CN115881525A - 一种超薄晶圆及柔性芯片制备方法及柔性芯片 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种超薄晶圆及柔性芯片制备方法及柔性芯片，所述方法包括：对所述晶圆的晶圆背面进行机械研磨，其中，所述晶圆的晶圆正面设置有保护膜；在所述晶圆的晶圆厚度降低到目标研磨厚度的情况下，将晶圆置入化学腐蚀溶液，以对所述晶圆背面进行化学腐蚀；在化学腐蚀的时长达到预设时长的情况下，对晶圆进行划片，得到多颗芯片，并将各颗芯片转移到临时衬底上；对所述芯片进行反应离子刻蚀，以将所述芯片的芯片厚度降低到目标厚度；将所述芯片转印到柔性衬底，得到柔性芯片。本公开实施例实现最大限度地降低芯片厚度，不削弱器件的正常性能，并且能够有效消除前序机械磨削在材料内引入的损伤，削弱超薄芯片的残余应力，减小芯片的翘曲变形。
Description
技术领域
本公开涉及半导体工艺技术领域，尤其涉及一种超薄晶圆及柔性芯片制备方法及柔性芯片。
背景技术
柔性电子器件在人体健康医疗、柔性显示、大型构件结构健康监测等方面都有广泛的应用。超薄芯片(厚度小于50μm)由于具备较低的弯曲刚度而呈现出良好的柔性，是柔性电子器件中进行数据处理、信号传输的核心。对芯片进行超薄化处理还有助于提升芯片散热性能、降低功率芯片导通电阻和导通压降，从而改善芯片整体性能。此外，超薄芯片是实现异质集成、三维集成电路等先进封装形式的重要途径，推动摩尔定律持续发展。现阶段在集成电路制造产线上大多采用机械磨削和化学机械抛光配合的方式进行减薄。但是由于无机半导体材料存在本征硬、脆的特性，精密机械磨削很容易造成芯片在加工过程中出现材料损伤，造成芯片残余应力过大、出现翘曲变形甚至断裂失效。
发明内容
根据本公开的一方面，提供了一种超薄晶圆及柔性芯片制备方法，所述方法包括：
对所述晶圆的晶圆背面进行机械研磨，其中，所述晶圆的晶圆正面设置有保护膜；
在所述晶圆的晶圆厚度降低到目标研磨厚度的情况下，将所述晶圆置入化学腐蚀溶液，以对所述晶圆背面进行化学腐蚀；
在化学腐蚀的时长达到预设时长的情况下，对所述晶圆进行划片，得到多颗芯片，并将各颗芯片转移到临时衬底上；
对所述芯片进行反应离子刻蚀，以将所述芯片的芯片厚度降低到目标厚度；
将所述芯片转印到柔性衬底，得到柔性芯片。
在一种可能的实施方式中，所述对所述晶圆的晶圆背面进行机械研磨，包括：
将所述晶圆置于研磨机工作台上，设置工作台转速为200～300rpm、研磨机砂轮转速为3000～5000rpm、研磨机进给速度为1～4μm/s，以对所述晶圆背面进行粗磨，其中，粗磨中所述研磨机砂轮的目数为300～1200；
在所述晶圆的晶圆厚度降低到粗磨目标厚度的情况下，设置工作台转速为200～400rpm、研磨机砂轮转速为1000～4000rpm、研磨机进给速度为0.2～1μm/s，以对所述晶圆背面进行细磨，将所述晶圆的晶圆厚度降低到所述目标研磨厚度，其中，细磨中所述研磨机砂轮的目数大于或等于6000，
所述粗磨目标厚度大于所述目标研磨厚度。
在一种可能的实施方式中，所述目标研磨厚度为30μm～50μm。
在一种可能的实施方式中，所述化学腐蚀溶液成分为70.0％质量分数的硝酸、99.8％质量分数的乙酸、40.0％质量分数的氢氟酸、水，所述预设时长为2～10分钟。
在一种可能的实施方式中，对所述晶圆进行划片，得到多颗芯片，并将各颗芯片转移到临时衬底上，包括：
在所述晶圆背面粘贴支撑膜，粘贴温度为80～100℃，温度保持时间为1～3分钟；
对所述晶圆正面照射10～40s的紫外线，去除所述晶圆正面的保护膜；
对所述晶圆进行划片，将各颗芯片从所述支撑膜上剥离；
将各颗芯片分别转移到相应的临时衬底，所述临时衬底的衬底材料为具有可逆界面粘附力的薄膜/块体材料。
在一种可能的实施方式中，对所述芯片进行反应离子刻蚀，以将所述芯片的芯片厚度降低到目标厚度，包括：
