技术方案可以实现较大尺寸的晶圆减薄和应用，例如直径450mm以上的晶圆。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。