一种3d晶圆的加工工艺方法

文档序号:1906929 发布日期:2021-11-30 浏览:30次 >En<

阅读说明:本技术 一种3d晶圆的加工工艺方法 (Processing technique method of 3D wafer ) 是由 林建涛 屈海峰 喻志刚 于 2021-09-02 设计创作,主要内容包括:本发明涉及3D晶圆的加工技术领域,尤其是指一种3D晶圆的加工工艺方法,该3D晶圆的加工工艺方法,包括以下步骤:对3D晶圆的上表面贴保护膜;对3D晶圆的下表面进行第一次研磨;对3D晶圆的上表面镭射以剔除切割道金属线路层,形成切割道区域;在切割道区域的位置对3D晶圆的内部隐形切割,形成改质层;对3D晶圆的下表面进行第二次研磨;对3D晶圆进行分离,形成若干颗单体晶粒。本发明通过在3D晶圆的内部隐形切割加工工序之前,通过激光镭射剔除晶圆切割道上的金属线路层,使3D晶圆的晶粒在冷热扩过程中去除金属电路层干扰,达到有效分离,实现超薄3D晶圆研磨减薄分离良率,提升了产品的可靠性。(The invention relates to the technical field of 3D wafer processing, in particular to a processing method of a 3D wafer, which comprises the following steps: pasting a protective film on the upper surface of the 3D wafer; grinding the lower surface of the 3D wafer for the first time; the upper surface of the 3D wafer is subjected to laser to remove the cutting channel metal circuit layer, and a cutting channel area is formed; carrying out invisible cutting on the inner part of the 3D wafer at the position of the cutting path area to form a modified layer; carrying out second grinding on the lower surface of the 3D wafer; and separating the 3D wafer to form a plurality of monomer crystal grains. According to the invention, the metal circuit layer on the wafer cutting channel is removed by laser before the internal invisible cutting process of the 3D wafer, so that the interference of the metal circuit layer on the crystal grains of the 3D wafer is removed in the cold and hot expanding process, the effective separation is achieved, the grinding, thinning and separating yield of the ultrathin 3D wafer is realized, and the reliability of the product is improved.)

一种3D晶圆的加工工艺方法

技术领域

本发明涉及3D晶圆的加工技术领域,尤其是指一种3D晶圆的加工工艺方法。

背景技术

由于3D晶圆电路层厚度比2D晶圆增大,故3D晶圆切割道上的金属电路层使用传统加工方法在激光隐形切割和研磨减薄后,在冷热扩过程中金属电路层无法有效分离,从而出现严重的崩边,裂晶和连体晶粒,导致良率损失较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种3D晶圆的加工工艺方法。

为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:

一种3D晶圆的加工工艺方法,包括以下步骤:

对3D晶圆的上表面贴保护膜;

对3D晶圆的下表面进行第一次研磨;

对3D晶圆的上表面镭射以剔除切割道金属线路层,形成切割道区域;

在切割道区域的位置对3D晶圆的内部隐形切割,形成改质层;

对3D晶圆的下表面进行第二次研磨;

