一种晶圆背面减薄的方法及晶圆结构与流程

1.本技术实施例涉及半导体领域，特别涉及一种晶圆背面减薄的方法及晶圆结构。


背景技术：

2.晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状一般设置为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可以加工制作成各种电路元件结构，从而称为具有特定电性功能的集成电路产品；在晶圆加工工艺中，晶圆通常要经过减薄后才能进行后续的封装、测试等流程，常用的减薄工艺分为机械研磨、化学腐蚀和化学机械平坦化三种。
3.机械研磨通常是将晶片放在卡盘上，通过粗磨然后精磨两个步骤对晶圆进行减薄；化学腐蚀通常是将晶圆放置在化学腐蚀液内，通过控制腐蚀时间或者其他工艺参数实现对晶圆特定厚度的减薄；化学机械平坦化通常是将晶圆固定，然后涂抹化学浆，并用抛光垫将化学浆均匀分布与晶圆上，从而实现晶圆的减薄。
4.然而，目前在化学机械研磨减薄晶圆的过程中会出现晶圆破裂的问题。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种晶圆背面减薄的方法，至少有利于降低在机械研磨减薄晶圆过程中晶圆破裂的概率。
6.根据本技术一些实施例，本技术实施例提供一种晶圆背面减薄的方法，包括：提供晶圆，所述晶圆具有相对的第一面和第二面，且所述晶圆具有中心区和边缘区，所述边缘区包围所述中心区；在所述第一面的所述边缘区形成保护胶，所述保护胶还覆盖于与第一面相邻接的部分侧面，且所述保护胶顶面高于所述第一面；沿着所述第二面指向所述第一面的方向上，对所述晶圆的所述第二面进行减薄处理，且所述减薄处理过程中还对部分厚度的所述保护胶进行减薄。
7.在一些实施例中，所述保护胶还覆盖于与所述边缘区相邻接的部分所述第一面的所述中心区。
8.在一些实施例中，在形成所述保护胶的工艺步骤中，形成绕所述边缘区一圈连续的所述保护胶。
9.在一些实施例中，在形成所述保护胶的工艺步骤中，形成绕所述边缘区一圈且间隔设置的多个所述保护胶。
10.在一些实施例中，所述第一面具有径向方向，在沿所述径向方向上，所述保护胶的宽度小于或等于1.5mm。
11.在一些实施例中，在垂直于所述中心区的所述第一面的方向上，所述保护胶远离所述第一面的底面与所述中心区的所述第一面之间的距离为30μm～200μm。
12.在一些实施例中，在垂直于所述中心区的所述第一面的方向上，所述保护胶顶面与所述中心区的所述第一面之间的距离为50μm～250μm。
13.在一些实施例中，所述保护胶的材料包括热固性酚醛树脂、环氧树脂或者热固性
酚醛树脂及环氧树脂的组合物。
14.在一些实施例中，在形成所述保护胶的工艺步骤中，包括：在所述第一面的所述边缘区及与第一面相邻接的部分侧面形成初始保护胶；对所述初始保护胶进行热固化处理，形成所述保护胶。
15.在一些实施例中，形成所述初始保护胶的方法包括：提供承载台以及喷嘴装置；将所述晶圆的所述第二面置于所述承载台上，且利用所述喷嘴装置向所述边缘区的所述第一面喷涂保护胶材料，且在喷涂的过程中，所述承载台带动所述晶圆绕所述晶圆的中心轴线旋转，形成所述初始保护胶。
16.在一些实施例中，所述保护胶热固化处理温度范围为90℃～180℃。
17.在一些实施例中，所述边缘区包括相邻接的斜边区以及平坦区，所述平坦区位于所述斜边区与所述中心区之间，且在沿所述中心区指向所述斜边区的方向上，所述斜边区的所述晶圆的厚度逐渐减小；在形成所述保护胶之前，还包括：在所述第一面指向所述第二面的方向上，对部分厚度的所述斜边区进行切边处理，形成与所述平坦区的所述第一面相邻接的第一切面以及与所述第一切面相邻接的第二切面；在形成所述保护胶的工艺步骤中，所述保护胶覆盖所述第一切面、所述第二切面以及所述平坦区的部分所述第一面。
18.在一些实施例中，所述平坦区的所述第一面与所述第一切面的角度范围为90
°
～170
°
。
19.在一些实施例中，在垂直于所述中心区的所述第一面的方向上，所述第二切面与所述平坦区的所述第一面之间的距离为30μm～200μm。
20.一种晶圆结构，其特征在于，包括：如上述晶圆背面减薄的方法形成的晶圆结构。
21.本技术实施例提供的技术方案至少具有以下优点：通过在晶圆的第一面的边缘区形成保护胶，保护胶还覆盖于与第一面相邻接的部分侧面，且保护胶的顶面高于第一面，通过沿第二面指向第一面的方向上，对晶圆的第二面减薄，在减薄的过程中保护胶会吸收尖角部分的受到的部分应力作用，从而降低在减薄过程中晶圆破裂的概率，从而提高晶圆的良率，为后续集成电路提供基础。
