CN108682613A - 半导体晶片的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半导体晶片的处理方法，利用一处理装置进行处理，该处理方法包括如下步骤：S1：将晶片背面朝上放入真空旋转盘上吸附，然后真空旋转盘先以第一速率开始旋转，喷管将光刻胶喷涂在晶片背面上，然后真空旋转盘以第二速率开始旋转，在旋转力的作用下，光刻胶均匀涂覆在晶片背面；S2：然后将晶片进行烘烤，待光刻胶固化粘附在晶片背面后停止烘烤；S3：晶片冷却后，然后将晶片固定在TP盘上，然后陶瓷盘开始旋转正常抛光晶片；S4：待抛光完成后，直接将晶片从TP盘上取出，放入一卡塞中，将承有晶片的卡塞放入显影液中，用显影液将光刻胶溶解掉，从而得到减薄的晶片。

Description

半导体晶片的处理方法
技术领域
本发明涉及半导体晶片制备领域，尤其涉及适用于超薄晶片加工的一种半导体晶片的处理方法。
背景技术
以砷化镓（GaAs）为代表的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料由于其独特的电学性能，在卫星通讯、微波器件、激光器及发光二极管领域有着十分广泛的应用，因此也受到越来越广泛的关注。异质结双极晶体管、高电子迁移率晶体管、LED等器件的制作需要在高质量的衬底表面用分子束外延或者有机金属化合物气相外延技术生长外延结构。在外延后，后续工序将会对外延片进行减薄处理，因为对于应用来说使用的是外延层而非半导体晶片衬底，为降低成本，现在的趋势是晶片越来越薄。
然而，晶片的强度与厚度成正比，当晶片减薄到一定程度，其强度也会相应的降低，晶片在加工过程中容易损坏和碎片，给薄晶片生产加工带来很大的难度；同时，在加工过程中容易造成各种细小的损伤，晶片的质量受到很大的影响。
晶片的加工包括切片、磨边、研磨、抛光及清洗。晶棒从切片开始便会给后续工序留有加工余量，晶片减薄主要在研磨和抛光，因此在研磨后、抛光前对薄晶片的加工就必须要有相关的措施来防止因晶片的厚度低导致晶片强度低从而影响到晶片的加工质量。目前，现有的加工薄晶片的方法有两种，一种是背面“贴膜”；另外一种是背面“上蜡”。但是这两种都有一定的局限性，在生产薄晶片时，“贴膜”这一工序会造成晶片破损，而且，贴膜抛光的晶片表面平整度参数等明显变差，影响产品质量；而背面“上蜡”工艺，首先要将蜡融化后滴在陶瓷盘上，再将晶片贴在滴有蜡的陶瓷盘上，然后将陶瓷盘加热使蜡全部融化，并在晶片上边施加一压力，将晶片紧贴在陶瓷盘上，最后关闭加热，使陶瓷盘冷却，使蜡固化将晶片固定在陶瓷盘上。接着进行抛光，抛光完成后，要将晶片从陶瓷盘上取下，又得将陶瓷盘加热使蜡融化，再用特制的铲子将晶片从陶瓷片上取下，取下后的晶片还需进一步处理，要将背面的蜡清洗干净，再进行最终的清洗，其加工过程工序复杂，而且，在上蜡贴片的过程中，因为蜡融化在陶瓷盘上，然后再将晶片贴在陶瓷盘上，如果是在压片过程中出现气泡，我们无法观察到；另外，如果在上蜡的过程中，空气里细小的颗粒也被粘附在蜡里边，形成凸起；还有在压片过程中，如果压力不均匀，会造成晶片背面蜡冷却固化后也不均匀，上述最终都会对晶片的表面平整度参数有影响，从而导致晶片不合格。“上蜡”工艺在操作过程中，因为要使用特制的铲子将晶片从陶瓷盘上取下，在操作过程中，容易损坏晶片或者划伤晶片。
所以，有必要设计一种新的半导体晶片的处理方法以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不容易损坏晶片或者划伤晶片的半导体晶片的处理方法以解决上述技术问题。
为实现前述目的，本发明采用如下技术方案：一种半导体晶片的处理方法，利用一处理装置进行处理，所述处理装置包括可旋转的一真空旋转盘、一陶瓷盘以及固定于陶瓷盘上方的一TP盘，所述真空旋转盘正上方设置有一喷管，该处理方法包括如下步骤：
S1：将晶片背面朝上放入真空旋转盘上吸附，然后真空旋转盘先以第一速率开始旋转，喷管将光刻胶喷涂在晶片背面上，然后真空旋转盘以第二速率开始旋转，在旋转力的作用下，光刻胶均匀涂覆在晶片背面；
S2：然后将晶片进行烘烤，待光刻胶固化粘附在晶片背面后停止烘烤；
S3：晶片冷却后，然后将晶片固定在TP盘上，然后陶瓷盘开始旋转正常抛光晶片；
S4：待抛光完成后，直接将晶片从TP盘上取出，放入一卡塞中，将承有晶片的卡塞放入显影液中，用显影液将光刻胶溶解掉，从而得到减薄的晶片。
作为本发明的进一步改进，所述第一速率为200RPM~400 RPM。
作为本发明的进一步改进，所述第二速率为1000RPM~1800 RPM。
作为本发明的进一步改进，所述光刻胶选用正胶或者负胶。
作为本发明的进一步改进，S2中，所述烘烤的烘烤温度为40℃-50℃，烘烤时间为1-2min。
作为本发明的进一步改进，所述TP盘采用负泊松比材料制备而成。
本发明可批量加工超薄半导体晶片，所抛光得到的晶片的平整度好、合格率高，有效减少背面贴膜工艺对晶片表面平整度参数的影响；使用此发明所使用的技术方案，可简单快捷的去除背面的粘附层，从实施过程中，明显优于化蜡清洗工艺。
附图说明
图1为本发明所采用的处理装置的第一部分结构示意图。
图2为图1的另一状态图。
