用于处理半导体装置结构的方法和设备制造方法及图纸

本申请涉及一种用于处理半导体装置结构的方法和设备。一种处理装置晶片的方法包括：将牺牲材料涂覆到载体晶片的表面；将所述装置晶片的表面粘附到所述载体晶片的相对表面；通过仅移除所述牺牲材料厚度的一部分来平面化所述牺牲材料的暴露表面；以及平面化所述装置晶片的相对表面。还公开一种晶片组合件。

Methods and equipment for processing semiconductor device structures

The present application relates to a method and device for processing the structure of a semiconductor device. A method of processing device wafer includes: coating sacrificial material on the surface of carrier wafer; adhering the surface of the device wafer to the relative surface of the carrier wafer; flattening the exposed surface of the sacrificial material by removing only a portion of the thickness of the sacrificial material; and flattening the relative surface of the device wafer. A wafer assembly is also disclosed.

【技术实现步骤摘要】
用于处理半导体装置结构的方法和设备优先权要求本申请要求申请日2017年8月18日申请的第No.15/680,461号美国专利申请案“用于处理半导体装置结构的方法和设备(MethodandApparatusforProcessingSemiconductorDeviceStructures)”的权益。
本公开大体上涉及制造半导体装置的方法。更具体地说，所公开的实施例涉及用于处理半导体装置结构的方法和设备，其可增强例如晶片的块状半导体衬底的平面化且减小此类过程的成本。
技术介绍
常规晶片载体系统将工艺晶片(其还可描述为装置晶片)粘合到载体以进行背侧处理，包含对工艺晶片进行大量薄化，此后将工艺晶片与载体分开。然而，为了充分平面化以及薄化粘合到载体的装置晶片，载体自身在粘合到装置晶片时以及在装置晶片薄化过程期间应呈现足够的平面度，以便充当参考面且防止经薄化装置晶片平面度的不可接受的偏差。虽然已知呈半导体和玻璃材料两个形式的载体，但当前优选在呈载体晶片形式的半导体(一般是硅)载体粘合到装置晶片之后以及在装置晶片薄化之前平面化所述半导体载体。此优选很大程度上归因于能够使用可随后用于薄化和平面化装置晶片的同一设备来平面化半导体载体晶片。相比之下，归因于玻璃载体的不同材料特性，必须使用不同设备且尤其是用于接触玻璃的工具元件来平面化玻璃载体。然而，使用半导体或玻璃材料的载体晶片的显著缺点是载体晶片在其平面化期间所需的薄化。通常为至少约20μm到不超过约30μm的此类薄化将载体的再次使用限制于相对少的次数，此后，经薄化载体晶片的结构刚度在处理期间不足以支撑装置晶片。这时，所述载体晶片必须被舍弃且用另一载体晶片替换。因此，现代现有技术半导体厂中处理的大量装置晶片每年会产生用于载体晶片的至少数十万美元的成本。
技术实现思路
本公开的实施例可表征为一种处理装置晶片的方法，所述方法包括：将牺牲材料涂覆于载体晶片的表面；将所述装置晶片的表面粘附到所述载体晶片的相对表面；通过仅移除所述牺牲材料的厚度的一部分来平面化所述牺牲材料的暴露表面；以及平面化所述装置晶片的相对表面。本公开的另一实施例可表征为一种处理装置晶片的方法，其包括在不移除载体晶片材料的情况下平面化粘合到装置晶片的载体晶片的暴露表面，以及从装置晶片的暴露表面处减小装置晶片的厚度，且在减小厚度之后平面化所述装置晶片的暴露表面。本公开的另一实施例可表征为一种晶片组合件，其包括：载体晶片，其在其表面上具有大体上均匀的牺牲材料涂层；以及装置晶片，其粘合到所述载体晶片的未涂布的相对表面。本公开的又一实施例可表征为一种晶片组合件，其包括：载体晶片，其具有未涂布任何材料的暴露表面；以及厚度低于约100μm的装置晶片，其粘合到所述载体晶片的相对表面，所述装置晶片在其与所述载体晶片相对的暴露表面上呈现低于约8μm的总厚度变化。