硅片背面减薄技术研究

硅片背面磨削减薄工艺中,机械磨削使硅片背面产生损伤,导致表面粗糙,且发生翘曲变形.分别采用粗磨、精磨、精磨后抛光和精磨后湿法腐蚀等四种不同背面减薄方法对15.24cm(6英寸)硅片进行了背面减薄,采用扫描电子显微镜对减薄后的硅片表面和截面形貌进行了表征,用原子力显微镜测试了硅片表面的粗糙度,用翘曲度测试仪测试了硅片的翘曲度.结果表明,经过粗磨与精磨后的硅片存在机械损伤,表面粗糙且翘曲度大,粗糙度分别为0.15和0.016 μm,翘曲度分别为147和109 μm;经过抛光和湿法腐蚀后的样品无表面损伤,粗糙度均小于0.01 μm,硅片翘曲度低于60 μm.     

用于3D封装的带TSV的超薄芯片新型制作方法

提出了一种应用于3D封装的带有硅通孔(TSV)的超薄芯片的制作方法。具体方法为通过刻蚀对硅晶圆打孔和局部减薄,然后进行表面微加工,最后从硅晶圆上分离出超薄芯片。利用两种不同的工艺实现了TSV的制作和硅晶圆局部减薄,一种是利用深反应离子刻蚀(DRIE)依次打孔和背面减薄,另一种是先利用KOH溶液湿法腐蚀局部减薄,再利用DRIE刻蚀打孔。通过实验优化了KOH和异丙醇(IPA)的质量分数分别为40%和10%。这种方法的优点在于制作出的超薄芯片翘曲度相较于CMP减薄的小,而且两个表面都可以进行表面微加工,使集成度提高。利用这种方法已经在实验室制作出了厚50μm的带TSV的超薄芯片,表面粗糙度达到0.02μm,并无孔洞地电镀填满TSV,然后在两面都制作了凸点,在表面进行了光刻、溅射和剥离等表面微加工工艺。实验结果证实了该方法的可行性。     

InP单晶片翘曲度控制技术研究

InP单晶片受热场及机械损伤的作用而产生翘曲形变,这种形变在外延过程中会产生滑移线,也会影响外延层厚度均匀性,最终影响外延质量,因此必须采取措施对InP衬底的翘曲度加以控制.切割工艺是影响晶片翘曲度的关键,但受InP单晶特性及切割工艺自身的限制,InP切片的翘曲度仍保持在一个较高的水平,不能满足高质量外延的要求,需要采取措施进一步降低翘曲度.讨论了用化学腐蚀方法降低InP单晶切片翘曲度,研究了化学腐蚀液的组分、温度及腐蚀去除量对InP单晶片翘曲度的影响,综合工艺的稳定性和实际操作的便利性及晶片翘曲度的实际测试结果,确定了降低InP单晶片翘曲度的适宜工艺.     

芯片强度改进--减薄前划片+等离子包蚀刻

对于目前的多层芯片封装和IC卡, 不仅在组装工艺的提高良品率中要求芯片强度高, 而且在封装之后还要求有更好的使用期限。根据更薄晶圆的要求, 引入了消除晶圆减薄引起损伤的各种应力解除方法, 但在应力解除之后的划片中又引起了机械损伤, 通过这些方法不可能使芯片强度达到最大。因此, 我们开发了一种结合减薄前划片(DBG)的等离子蚀刻的应力解除方法。减薄前已完成划片工序的晶圆可在其底面和划切面同时用氟基蚀刻, 从而消除机械损伤。我们已能够通过比较经历过常规应力解除芯片来确认被改进芯片强度的平均、最小、最大值。可以预期这项技术将被用于提高今后将进一步扩展的IC卡(即信用卡, 身份证)的寿命要求。     