将所述芯片置入反应离子刻蚀设备的反应腔室中；
在所述反应腔室通入反应气体，并对所述反应腔室施加高压，以在所述反应腔室产生等离子体，实现对所述晶圆背面的刻蚀，其中，所述反应气体流量为20～200mL/min，产生所述射频功率为20～120W，工作气压为8～15pa。
在一种可能的实施方式中，将所述芯片转印到柔性衬底，得到柔性芯片，包括：
在柔性衬底上旋涂一层聚酰亚胺胶；
利用PDMS***将反应离子刻蚀完成后的所述芯片转移到所述柔性衬底；
去除所述PDMS***，得到柔性芯片。
在一种可能的实施方式中，所述芯片的厚度为4μm～6μm。
在一种可能的实施方式中，在对所述晶圆的晶圆背面进行机械研磨之前，所述方法还包括：
在所述晶圆正面设置所述保护膜，以保护所述晶圆正面的电路。
根据本公开的一方面，提供了一种柔性芯片，所述柔性芯片根据所述的超薄晶圆及柔性芯片制备方法得到。
本公开实施例通过对所述晶圆的晶圆背面进行机械研磨，在所述晶圆的晶圆厚度降低到目标研磨厚度的情况下，将所述晶圆置入化学腐蚀溶液，以对所述晶圆背面进行化学腐蚀，进一步降低晶圆的厚度，并且，在化学腐蚀的时长达到预设时长的情况下，对所述晶圆进行划片，得到多颗芯片，并将各颗芯片转移到临时衬底上，对所述芯片进行反应离子刻蚀，以将所述芯片的芯片厚度降低到目标厚度，在进一步降低芯片厚度的基础上，可以消除前序机械磨削在材料内引入的损伤，削弱超薄芯片的残余应力，减小芯片的翘曲变形，通过将所述芯片转印到柔性衬底，得到柔性芯片，本公开实施例通过将机械研磨、化学腐蚀、反应离子刻蚀进行结合，可以在保证不影响芯片有源区的基础上，实现最大限度地降低芯片厚度，不削弱器件的正常性能，并且能够兼容集成电路制造的上下游工艺，在保证生产良率的前提下，有望实现超薄柔性芯片的大规模制造。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的技术方案。
图1示出了根据本公开实施例的超薄晶圆及柔性芯片制备方法的流程图。
图2示出了根据本公开实施例的超薄晶圆及柔性芯片制备方法的流程图。
图3a示出了本公开实施例对晶圆进行机械研磨的示意图。
图3b示出了本公开实施例进行机械研磨的流程示意图。
图4示出了根据本公开实施例的对晶圆背面进行化学腐蚀的示意图。
图5a示出了本公开实施例对晶圆进行划片及转移芯片的示意图。
图5b示出了本公开实施例对芯片进行反应离子刻蚀及转印的示意图。
图6示出了本公开实施例对芯片进行反应离子刻蚀的示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在本公开的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。
另外，为了更好地说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
请参阅图1，图1示出了根据本公开实施例的超薄晶圆及柔性芯片制备方法的流程图。
如图1所示，所述方法包括：
步骤S11，对所述晶圆的晶圆背面进行机械研磨，其中，所述晶圆的晶圆正面设置有保护膜；
步骤S12，在所述晶圆的晶圆厚度降低到目标研磨厚度的情况下，将所述晶圆置入化学腐蚀溶液，以对所述晶圆背面进行化学腐蚀；
步骤S13，在化学腐蚀的时长达到预设时长的情况下，对所述晶圆进行划片，得到多颗芯片，并将各颗芯片转移到临时衬底上；
步骤S14，对所述芯片进行反应离子刻蚀(Reactive ion etching，RIE)，以将所述芯片的芯片厚度降低到目标厚度；
步骤S15，将所述芯片转印到柔性衬底，得到柔性芯片。
