一种双面晶圆化镀工艺制造技术

本发明专利技术属于半导体工艺领域，具体涉及一种双面晶圆化镀工艺，具体步骤包括晶圆正面保护、晶圆背面研磨、背面研磨层的腐蚀和清洗、去除正面保护、背面种子层金属的生长和双面化学镀，本发明专利技术提出的双面同时化镀工艺，在镀覆金属层时过程不需外加电源驱动，且具有均镀能力好的优点，不管晶圆表面的结构多么复杂，镀层厚度很均匀，镀层外观良好，晶粒细小，无孔，耐蚀性好；2.且双面同时化镀的方式可以减少整个产品的制作周期，在一定程度上可以节约成本；3.并且由于同时进行同一种金属化的工艺，可以实现正反面金属的热应力平衡。实现正反面金属的热应力平衡。实现正反面金属的热应力平衡。

【技术实现步骤摘要】
一种双面晶圆化镀工艺


[0001]本专利技术属于半导体工艺领域，具体涉及一种双面晶圆化镀工艺。

技术介绍

[0002]在半导体集成电路生产的环节中，由于从半导体晶圆厂出厂的晶圆表层金属只能是铝或者铜，随着半导体封装技术小型化、高密度化之进展，在后续倒装（FlipChip）、芯片级封装（WLCSP）等先进封装工艺中，则必须要在晶圆的铝或铜电极焊盘上制作粘结性好、可焊接的金属，以金属Pad与锡球之接合为目的表面化学镀则是不可或缺的一项制程，即正面金属化被称之为UBM（UnderBumpMetal）或FSM（FrontSideMetal/正面金属）。
[0003]化学镀亦称为无电极电镀，特点是利用基板表面的金属与电解液之间的电位差，自然自发性产生电化学反应，不须外加电极及电流，优点是可达成选择性成长，只会在有金属的部分产生反应，只有绝缘体的部分完全不会反应，因此不须黄光图案即可形成电镀区域图案分布由于背面金属化（BM）是功率半导体的一个重要组成部份。它有二方面功能:一方面是较大电流的通路,另一方面它又是晶体管集电结所产生的大量热量传递散热的通路。高质量的背面金属化,可以显著改善功率器件的电学特性和热学性质,对于功率晶体管的热疲劳寿命的提高,具有特别重要的意义。
[0004]针对功率半导体芯片生产中FSM（正面金属）和BM（背面金属）两个工序，业内大都是在晶圆为厚片时先以化学镀的方式做FSM（正面金属），在晶圆的表面焊盘上镀上一层镍（钯）金，然后再对晶圆背面进行减薄，待达到需求厚度时在背面通过电镀或蒸镀的方式做BM（背面金属），另外有一些方式是通过双面电镀的方式分步骤的实现，先进行正面电镀再减薄后进行背面电镀。该方式由于是分前后顺序分别进行正反面的金属化工艺，而且由于正反面金属的差异，容易引起正反面热应力的变化较大，形成较大的晶圆翘曲，由于金属化工艺时间较长，随着表面金属厚度增加时，两面分开沉积金属的流程就会耗费比较多的工时，增加产品的生产周期。因此有人提出了双面同时电镀的方式，可以解决两面沉积的金属不一致的问题，如公告号CN113718308A提供的一种晶圆双面电镀装置及工艺，其可以减少正反面分开表面金属化的时间长的缺点，但电镀的方式，对设备本身要求较高，需要设计专门的电镀装置，通过正负电极通入电流实现镀层在晶圆表面的沉积。