湿法刻蚀应对圆片减薄后翘曲问题的探讨

随着微电子产业的发展,圆片直径越来越大、厚度越来越薄。一些本来不被关注的问题逐渐凸现出来。当150mm、200mm甚至300mm的圆片被减薄到200μm或者200μm以下时,圆片本身的刚性将慢慢变得不足以使其保持原来平整的状态。文章从圆片减薄后产生翘曲的直观表象入手,分析了产生翘曲问题的根本原因,采用湿法刻蚀的方式去除了圆片因减薄形成的背面损伤层,改善了圆片减薄后的翘曲问题。     

硅-硅直接键合后硅片的机械减薄过程北大核心

硅-硅直接键合硅片的机械减薄工艺对器件的性能有很大的影响。采用磨削、化学腐蚀和机械/化学抛光的方法对硅-硅直接键合硅片进行减薄加工,分析了减薄过程中各个工序键合片的平整度、弯曲度和翘曲度变化,并对减薄后硅片的厚度均匀性进行了考察。本次实验最终获得了几何参数良好、厚度满足要求且均匀的晶片。磨削过程会使弯曲度和翘曲度升高,可以通过化学腐蚀的方法降低弯曲度和翘曲度,化学腐蚀过程虽然使平整度升高,但可以通过机械/化学抛光的方法降低平整度。采用该减薄技术对直接键合硅片进行机械减薄具有可行性。     

晶圆减薄过程TTV调整技术研究

晶圆背面减薄是集成电路后封装关键工艺,通过金刚石磨轮的磨削作用,对芯片背面的基体材料-硅材料去除一定的厚度,从而降低芯片厚度,改善芯片的散热效果,有利于后期的封装工艺。主要介绍了在晶圆减薄过程中的关键指标TTV 的影响因素,通过设备自动控制,进行工艺角度调整,能够减小晶圆TTV 值,从而提高晶圆磨削质量。     

CCD热工艺过程的硅片翘曲优化研究

针对光刻线宽均匀性控制问题,研究了硅片翘曲度对光刻线宽均匀性的影响。采用翘曲度测试仪研究热工艺过程中硅片翘曲度的变化。研究结果表明,硅片翘曲度对线宽均匀性产生重要的影响,翘曲度大,则线宽均匀性降低。通过优化栅氧化工艺的升降温速率、进出炉速率,使硅片翘曲度降低,线宽非均匀性由±4%降低到±2%。     

基于晶圆减薄工艺的LT减薄片制备

声表面波(SAW)滤波器因其小型化、低插损及高品质因数(Q)值等性能,已广泛应用于移动通信系统中。钽酸锂(LT)/SiO₂/Si结构克服了传统温度补偿型声表面波(TC-SAW)器件制备工艺难的问题,但需减薄该结构上的LT厚度,而减薄过程会导致晶圆表面有损伤残留,影响器件性能。针对这个问题,该文开展了基于减薄与抛光制备LT减薄片的工艺研究,分析了砂轮目数、砂轮与工作台转速、砂轮进给率等减薄参数对LT晶圆表面损伤的影响,以及抛光压力对损伤的去除效果。研究结果表明,在优化的工艺参数下,减薄抛光后晶圆表面粗糙度为0.187 nm,损伤深度小于1 nm,减薄片制备的TC-SAW谐振器的阻抗图和Smith圆图表明晶圆性能和一致性良好。     

Smart-cut方法制备GeOI材料的Ge表面腐蚀研究

通过H离子注入Ge晶圆退火起泡动力学研究,对实现晶圆Ge在氧化硅上层转移后的Ge表面(GeOI)采用湿法化学腐蚀研究,使其能进一步改善表面质量(即粗糙度),同时去除由于H离子注入Ge所造成的表面非晶层。通过氨水、H2O2、去离子水混合溶液在室温下对被转移Ge层腐蚀,采用原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)检测。实验证实,湿法化学腐蚀方法能显著降低表面粗糙度,并去除制备GeOI过程中所造成的非晶层,从而得到晶格质量完好的表面。