图3为本发明所采用的处理装置的第二部分结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
光刻胶又称光致抗蚀剂，它是一种对光敏感的有机化合物，它受紫外光曝光后，在显影液中的溶解度会发生变化，光刻胶按照如何响应紫外光的特性可分为正胶和负胶，正胶曝光前对显影液不可溶，而曝光后变成了可溶的；负胶曝光前对显影液可溶，而曝光后则变成了不可溶的。在本发明中，光刻胶可以选择正胶或者负胶，在本发明的优选实施例中，光刻胶优选负胶。
本发明提出一种半导体晶片的处理方法，采用图1-3所示的处理装置100进行处理，处理装置100包括可旋转的一真空旋转盘110、一陶瓷盘120以及固定于陶瓷盘上方的一TP盘130，所述真空旋转盘正上方设置有一喷管140。在某些实施例中，TP盘采用负泊松比材料制备而成。
该处理方法首先将晶片300背面朝上放入一真空旋转盘110中，然后真空旋转盘110以第一速率开始旋转，喷管130将光刻胶200喷涂在晶片300背面上，然后真空旋转盘110以第二速率开始旋转，在旋转力的作用下，光刻胶200均匀涂覆在晶片300背面，然后将晶片300进行烘烤，待均匀涂覆的光刻胶200固化粘附在晶片300背面后停止烘烤，冷却后，然后将晶片300固定在TP盘130上正常抛光，待抛光完成后，直接将晶片300从TP盘130上取出，放入一卡塞（图上未示出）中，最后将承有晶片300的卡塞放入显影液中，用显影液将光刻胶溶200解掉，从而得到减薄的半导体晶片。
本发明提出的半导体晶片的处理方法，可批量生产超薄半导体晶片，有效减少背面贴膜工艺对晶片表面平整度参数的影响；可有效减少背面上蜡工艺的工序步骤，简化生产流程，并避免使用铲子铲取晶片，造成晶片不必要的损坏和划伤，另外还可避免上蜡工艺贴片时可能会产生不可观察的气泡，及细小颗粒粘附在晶片背面，从而提高晶片的成品率。使用此发明所使用的技术方案，可简单快捷的去除背面的粘附层，从实施过程中，明显优于化蜡清洗工艺。
本发明所述晶片为145um-300um厚度的晶片，以2寸、4寸为例，2寸每组20片，4寸每组9片。
实施例1。
首先取4组2寸研磨后的晶片测厚，备用；将晶片背面朝上，放置于处理装置100的真空旋转盘110上；首先真空旋转盘110以转速200 RPM（转每分）或300 RPM（转每分）的低转速旋转，喷管140将光刻胶200喷涂在晶片300背面上，然后真空旋转盘110以1000 RPM开始旋转，在旋转力的作用下，光刻胶200均匀涂覆在晶片300背面；然后将晶片300放置于烘箱中烘烤，烘烤温度为40℃或45℃，烘烤时间为1min或1.5min，待均匀涂覆的光刻胶200固化粘附在晶片300背面后停止加热，冷却后，然后将晶片300固定在TP盘130上开始正常抛光，待抛光完成后，直接将晶片300从TP盘130上取出，放入一卡塞（图上未示出）中，最后将承有晶片300的卡塞放入显影液中，用显影液将光刻胶200溶解掉，晃动20S-30s，然后取出，立即冲水，冲水时间40S-60S，即得到减薄的半导体晶片。
实施例2。
首先取4组4寸研磨后的晶片测厚，备用；将晶片背面朝上，放置于处理装置100的真空旋转盘110上；真空旋转盘110以转速400 RPM或500 RPM的低转速旋转，喷管130将光刻胶200喷涂在晶片300背面上，然后真空旋转盘110以1000 RPM开始旋转，在旋转力的作用下，光刻胶200均匀涂覆在晶片300背面；然后将晶片300放置于烘箱中烘烤，温度50℃，时间2min，待均匀涂覆的光刻胶200固化粘附在晶片300背面后停止加热，冷却后，然后将晶片300固定在TP盘130上开始正常抛光，待抛光完成后，直接将晶片300从TP盘130上取出，放入一卡塞（图上未示出）中，最后将承有晶片300的卡塞放入显影液中，用显影液将光刻胶200溶解掉，晃动20S-30s，然后取出，立即冲水，冲水时间40S-60S，即得到减薄的半导体晶片。
表1 减薄的晶片参数检测数据。
2寸 第一组 第二组 第三组 第四组
粗糙度Ra(nm) 0.2 0.21 0.19 0.23
厚度变化量（um) 2.8 3.1 2.9 3.2
测试合格率 100% 100% 100% 100%
晶片厚度（um) 198 203 201 206
4寸 第一组 第二组 第三组 第四组
粗糙度Ra(nm) 0.2 0.21 0.19 0.23
厚度变化量（um) 3.2 3.1 3 3.2
测试合格率 100% 100% 100% 100%
晶片厚度（um) 297 302 298 304
从上述检测结果可知，采用本发明的处理方法，所处理得到的晶片的平整度好、合格率高，达到了预期的效果。
其原因在于：本发明有效减少背面上蜡工艺的工序步骤，简化生产流程，并避免使用铲子铲取晶片，造成晶片不必要的损坏和划伤，另外还可避免上蜡工艺贴片时可能会产生不可观察的气泡，及细小颗粒粘附在晶片背面，从而提高晶片的平整度和合格率。
本发明可批量加工超薄半导体晶片，所抛光得到的晶片的平整度好、合格率高，有效减少背面贴膜工艺对晶片表面平整度参数的影响；使用此发明所使用的技术方案，可简单快捷的去除背面的粘附层，从实施过程中，明显优于化蜡清洗工艺。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims (6)