附图说明
22.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
23.图1至图6为本技术实施例提供的一种晶圆背面减薄的方法各步骤对应的结构示意图；
24.图7至图11为本技术另一实施例提供的一种晶圆背面减薄的方法各步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
25.由背景技术可知，目前在减薄晶圆的过程中会出现晶圆边缘破裂的情况。
26.本技术实施提供一种晶圆背面减薄的方法，通过在晶圆的第一面的边缘区形成保护胶，通过保护胶吸收晶圆减薄过程中的应力，以降低晶圆破裂的概率。
27.下面将结合附图对本技术的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术
人员可以理解，在本技术各实施例中，为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本技术所要求保护的技术方案。
28.图1至图6为本技术实施例提供的一种晶圆背面减薄的方法各步骤对应的结构侧视图。
29.以下将结合附图对本技术实施例进行更为详细的说明。
30.参考图1，提供晶圆100，晶圆100具有相对的第一面101和第二面102，且晶圆100具有中心区103和边缘区104，边缘区104包围所中心区103。
31.在一些实施例中，第一面101是用于制造半导体器件的一面，第二面102是第一面101相对的背面，即，在第一面101对晶圆100进行刻蚀、沉积及电镀等后续工艺，以在第一面101制造所需的半导体器件。
32.在一些实施例中，边缘区104包括相邻接的斜边区105以及平坦区106，平坦区106位于斜边区105与中心区103之间，且在沿中心区103指向斜边区105的方向上，斜边区105的晶圆100的厚度逐渐减小。
33.在一些实施例中，晶圆100的形状为鼓形，故在晶圆100沿中心区103指向斜边区105的方向上，斜边区105的晶圆100的厚度逐渐减小，可以理解的是，晶圆100的形状与制作工艺相关，即，在将籽晶放入坩埚中匀速旋转并向上提拉，熔融的硅沿着籽晶成长为硅锭，将硅锭切割成为硅片，硅片再经过相应的倒角及抛光等工艺成为晶圆100。
34.需要说明的是，中心区103、边缘区104、斜边区105以及平坦区106仅是对晶圆100的不同区域的划分，并非对晶圆100的限定。
35.参考图2，在形成保护胶之前，还包括：在第一面101指向第二面102的方向上，对部分厚度的斜边区105进行切边处理，形成与平坦区106的第一面101相邻接的第一切面107以及与第一切面107相邻接的第二切面108；在形成保护胶的工艺步骤中，保护胶覆盖第一切面107、第二切面108以及平坦区106的部分第一面101。
36.在一些实施例中，对晶圆100切边处理的方法可以是通过机械研磨的方法，通过控制研磨时晶圆100的角度或者研磨工具的角度以控制第一面101与第一切面107之间的角度。
37.在一些实施例中，平坦区106的第一面101与第一切面107之间的角度范围为90
°
～170
°
。
38.通过控制切边处理的角度，可以提高斜边区105表面的平坦度，可以理解的是，当平坦区106的第一面101与第一切面107之间的夹角α为90
°
时，切边后的斜边区105的表面平坦度最高，平坦区106的第一面101与第一切面107之间的夹角α也可以是其他角度，例如150
°
或者170
°
等。
39.在垂直于中心区103的第一面101的方向上，第二切面108与平坦区106的第一面101之间的距离为30μm～200μm，参考图2，第二切面108与平坦区106的第一面101之间的距离即第一切面107的高度，可以理解的是，第一切面107的高度可以依据减薄晶圆100后需要的晶圆100的厚度进行设置。
40.当第二切面108与平坦区106的第一面101之间的距离小于30μm时，即，在垂直于晶圆100表面的方向上，减薄后剩余的晶圆100的厚度小于30μm，当剩余的晶圆100的厚度小于
30μm可能会出现在后续封装晶圆100的过程中晶圆100破碎，导致后续进行封装晶圆100处理的过程中晶圆100难以封装或者封装良率降低；当第二切面108与平坦区106的第一面101之间的距离大于200μm时，即，在垂直于晶圆100表面的方向上，减薄后剩余的晶圆100的厚度较厚，可能会导致后续封装晶圆100增加封装成本，且剩余的晶圆100的厚度过厚也不利于后续堆叠或tsv工艺的进行。