本公开实施例通过对所述晶圆的晶圆背面进行机械研磨，在所述晶圆的晶圆厚度降低到目标研磨厚度的情况下，将所述晶圆置入化学腐蚀溶液，以对所述晶圆背面进行化学腐蚀，进一步降低晶圆的厚度，并且，在化学腐蚀的时长达到预设时长的情况下，对所述晶圆进行划片，得到多颗芯片，并将各颗芯片转移到临时衬底上，对所述芯片进行反应离子刻蚀，以将所述芯片的芯片厚度降低到目标厚度，在进一步降低芯片厚度的基础上，可以消除前序机械磨削在材料内引入的损伤，削弱超薄芯片的残余应力，减小芯片的翘曲变形，通过将所述芯片转印到柔性衬底，得到柔性芯片，本公开实施例通过将机械研磨、化学腐蚀、反应离子刻蚀进行结合，可以在保证不影响芯片有源区的基础上，实现最大限度地降低芯片厚度，不削弱器件的正常性能，并且能够兼容集成电路制造的上下游工艺，在保证生产良率的前提下，有望实现超薄柔性芯片的大规模制造。
本公开实施例对步骤S11中对所述晶圆的晶圆背面进行机械研磨的具体实现方式不做限定，对目标研磨厚度的大小不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况及需要实现。
请参阅图2，图2示出了根据本公开实施例的超薄晶圆及柔性芯片制备方法的流程图。
在一种可能的实施方式中，如图2所示，在对所述晶圆的晶圆背面进行机械研磨之前，所述方法还可以包括：
步骤S10，在所述晶圆正面设置所述保护膜，以保护所述晶圆正面的电路。
本公开实施例对保护膜的类型不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况及需要选择质地软硬适中，且能和晶圆正面贴合紧密的胶膜，例如可以为UV膜或非UV膜，示例性的，保护膜的厚度可以为600～700μm，优选可以为700μm。
本公开实施例通过在晶圆正面设置保护胶膜，可以保证在后续减薄过程中，正面电路结构不会因机械挤压而受到破坏，并能抑制液体(如腐蚀液)渗透进入胶膜与晶圆正面之间，保护晶圆正面电路不受到影响。
在一种可能的实施方式中，如图2所示，步骤S11对所述晶圆的晶圆背面进行机械研磨，可以包括：
步骤S111，将所述晶圆置于研磨机工作台上，设置工作台转速为200～300rpm、研磨机砂轮转速为3000～5000rpm、研磨机进给速度为1～4μm/s，以对所述晶圆背面进行粗磨，其中，粗磨中所述研磨机砂轮的目数为300～1200；
步骤S112，在所述晶圆的晶圆厚度降低到粗磨目标厚度的情况下，设置工作台转速为200～400rpm、研磨机砂轮转速为1000～4000rpm、研磨机进给速度为0.2～1μm/s，以对所述晶圆背面进行细磨，将所述晶圆的晶圆厚度降低到所述目标研磨厚度，其中，细磨中所述研磨机砂轮的目数大于或等于6000，所述粗磨目标厚度大于所述目标研磨厚度。
在一种可能的实施方式中，所述目标研磨厚度可以为30μm～50μm。
请参阅图3a，图3a示出了本公开实施例对晶圆进行机械研磨的示意图。
请参阅图3b，图3b示出了本公开实施例进行机械研磨的流程示意图。
在一个示例中，如图3a、3b所示，可以将正面贴好保护胶膜的晶圆置于磨削机工作台上，晶圆背面朝上，示例性的，假设晶圆的初始厚度为700μm，一般磨削过程采用先粗磨后细磨，首先进入粗磨阶段，可以采用600#砂轮(表示目数为600)，工作台转速设置200rpm，砂轮转速设置3000rpm，进给速率设置1μm/s，砂轮在绕轴高速旋转的同时，保持向下进给，砂轮上附着有金刚石磨粒，金刚石磨粒与晶圆背面存在一定的相互作用力，包括法向力与切向力，金刚石磨粒在晶圆背面上物理摩擦的过程中，晶圆背面材料就发生去除，粗磨阶段可以将晶圆厚度从700μm减薄至100μm，粗磨使用低目数砂轮可实现快速大面积降低晶圆厚度，但磨粒与晶圆之间剧烈的相互作用会造成材料发生损伤，包括硅单晶出现非晶化、位错、微裂纹等。然后，进入细磨阶段，可以采用8000#砂轮，工作台转速设置200rpm，砂轮转速设置4000rpm，进给速率设置0.2μm/s，细磨阶段可以将晶圆厚度从100μm减薄至30μm，以完成机械磨削减薄过程，本公开实施例在粗磨阶段结束后采用高目数砂轮进行细磨，细磨阶段金刚石磨粒与晶圆之间的相互作用力较小，可在粗磨基础上进一步降低厚度，并消除一定损伤，降低晶圆背面的残余应力。