技术实现思路

[0005]针对上述存在的问题，本专利技术克服上述缺陷，现提出一种双面化镀的工艺，可同时实现正面和背面金属化，节省工序时间并且无须电极装置。本专利技术的技术解决方案是：本专利技术提供一种双面晶圆化镀工艺，包括如下具体步骤，步骤一：晶圆正面保护，采用研磨胶带和键合玻璃的方式对其进行正面保护；步骤二：晶圆背面研磨，采用整面式减薄、带边缘支撑环的太古减薄方式或边缘阶梯结构的减薄方式对其进行研磨减薄；步骤三：背面研磨层的腐蚀和清洗,晶圆减薄后，通过进入化学品槽内浸泡或者在
旋转中流入化学品对表面的研磨层进行腐蚀并清洗，去除表面的损伤层和污染物；步骤四：去除正面保护，其中对于正面贴有研磨胶带的减薄片，通过高温或UV照射的方式，降低胶带粘性后，可以通过机械或人工的方法，直接撕掉表面的正面保护膜，对于正面使用键合玻璃方式的减薄片，通过激光或者UV以及高温方式使得键合胶失效后，揭开玻璃并去除键合胶；步骤五：背面种子层金属的生长，在背面沉积用于化镀的初始金属，该金属的最外层须与正面焊盘的金属元素一致；步骤六：双面化学镀, 在背面种子层金属完成后，将晶圆放进耐化学腐蚀的晶舟，进入化学镀设备，分别经过表面除油和化学酸洗工艺后，去除表面的沾污和氧化层后，进入化学镀的工艺槽体内，进行双面同时化学镀的工艺。
[0006]本专利技术的进一步改进在于：所述步骤一中，采用研磨胶带进行正面保护时，在晶圆的正面使用机械滚轮的方式均匀地粘贴一张减薄胶带，用于保护晶圆表面的焊盘在后续的减薄等工艺中不被污染。
[0007]本专利技术的进一步改进在于：所述步骤一中，采用键合玻璃进行正面保护时，在晶圆的表面涂敷一层液态键合胶，再贴上一片玻璃，最后通过紫外或者高温烘烤的方式使得键合胶固化，使得玻璃粘合在晶圆表面，用于保护晶圆表面的焊盘在后续的减薄等工艺中不被污染。
[0008]本专利技术的进一步改进在于：所述步骤二中，采用整面式减薄方式时，在晶圆表面保护好后，将晶圆放到自动减薄设备内，对晶圆的背面整面式进行机械研磨减薄，最终的减薄厚度达到工艺要求。
[0009]本专利技术的进一步改进在于：所述步骤二中，当晶圆厚度低于100um时，此时硅晶圆的机械强度很弱，在正面没有键合玻璃支撑时，则采用太古减薄方式，在晶圆的背面边缘留一圈支撑的硅衬底作为支撑。
[0010]本专利技术的进一步改进在于：所述步骤五中，在金属沉积时，采用电子枪加热金属使其蒸发的方式，对清洗完的表面进行金属的蒸镀。
[0011]本专利技术的进一步改进在于：蒸镀的金属采用单纯的一层Al或者是Ti和Cu两层金属或者Ti/Ni/Al三层金属。
[0012]本专利技术的进一步改进在于：所述步骤五中，金属沉积时，使用氩原子轰击金属表面使其溅射的方式，分别在不同的腔体内往清洗完的晶圆表面溅射Ti和Cu，或者Ti、TiN和Al。
[0013]本专利技术的进一步改进在于：所述步骤六中，在进行双面同时化学镀的工艺时，在焊盘的表面和背面金属上继续沉积后续封装工艺所需要的镍钯金金属或者镍金金属。
[0014]本专利技术的有益效果是：1. 本专利技术提出的双面同时化镀工艺，在镀覆金属层时过程不需外加电源驱动，且具有均镀能力好的优点，不管晶圆表面的结构多么复杂，镀层厚度很均匀，镀层外观良好，晶粒细小，无孔，耐蚀性好；2.且双面同时化镀的方式可以减少整个产品的制作周期，在一定程度上可以节约成本；3.并且由于同时进行同一种金属化的工艺，可以实现正反面金属的热应力平衡。
附图说明
[0015]图1是本专利技术晶圆正面保护示意图；
图2是本专利技术背面减薄示意图；图3是本专利技术中太古减薄示意图；图4是本专利技术中腐蚀层示意图；图5是本专利技术中去除正面保护示意图；图6是本专利技术中背面金属示意图；图7是本专利技术中双面化镀金属示意图；其中： 1
‑
表面保护层，2
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表面焊盘，3
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衬底，4
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背面减薄层，5
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腐蚀层，6
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键合玻璃，7
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背面金属，8
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双面化镀金属。
[0016]具体实施方式
[0017]为了加深对本专利技术的理解，下面将结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不对本专利技术的保护范围构成限定。
[0018]实施例1：本实施例提供的一种双面晶圆化镀工艺，包括如下具体步骤，步骤一：晶圆正面保护，采用研磨胶带对其进行正面保护，采用研磨胶带进行正面保护时，在晶圆的正面使用机械滚轮的方式均匀地粘贴一张减薄胶带，用于保护晶圆表面的焊盘在后续的减薄等工艺中不被污染；步骤二：晶圆背面研磨，采用整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双面晶圆化镀工艺，其特征在于：包括如下具体步骤，步骤一：晶圆正面保护，采用研磨胶带和键合玻璃的方式对其进行正面保护；步骤二：晶圆背面研磨，采用整面式减薄、带边缘支撑环的太古减薄方式或边缘阶梯结构的减薄方式对其进行研磨减薄；步骤三：背面研磨层的腐蚀和清洗,晶圆减薄后，通过进入化学品槽内浸泡或者在旋转中流入化学品对表面的研磨层进行腐蚀并清洗，去除表面的损伤层和污染物；步骤四：去除正面保护，其中对于正面贴有研磨胶带的减薄片，通过高温或UV照射的方式，降低胶带粘性后，可以通过机械或人工的方法，直接撕掉表面的正面保护膜，对于正面使用键合玻璃方式的减薄片，通过激光或者UV以及高温方式使得键合胶失效后，揭开玻璃并去除键合胶；步骤五：背面种子层金属的生长，在背面沉积用于化镀的初始金属，该金属的最外层须与正面焊盘的金属元素一致；步骤六：双面化学镀, 在背面种子层金属完成后，将晶圆放进耐化学腐蚀的晶舟，进入化学镀设备，分别经过表面除油和化学酸洗工艺后，去除表面的沾污和氧化层后，进入化学镀的工艺槽体内，进行双面同时化学镀的工艺。2.根据权利要求1所述的一种双面晶圆化镀工艺，其特征在于：所述步骤一中，采用研磨胶带进行正面保护时，在晶圆的正面使用机械滚轮的方式均匀地粘贴一张减薄胶带，用于保护晶圆表面的焊盘在后续的减薄等工艺中不被污染。3.根据权利要求1所述的一种双面晶圆化镀工艺，其特征在于：所述步骤一中，采用键合玻璃进行正面保护时，在晶圆的表面涂敷一...

【专利技术属性】
技术研发人员：周曙华，李旻姝，蒋雪娇，汪智灵，
申请(专利权)人：浙江萃锦半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：