41.参考图3至图4，在第一面101的边缘区104形成保护胶110，保护胶110还覆盖于与第一面101相邻接的部分侧面，且保护胶110顶面高于第一面101。
42.可以理解的是，在进行切边处理之后，平坦区106的第一面101与第一切面107及第一切面107与第二切面108之间会形成尖角，尖角在受到应力作用时，由于尖角的面积小，在受力相同的情况下应力大，故在尖角的部分更容易出现晶圆100破损的情况，通过保护胶110将尖角的部分覆盖，当尖角部分受力时，会将一部分力传递给保护胶110，从而减小尖角部分的应力作用，从而降低了晶圆100减薄过程中晶圆100破损的概率。
43.具体的，参考图3，在形成保护胶110的工艺步骤中，包括：在第一面101的边缘区104及与第一面101相邻接的部分侧面形成初始保护胶；对初始保护胶进行热固化处理，形成保护胶110。
44.通过热固化处理可以提高保护胶110的硬度、耐磨性和强度等力学性能，从而可以更好的保护晶圆100。
45.保护胶110的材料包括热固性酚醛树脂、环氧树脂或者热固性酚醛树脂及环氧树脂的组合物。
46.热固性酚醛树脂、环氧树脂或者热固性酚醛树脂及环氧树脂的组合物都有较好的弹性且具有较好的粘性，较好的弹性可以吸收减薄晶圆100时因震动产生的应力作用，较好的粘性可以有助于保护胶110与晶圆100之间的固定，且在固化时产生的内应力小，从而避免保护胶110本身对晶圆100产生影响。
47.以保护胶110的材料为热固性酚醛树脂为例，热固性酚醛树脂是一种可以与各种各样的有机和无机填料都能相容的物质，且可以在交联后提供一定的机械强度，且热固性酚醛树脂是一种无定型物质，可以根据需求调整热固性酚醛树脂的形状。
48.在一些实施例中，保护胶110热固化处理温度范围为90℃～180℃。
49.在另一些实施例中，还可以采用其他方法对初始保护胶进行固化，只需要保证固化后的保护胶110具有一定的强度即可。
50.在一些实施例中，形成初始保护胶的方法包括：提供承载台(图中未画出)以及喷嘴装置(图中未画出)；将晶圆100的第二面102置于承载台上，且利用喷嘴装置向边缘区104的第一面101喷涂保护胶材料，且在喷涂的过程中，承载台带动晶圆100绕晶圆100的中心轴线旋转，形成初始保护胶。
51.可以理解的是，通过承载台带动晶圆100旋转，通过控制喷嘴装置喷涂保护胶材料的速度及承载台旋转的圈数可以控制初始保护胶的体积，且通过承载台带动晶圆100旋转并通过利用喷嘴装置喷涂保护胶材料的方式形成的初始保护胶在垂直于第一面101的方向上的各点厚度相对均匀。
52.在一些实施例中，承载台可以匀速旋转，且可以根据需求调整旋转的速度及旋转的圈数，喷嘴装置可以均速喷涂保护胶材料，且可以控制喷涂的速度及喷涂的总量，本技术
不对承载台及喷嘴装置进行限定，仅需达到能够带动晶圆100旋转及喷涂保护胶材料的目的即可。
53.在一些实施例中，保护胶110还覆盖于与边缘区104相邻接的部分第一面101的中心区103。
54.可以理解的是，第一面101与第一切面107之间形成有尖角，通过保护胶110将尖角的部分覆盖，当尖角部分受力时，会将一部分力传递给保护胶110，从而减小尖角部分的应力作用，从而降低了晶圆100减薄过程中晶圆100破损的概率。
55.在一些实施例中，在形成保护胶110的工艺步骤中，形成绕边缘区104一圈连续的保护胶110，即，通过控制晶圆100旋转及喷涂保护胶材料相配合，以形成环绕边缘区104连续一圈的保护胶110，通过形成环绕边缘区104连续一圈的保护胶110，从而将第一面101与第一切面107之间形成的尖角及第一切面107与第二切面108之间形成的尖角完全包裹，从而将这两处尖角全部保护，从而减小尖角部分的应力作用，从而降低了晶圆100减薄过程中晶圆100破损的概率。
56.在另一些实施例中，在形成保护胶110的工艺步骤中，形成绕边缘区104一圈且间隔设置的多个保护胶110，即，通过控制晶圆100旋转及喷涂保护胶材料配合，以形成环绕边缘区104一圈但相互间隔的多个保护胶110，通过间隔设置的多个保护胶110同样可以保护第一面101与第一切面107之间形成的尖角及第一切面107与第二切面108之间形成的尖角，通过减小尖角部分的应力作用，降低了晶圆100减薄过程中晶圆100破损的概率。
57.第一面101具有径向方向，在沿径向方向上，保护胶110的宽度小于或等于1.5mm。