1.一种半导体晶片的处理方法，其特征在于：利用一处理装置进行处理，所述处理装置包括可旋转的一真空旋转盘、一陶瓷盘以及固定于陶瓷盘上方的一TP盘，所述真空旋转盘正上方设置有一喷管，该处理方法包括如下步骤：
S1：将晶片背面朝上放入真空旋转盘上吸附，然后真空旋转盘先以第一速率开始旋转，喷管将光刻胶喷涂在晶片背面上，然后真空旋转盘以第二速率开始旋转，在旋转力的作用下，光刻胶均匀涂覆在晶片背面；
S2：然后将晶片进行烘烤，待光刻胶固化粘附在晶片背面后停止烘烤；
S3：晶片冷却后，然后将晶片固定在TP盘上，然后陶瓷盘开始旋转正常抛光晶片；
S4：待抛光完成后，直接将晶片从TP盘上取出，放入一卡塞中，将承有晶片的卡塞放入显影液中，用显影液将光刻胶溶解掉，从而得到减薄的晶片。
2.根据权利要求1 所述的半导体晶片的处理方法，其特征在于：所述第一速率为200RPM~400 RPM。
3.根据权利要求1 所述的半导体晶片的处理方法，其特征在于：所述第二速率为1000RPM~1800 RPM。
4.根据权利要求1 所述的半导体晶片的处理方法，其特征在于：所述光刻胶选用正胶或者负胶。
5.根据权利要求1 所述的半导体晶片的处理方法，其特征在于：S2中，所述烘烤的烘烤温度为40℃-50℃，烘烤时间为1-2min。
6.根据权利要求1 所述的半导体晶片的处理方法，其特征在于：所述TP盘采用负泊松比材料制备而成。
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Assignee: Guangdong lead Microelectronics Technology Co.,Ltd.

Assignor: FIRST SEMICONDUCTOR MATERIALS Co.,Ltd.

Contract record no.: X2023990000449

Denomination of invention: Processing methods for semiconductor chips

Granted publication date: 20210226

License type: Common License

Record date: 20230505

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