附图说明尽管本公开利用确切地指出且清楚地主张特定实施例的权利要求进行总结，但本公开范围内的实施例的各种特征和优势可在结合附图阅读时从以下描述更轻松地确定，在附图中：图1是根据本公开的实施例的处置半导体装置晶片的过程中的第一阶段的侧面横截面侧视图；图2是处置半导体装置晶片的过程中的第二阶段的侧面横截面图；图3是处置半导体装置晶片的过程中的第三阶段的侧面横截面图；图4是处置半导体装置结构的过程中的第四阶段的侧面横截面图；图5是处置半导体装置结构的过程中的第五阶段的侧面横截面图；图6是处置半导体装置结构的过程中的第六阶段的侧面横截面图；以及图7是处置半导体装置结构的过程中的第七阶段的侧面横截面图。具体实施方式本公开中呈现的图解并非意指任何特定晶片、晶片组合件、处置半导体装置结构、系统或其组件的过程中的动作的实际视图，而是仅为用于描述说明性实施例的理想化表示。因此，各图未必按比例绘制。本公开的实施例大体上涉及用于处理半导体装置晶片的方法和设备，其可增强此类晶片在薄化之后的平面度以及降低薄化过程的成本。更具体地说，本公开的实施例涉及涂覆到载体晶片的表面的牺牲材料的使用，所述表面与待粘合到装置晶片以在粘合到所述装置晶片之后在研磨薄化和平面化过程期间支撑所述装置晶片的表面相对。在装置晶片粘合到载体晶片之后移除牺牲材料的厚度的一部分以平面化载体晶片上临时的牺牲材料。接着薄化和平面化装置晶片，从载体晶片移除牺牲材料，且装置晶片与载体晶片脱粘。如本文所使用，术语“装置晶片”意指且包含块状衬底，其包括一或多种半导体材料且易于通过从晶片移除半导体材料进行薄化以实现较小厚度。此类衬底可配置为常规圆形晶片、其它块状衬底或此类晶片或块状衬底的片段。装置晶片可包括半导体裸片位点阵列，其可单分为个别裸片或较大晶片片段。在根据本公开的实施例进行处理之前，装置晶片的作用表面上可制造有集成电路，且在其上可放置有且任选地包封有额外裸片或裸片叠层。预期本公开的实施例尤其适合于结合常规圆形硅晶片实施，但本公开不限于此。如本文所使用，术语“载体晶片”意指且包含玻璃或其它合适材料的半导体衬底，其呈现足够的刚度和与待粘合的装置晶片兼容的热膨胀系数(CTE)，且支撑所述装置晶片以进行薄化和平面化。尽管并非必需，但预期载体晶片将在大小和形状上大体上对应于装置晶片的大小和形状。如本文所使用，术语“牺牲材料”意指且包含可易于涂覆到载体晶片的表面且将在应力的施加下粘附到所述表面上以便通过设备移除其一部分的材料，所述设备例如用于薄化和平面化粘合到其上的晶片研磨和/或化学机械平面化工具。此类材料还呈现足够的硬度和结构完整性以便在施加的此类应力下以及以后维持表面构形的完整性、足够的限定和平面度。正性和负性光致抗蚀剂、旋涂式电介质(SOD)材料、抗反射涂层(ARC)材料和其它材料，例如氧化硅和氮化硅，是合适的牺牲材料的非限制性实例。光致抗蚀剂和SOD材料可通过常规旋涂技术进行涂覆。ARC材料以及其它氧化物和氮化物可通过化学气相沉积涂覆，包含低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子体增强式化学气相沉积(PECVD)。牺牲材料可涂覆到例如约15μm到约30μm的厚度。如本文所使用，术语“涂覆”意指且包含物理涂覆牺牲材料以及当场形成牺牲材料。参考图1，半导体或玻璃材料的载体晶片100的侧面横截面立面包含已涂覆到载体晶片的表面104的牺牲材料102。参考图2，可倒置载体晶片100，将粘合材料204涂覆到表面106，且通过粘合材料204将装置晶片200的表面202(例如作用表面)粘合到表面106以形成工序内晶片组合件300，其中装置晶片200的表面206待薄化和平面化。粘合材料204可包括例如经调配以临时粘附到载体晶片100且将所述载体晶片固定到装置晶片200的聚合物材料。所述材料可大体上无空隙和污染，呈现平面度公差且提供翘曲控制，呈现应力吸收特性，耐受例如从约20℃到约320℃的过程温度，且呈现针对半导体制造中、且尤其是背侧处理中所用的广泛范围的液体和反应剂的化学抗性。粘合材料204的选择可考虑晶片材料和类型、装置类型和灵敏度、支撑载体类型、粘合条件、工艺条件、脱粘条件以及残余物和清理问题。粘合材料204可包含低温蜡、烃寡聚物和聚合物、改性丙烯酸酯、改性环氧树脂、改性硅酮和高温热固性塑料或热固性塑料。粘合材料204可通过例如旋涂涂覆为液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理装置晶片的方法，所述方法包括：将牺牲材料涂覆到载体晶片的表面；将所述装置晶片的表面粘附到所述载体晶片的相对表面；通过仅移除所述牺牲材料厚度的一部分来平面化所述牺牲材料的暴露表面；以及平面化所述装置晶片的相对表面。