58.具体的，径向方向即沿第一面101的几何中心点向第一面101的边缘延伸的方向，以第一面101为圆形为例，径向方向即从圆心向圆边的方向。
59.保护胶110的宽度小于或等于1.5mm，例如1.4mm、1.3mm或者1.2mm等，通过限制保护胶110的范围从而限定保护胶110保护的范围，从而减小保护胶110对后续形成半导体结构性能的影响，当保护胶110沿径向方向的宽度大于1.5mm时，可能会造成保护胶110覆盖的面积过大，从而影响后续形成的半导体结构性能。
60.在一些实施例中，在沿第一面101的径向方向上，保护胶110的宽度可以还与切边处理后形成的第二切面108的宽度有关，当保护胶110的宽度大于第二切面108的宽度时，保护胶110覆盖第一面101与第一切面107之间形成的尖角，从而减小尖角部分的应力作用，从而降低了晶圆100减薄过程中晶圆100破损的概率。
61.在一些实施例中，在垂直于中心区103的第一面101的方向上，保护胶110远离第一面101的底面与中心区103的第一面101之间的距离为30μm～200μm，参考图3，保护胶110远离第一面101的底面与中心区103的第一面101之间的距离为在垂直于第一面101的方向上，第一切面107的高度，可以理解的是，第一切面107的高度可以依据减薄晶圆100后需要的晶圆100的厚度进行设置。
62.当保护胶110远离第一面101的底面与中心区103的第一面101之间的距离小于30μm即，在垂直于晶圆100表面的方向上，减薄后剩余的晶圆100的厚度小于30μm，当剩余的晶圆100的厚度小于30μm可能会出现在后续封装晶圆100的过程中晶圆100破碎，导致后续进行封装晶圆100处理的过程中晶圆100难以封装或者封装良率降低；当保护胶110远离第一面101的底面与中心区103的第一面101之间的距离大于200μm时，即，在垂直于晶圆100表面
的方向上，减薄后剩余的晶圆100的厚度较厚，可能会导致后续封装晶圆100增加封装成本，且剩余的晶圆100的厚度过厚也不利于后续堆叠或tsv工艺的进行。
63.在一些实施例中，在垂直于中心区103的第一面101的方向上，保护胶110顶面与中心区103的第一面101之间的距离为50μm～250μm。
64.当保护胶110顶面与中心区103的第一面101之间的距离小于50μm时，在垂直于第一面101的方向上，第一面101与第一切面107之间形成的尖角与保护胶110之间的距离小于50μm，保护胶110可以吸收的应力作用有限，不能很好的保护第一面101与第一切面107之间形成的尖角，当后续减薄晶圆100产生震动时，第一面101与第一切面107之间形成的尖角还是容易出现破裂，当保护胶110顶面与中心区103的第一面101之间的距离大于250μm时，斜边区105顶面部分的保护胶110容易开裂，会削弱保护胶110吸收应力的作用，且会增加一定的生产成本。
65.参考图4，在一些实施例中，还可以去除掉部分不需要的保护胶110。
66.需要说明的是，在形成保护胶110的过程中，由于保护胶110并未被固化，故保护胶110具有一定的流动性，故保护胶110还会覆盖至晶圆100的第二面102，然而覆盖第二面102的部分保护胶110是可以去除的。
67.可以理解的是，部分不需要的保护胶110是第二切面108与第二面102之间的保护胶110，在一些实施例中，后续晶圆100减薄前，会将第二切面108与第二面102之间的晶圆100去除，由于保护胶110的材料特性具有一定的机械强度，为加快减薄晶圆100的速率先将部分不需要的保护胶110去除。
68.在一些实施例中，保护胶110的材料为热固性酚醛树脂，去除保护胶110的材料可以是丙酮或者酒精等有机溶剂，通过将晶圆100的第二面102放置在承载台上，利用喷嘴装置向边缘区104的第一面101喷涂丙酮或酒精等有机溶剂，以将部分不需要的保护胶110去除。
69.可以理解的是，去除部分保护胶110的过程可以是将晶圆100放置在承载台上，通过承载台旋转带动晶圆100旋转，从而通过喷涂有机溶剂的方式将部分不需要的保护胶110去除。
70.参考图5，将晶圆100的第一面101放置在承载台上，通过第二面102朝向第一面101的方向对晶圆100进行减薄处理。
71.减薄晶圆100的方法可以是机械研磨、化学腐蚀或化学机械平坦化等，以机械研磨为例，对晶圆100的第二面102先进行粗磨后进行精磨，粗磨可以减少研磨的时间，以达到快速减薄晶圆100的目的，精磨可以减小粗磨后的粗糙度，以达到晶圆100表面粗糙度的要求。