在一种可能的实施方式中，所述化学腐蚀溶液成分为70.0％质量分数的硝酸、99.8％质量分数的乙酸、40.0％质量分数的氢氟酸、水，所述预设时长为2～10分钟。
请参阅图4，图4示出了根据本公开实施例的对晶圆背面进行化学腐蚀的示意图。
在一个示例中，如图4所示，本公开实施例在所述晶圆的晶圆厚度降低到目标研磨厚度的情况下，将所述晶圆置入包括化学腐蚀溶液的反应池，以对所述晶圆背面进行化学腐蚀，可以去除机械磨削带来的损伤层，并可以相对效率较高的将晶圆厚度从30μm降到15μm左右，当然如果想要继续降低厚度，不能继续采用化学腐蚀方式，因为腐蚀过程要晶圆放在反应池中，经试验，15μm的晶圆已经柔性非常明显，在腐蚀液中打捞的过程可能因为变形过大，发生裂片，因此，本公开实施例可以通过化学腐蚀的方式将晶圆降低到15μm。
请一并参阅图5a，图5a示出了本公开实施例对晶圆进行划片及转移芯片的示意图。
在一种可能的实施方式中，如图2及图5a所示，步骤S13对所述晶圆进行划片，得到多颗芯片，并将各颗芯片转移到临时衬底上，可以包括：
步骤S131，在所述晶圆背面粘贴支撑膜，粘贴温度为80～100℃，温度保持时间为1～3分钟；
示例性的，如图5a所示，本公开实施例可以将化学腐蚀结束后的晶圆转移到带支撑胶膜(可以为蓝膜)的铁环上，晶圆背面与支撑胶膜粘贴，支撑胶膜可为超薄晶圆提供一定的机械支撑，并方便超薄晶圆在产线上运送。示例性的，可以将晶圆真空吸附在工作台上，保持温度80摄氏度1min，使蓝膜与晶圆背面之间粘贴紧密。
在一种可能的实施方式中，如图2及图5a所示，步骤S13对所述晶圆进行划片，得到多颗芯片，并将各颗芯片转移到临时衬底上，可以包括：
步骤S132，对所述晶圆正面照射10～40s的紫外线，去除所述晶圆正面的保护膜；
示例性的，如图5a所示，可以对晶圆正面照射10s的紫外线，使粘贴在晶圆正面的胶膜粘贴强度降低，照射完毕后剥离保护胶膜。
在一种可能的实施方式中，如图2及图5a所示，步骤S13对所述晶圆进行划片，得到多颗芯片，并将各颗芯片转移到临时衬底上，可以包括：
步骤S133，对所述晶圆进行划片，将各颗芯片从所述支撑膜上剥离；
示例性的，如图5a所示，可以根据晶圆划片道的位置对晶圆进行划片，此时晶圆分解成小芯片落在蓝膜上，并可以通过顶针和吸盘的配合，使单芯片从蓝膜上剥离下来。
在一种可能的实施方式中，如图2及图5a所示，步骤S13对所述晶圆进行划片，得到多颗芯片，并将各颗芯片转移到临时衬底上，可以包括：
步骤S134，将各颗芯片分别转移到相应的临时衬底，所述临时衬底的衬底材料为具有可逆界面粘附力的薄膜/块体材料。
示例性的，如图5a所示，可以借助PDMS***，可拾起上一步剥离下来的芯片，芯片正面与PDMS***接触，并将单芯片转移到反应离子刻蚀设备的腔室中。
示例性的，所述临时衬底可以为单芯片在后续工序上提供支撑、固定和保护芯片正面功能层的作用，并便于转运到其他产线设备中。该临时衬底材料可以是水溶胶、热释放胶带或PDMS等可以提供可逆界面粘附力的薄膜/块体材料。
请一并参阅图5b、图6，图5b示出了本公开实施例对芯片进行反应离子刻蚀及转印的示意图，图6示出了本公开实施例对芯片进行反应离子刻蚀的示意图。
在一种可能的实施方式中，如图2、图5b、图6所示，步骤S14对所述芯片进行反应离子刻蚀，以将所述芯片的芯片厚度降低到目标厚度，可以包括：
步骤S141，将所述芯片置入反应离子刻蚀设备的反应腔室中；
示例性的，如图6所示，将芯片转移到临时衬底(如PDMS衬底)后，可以进一步将其转移到反应离子刻蚀设备的反应腔室中的工作台上，转移的过程可以采用***转移，也可以采用顶针吸盘配合的方式转移，对此，本公开实施例不做限定。