【技术特征摘要】
2017.08.18 US 15/680,4611.一种处理装置晶片的方法，所述方法包括：将牺牲材料涂覆到载体晶片的表面；将所述装置晶片的表面粘附到所述载体晶片的相对表面；通过仅移除所述牺牲材料厚度的一部分来平面化所述牺牲材料的暴露表面；以及平面化所述装置晶片的相对表面。2.根据权利要求1所述的方法，其中平面化所述装置晶片的所述相对表面包括将所述装置晶片的初始厚度从至少700μm减小到小于100μm。3.根据权利要求1所述的方法，其中将牺牲材料涂覆到载体晶片的表面包括将牺牲材料涂覆到介于约15μm与约30μm之间的厚度。4.根据权利要求3所述的方法，其中仅移除所述牺牲材料的厚度的一部分包括移除介于约12μm与约15μm之间的所述厚度。5.根据权利要求1所述的方法，其中将牺牲材料涂覆到载体晶片的表面包括涂覆光致抗蚀剂、旋涂式电介质SOD材料、抗反射涂层ARC材料、氧化硅材料或氮化硅材料中的至少一种。6.根据权利要求1所述的方法，其中将牺牲材料涂覆到载体晶片的表面包括将牺牲材料涂覆到包括半导体材料或玻璃材料的晶片。7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：将所述装置晶片的所述相对表面固定到支撑件；从所述装置晶片移除所述载体晶片；以及从所述装置晶片单分半导体裸片。8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括在从所述装置晶片移除所述载体晶片之前移除所述载体晶片的所述表面上的任何剩余的牺牲材料。9.根据权利要求7所述的方法，其中将所述装置晶片的所述相对表面固定到支撑件包括将所述装置晶片的所述相对表面粘附到由膜框架支撑的膜。10.根据权利要求1所述的方法，其中平面化装置晶片的相对表面包括将所述装置晶片的所述相对表面平面化到介于约3μm与约8μm之间的总厚度变化TTV。11.一种处理装置晶片的方法，其包括：平面化粘合到装置晶片的载体晶片的暴露表面而不从所述载体晶片移除材料；以及从所述装置晶片的暴露表面处减小所述装置晶片的厚度，且在已减小所述厚度之后平面化所述装置晶片的暴露表面。12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：在将所述装置晶片粘合到所述载体晶片之前，将牺牲材料涂覆到所述载体晶片的表...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·M·贝利斯，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US