72.在进行研磨的过程中，不可避免的晶圆100会发生震动，晶圆100震动会导致晶圆100受力，通过保护胶110可以吸收部分应力作用，从而减小第一面101与第一切面107之间形成的尖角及第一切面107与第二切面108之间形成的尖角上受到的应力作用，通过减小尖角部分的应力作用，降低了晶圆100减薄过程中晶圆100破损的概率。
73.参考图6，将晶圆100减薄至所需厚度，晶圆100减薄后可以提高晶圆100的散热效率，随着芯片结构越来越复杂，集成度越来越高，晶体管的数量增加，薄的晶圆100更利于热量从晶圆100导出，晶圆100减薄后还可以减小后续形成的芯片的封装面积，减少芯片的内部应力等。
74.可以理解的是，当在垂直于中心区103的第一面101的方向上，第二切面108与平坦区106的第一面101之间的距离为30μm～200μm时，例如200μm时，减薄后去除部分第一面101与第二切面108之间的晶圆100，故减薄后形成的晶圆100的厚度可以小于200μm，可以理解的是，减薄后形成的晶圆100的厚度可以根据需求减薄对应的晶圆100厚度。
75.本技术通过在晶圆100的第一面101的边缘区104形成保护胶110，保护胶110覆盖于与第一面101相邻接的部分侧面，在沿第二面102指向第一面101的方向上对晶圆100进行减薄，通过保护胶110吸收部分晶圆100在减薄过程中受到的部分应力作用，从而保护晶圆100，进而降低晶圆100减薄过程中晶圆100破损的概率。
76.本技术另一实施例还提供一种晶圆背面减薄的方法，该晶圆背面减薄的方法与前述实施例大致相同，主要区别包括：本技术实施例不对晶圆进行切边处理，以下将结合附图对本技术另一实施例提供的晶圆背面减薄的方法进行说明，需要说明的是前述实施例相同或相应的部分，可参考前述实施例的相应说明，以下将不做赘述。
77.参考图7，提供晶圆200，晶圆200具有相对的第一面201和第二面202，且晶圆200具有中心区203和边缘区204，边缘区204包围所中心区203。
78.在一些实施例中，边缘区204包括相邻接的斜边区205以及平坦区206，平坦区206位于斜边区205与中心区203之间，且在沿中心区203指向斜边区205的方向上，斜边区205的晶圆200的厚度逐渐减小。
79.参考图8，在第一面201的边缘区204形成保护胶210，保护胶210还覆盖于与第一面201相邻接的部分侧面，且保护胶210顶面高于第一面201。
80.参考图9，去除部分保护胶210，可以将晶圆200的第一面201放置在承载台上，通过承载台旋转带动晶圆200旋转，通过涂抹有机溶剂的方式将不需要的部分保护胶210去除。
81.参考图10，将晶圆200的第一面201放置在承载台上，通过第二面202朝向第一面201的方向对晶圆200进行减薄处理。
82.参考图11，将晶圆200减薄至所需厚度，可以理解的是，在减薄晶圆200的过程中，晶圆200的边缘区204的弧形边缘及第二面202之间会形成尖角，尖角部分容易出现破损断裂的情况，通过保护胶210将尖角部分保护起来，在减薄晶圆200的过程中，通过保护胶210吸收部分形成的尖角上受到的应力，从而提高晶圆200的抗应力能力，进而提高晶圆200减薄过程中晶圆200破损的概率。
83.本技术实施例通过在晶圆200的第一面201的边缘区204形成保护胶210，保护胶210覆盖与第一面201相邻接的部分侧面，在沿第二面202指向第一面201的方向上对晶圆200进行减薄，通过保护胶210吸收部分晶圆200在减薄过程中受到的部分应力作用，从而保护晶圆200，进而降低晶圆200减薄过程中晶圆200破损的概率。
84.本技术还提供一种晶圆结构，包括如上述晶圆背面减薄的方法部分步骤或者全部步骤形成的晶圆结构。
85.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本技术的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本技术的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本技术的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本技术的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。