在一种可能的实施方式中，如图2、图5b、图6所示，步骤S14对所述芯片进行反应离子刻蚀，以将所述芯片的芯片厚度降低到目标厚度，可以包括：
步骤S142，在所述反应腔室通入反应气体，并对所述反应腔室施加高压，以在所述反应腔室产生等离子体，实现对所述晶圆背面的刻蚀，其中，所述反应气体流量为20～200mL/min，产生所述射频功率为20～120W，工作气压为8～15pa。
示例性的，如图5b、图6所示，反应离子刻蚀主要利用氟基气体(如SF6)，以及氧气氩气等组合，按照一定的工作压力充满了整个反应室。对反应室中的刻蚀气体加上高频电场，产生辉光放电，使得反应腔室气体产生等离子体，其主要包括***形成具有化学活性的活性自由基，电离形成更多的电子和离子。SF6在辉光放电过程中，产生活性自由基F到达芯片背面与表面原子进行化学反应，生成挥发性物质随废气排出，达到腐蚀样品表层的目的。而带电离子则对薄膜进行物理轰击，进一步促进刻蚀。整个刻蚀过程具有很好的各向异性，化学反应式为：
SF6+e→SF5 ++F(游离基)+2e (1)
Si+4F→SF4(挥发性气体) (2)
由于反应离子刻蚀过程中芯片背面硅基材料受到的相互作用很小，可以有效去除机械磨削造成的材料损伤，削弱芯片背面的残余应力，并在机械磨削基础上进一步对芯片厚度减薄。
示例性的，可以设置SF6流量为20mL/min，射频功率为20W，工作气压为8Pa，这样，可以将单芯片厚度从15μm减薄到5μm。在各向异性刻蚀过程中，前序磨削引入的损伤可以被进一步去除掉，芯片背面的残余应力水平也会降低。
在一种可能的实施方式中，如图2及图5b所示，步骤S15将所述芯片转印到柔性衬底，得到柔性芯片，包括：
步骤S151，在柔性衬底上旋涂一层聚酰亚胺胶；
步骤S152，利用PDMS***将反应离子刻蚀完成后的所述芯片转移到所述柔性衬底；
步骤S153，去除所述PDMS***，得到柔性芯片。
示例性的，柔性衬底例如可以为PI(聚酰亚胺)、PDMS等，可以准备柔性PI(聚酰亚胺)衬底，并在衬底上旋涂一层聚酰亚胺胶。RIE减薄后单芯片仍然处于临时衬底上，利用临时衬底的可逆界面粘附力，将单芯片转印到目标柔性衬底上。利用PDMS***将RIE减薄后的单芯片转移到柔性PI(聚酰亚胺)衬底。此时单芯片正面与PDMS***接触，单芯片背面与柔性PI(聚酰亚胺)衬底接触。等待胶固化后，芯片可与柔性PI衬底键合良好。将PDMS***、临时衬底剥离即可得到集成在柔性衬底上的超薄柔性芯片。
在一种可能的实施方式中，所述芯片的厚度为4μm～6μm。
超薄柔性芯片在后序反应离子刻蚀过程中可以有效消除前序机械磨削在材料内引入的损伤，削弱超薄芯片的残余应力，减小芯片的翘曲变形。并且可以保证在不影响芯片有源区的基础上，实现最大限度地降低芯片厚度，不削弱器件的正常性能。
基于以上技术路线，本公开实施例可对超薄柔性芯片，极限厚度远低于采用机械磨削的厚度极限，利用化学腐蚀方法进一步对晶圆减薄，并且去除一定的机械损伤，通过RIE方式能很好去除超薄芯片加工过程中在背面引入的残余应力，去除工艺过程中引入的材料损伤。
根据本公开的一方面，提供了一种柔性芯片，所述柔性芯片根据所述的超薄晶圆及柔性芯片制备方法得到。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (10)
1.一种超薄晶圆及柔性芯片制备方法，其特征在于，所述方法包括：
对所述晶圆的晶圆背面进行机械研磨，其中，所述晶圆的晶圆正面设置有保护膜；
在所述晶圆的晶圆厚度降低到目标研磨厚度的情况下，将所述晶圆置入化学腐蚀溶液，以对所述晶圆背面进行化学腐蚀；
在化学腐蚀的时长达到预设时长的情况下，对所述晶圆进行划片，得到多颗芯片，并将各颗芯片转移到临时衬底上；
对所述芯片进行反应离子刻蚀，以将所述芯片的芯片厚度降低到目标厚度；
将所述芯片转印到柔性衬底，得到柔性芯片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述晶圆的晶圆背面进行机械研磨，包括：
将所述晶圆置于研磨机工作台上，设置工作台转速为200～300rpm、研磨机砂轮转速为3000～5000rpm、研磨机进给速度为1～4μm/s，以对所述晶圆背面进行粗磨，其中，粗磨中所述研磨机砂轮的目数为300～1200；
在所述晶圆的晶圆厚度降低到粗磨目标厚度的情况下，设置工作台转速为200～400rpm、研磨机砂轮转速为1000～4000rpm、研磨机进给速度为0.2～1μm/s，以对所述晶圆背面进行细磨，将所述晶圆的晶圆厚度降低到所述目标研磨厚度，其中，细磨中所述研磨机砂轮的目数大于或等于6000，
所述粗磨目标厚度大于所述目标研磨厚度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述目标研磨厚度为30μm～50μm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学腐蚀溶液成分为70.0％质量分数的硝酸、99.8％质量分数的乙酸、40.0％质量分数的氢氟酸、水，所述预设时长为2～10分钟。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述晶圆进行划片，得到多颗芯片，并将各颗芯片转移到临时衬底上，包括：
在所述晶圆背面粘贴支撑膜，粘贴温度为80～100℃，温度保持时间为1～3分钟；
对所述晶圆正面照射10～40s的紫外线，去除所述晶圆正面的保护膜；
对所述晶圆进行划片，将各颗芯片从所述支撑膜上剥离；
将各颗芯片分别转移到相应的临时衬底，所述临时衬底的衬底材料为具有可逆界面粘附力的薄膜/块体材料。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述芯片进行反应离子刻蚀，以将所述芯片的芯片厚度降低到目标厚度，包括：
将所述芯片置入反应离子刻蚀设备的反应腔室中；
在所述反应腔室通入反应气体，并对所述反应腔室施加高压，以在所述反应腔室产生等离子体，实现对所述晶圆背面的刻蚀，其中，所述反应气体流量为20～200mL/min，产生所述射频功率为20～120W，工作气压为8～15pa。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述芯片转印到柔性衬底，得到柔性芯片，包括：
在柔性衬底上旋涂一层聚酰亚胺胶；
利用PDMS***将反应离子刻蚀完成后的所述芯片转移到所述柔性衬底；
去除所述PDMS***，得到柔性芯片。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述芯片的厚度为4μm～6μm。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述晶圆的晶圆背面进行机械研磨之前，所述方法还包括：
在所述晶圆正面设置所述保护膜，以保护所述晶圆正面的电路。
10.一种柔性芯片，其特征在于，所述柔性芯片根据权利要求1～9任一项所述的超薄晶圆及柔性芯片制备方法得到。
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|---|---|---|---|
| CN202211567331.4A CN115881525A (zh) | 2022-12-07 | 2022-12-07 | 一种超薄晶圆及柔性芯片制备方法及柔性芯片 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211567331.4A CN115881525A (zh) | 2022-12-07 | 2022-12-07 | 一种超薄晶圆及柔性芯片制备方法及柔性芯片 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN115881525A true CN115881525A (zh) | 2023-03-31 |
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| CN202211567331.4A Pending CN115881525A (zh) | 2022-12-07 | 2022-12-07 | 一种超薄晶圆及柔性芯片制备方法及柔性芯片 |
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|---|---|
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08241977A (ja) * | 1995-03-03 | 1996-09-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体装置の製造方法 |
| US6046073A (en) * | 1997-11-26 | 2000-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for producing very thin semiconductor chips |
| CN105097487A (zh) * | 2014-05-16 | 2015-11-25 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种晶圆背面减薄工艺 |
| CN112838012A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-25 | 上海波汇科技有限公司 | 一种半导体芯片单元加工的封装方法 |
| CN113053812A (zh) * | 2019-12-27 | 2021-06-29 | 浙江荷清柔性电子技术有限公司 | 制作柔性显示驱动芯片的方法 |
-
2022
- 2022-12-07 CN CN202211567331.4A patent/CN115881525A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08241977A (ja) * | 1995-03-03 | 1996-09-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体装置の製造方法 |
| US6046073A (en) * | 1997-11-26 | 2000-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for producing very thin semiconductor chips |
| CN105097487A (zh) * | 2014-05-16 | 2015-11-25 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种晶圆背面减薄工艺 |
| CN113053812A (zh) * | 2019-12-27 | 2021-06-29 | 浙江荷清柔性电子技术有限公司 | 制作柔性显示驱动芯片的方法 |
| CN112838012A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-25 | 上海波汇科技有限公司 | 一种半导体芯片单元加工的封装方法 |
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