对3D晶圆进行分离,形成若干颗单体晶粒。

其进一步技术方案为:所述3D晶圆包括晶圆体和金属层;所述金属层位于所述晶圆体的上表面。

其进一步技术方案为:所述保护膜贴于所述金属层的上表面,所述保护膜为UV膜或蓝膜。

其进一步技术方案为:所述晶圆体的厚度为为750微米以上,所述金属层的厚度为10微米-30微米。

其进一步技术方案为:所述对3D晶圆的下表面进行第一次研磨步骤中,对晶圆体的下表面进行第一次研磨,第一次研磨厚度大于40微米。

其进一步技术方案为:所述对3D晶圆的上表面镭射以剔除切割道金属线路层,形成切割道区域步骤中,所述切割道区域的深度与金属层的厚度相同。

其进一步技术方案为:所述镭射的功率为0.5W-4W。

其进一步技术方案为:所述在切割道的位置对3D晶圆的内部隐形切割,形成改质层步骤中,对晶圆体的内部隐形切割,隐形切割的深度距离晶圆体的表面为35微米-100微米。

其进一步技术方案为:所述对3D晶圆的下表面进行第二次研磨步骤中,对晶圆体的下表面进行第二次研磨,第二次研磨厚度为600微米以上。

其进一步技术方案为:所述对3D晶圆进行分离,形成若干颗单体晶粒步骤中,通过冷热扩方式对3D晶圆进行分离。

本发明与现有技术相比的有益效果是:通过在3D晶圆的内部隐形切割加工工序之前,通过激光镭射剔除晶圆切割道上的金属线路层,使3D晶圆的晶粒在冷热扩过程中去除金属电路层干扰,达到有效分离,实现超薄3D晶圆研磨减薄分离良率,提升了产品的可靠性。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种3D晶圆的加工工艺方法的流程图;

图2为3D晶圆的结构示意图;

图3为3D晶圆的加工的应用场景示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、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,本领域技术人员在没有作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。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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发明和简化描述,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发明的限制。

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。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

在本发明中,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发明中的具体含义。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

如图1至图3所示的具体实施例,本发明公开了一种3D晶圆的加工工艺方法,包括以下步骤:

S1,对3D晶圆的上表面贴保护膜;

其中,在本实施例中,所述3D晶圆包括晶圆体和金属层;所述金属层位于所述晶圆体的上表面。所述保护膜贴于所述金属层的上表面,所述保护膜为UV膜或蓝膜或其他的,起到对金属层的保护作用。

其中,所述晶圆体的厚度为750微米以上,所述金属层的厚度为10微米-30微米,具体厚度数值可以根据实际需要进行选择,以适用不同应用场景。

S2,对3D晶圆的下表面进行第一次研磨;

其中,所述对3D晶圆的下表面进行第一次研磨步骤中,对晶圆体的下表面进行第一次研磨,第一次研磨厚度为大于40微米,具体厚度数值可以根据实际需要进行选择,以适用不同应用场景。

S3,对3D晶圆的上表面镭射以剔除切割道金属线路层,形成切割道区域;

其中,所述对3D晶圆的上表面镭射以剔除切割道金属线路层,形成切割道区域步骤中,通过激光对金属层进行镭射形成若干切割道区域,所述切割道区域的深度与金属层的厚度相同。

其中,激光镭射的功率为0.5W-4W,具体功率数值可以根据实际需要进行选择,以适用不同应用场景。

S4,在切割道区域的位置对3D晶圆的内部隐形切割,形成改质层;

其中,所述在切割道区域的位置对3D晶圆的内部隐形切割,形成改质层步骤中,对晶圆体的内部隐形切割,隐形切割的深度距离晶圆体的表面(包括上表面和下表面)为35微米-100微米,具体深度数值可以根据实际需要进行选择,以适用不同应用场景。

其中,激光隐形切割是通过将脉冲激光的单个脉冲通过光学整形,让其透过材料表面在材料内部聚焦,在焦点区域能量密度较高,形成多光子吸收非线性吸收效应,使得材料改性形成裂纹,每一个激光脉冲等距作用,形成等距的损伤即可在材料内部形成一个改质层,在改质层位置材料的分子键被破坏,材料的连接变的脆弱而易于分开。

其中,在3D晶圆内部形成改质层后,环切去除边缘。

S5,对3D晶圆的下表面进行第二次研磨;

其中,所述对3D晶圆的下表面进行第二次研磨步骤中,对晶圆体的下表面进行第二次研磨,第二次研磨厚度为600微米以上,具体厚度数值可以根据实际需要进行选择,以适用不同应用场景。

S6,对3D晶圆进行分离,形成若干颗单体晶粒。

其中,所述对3D晶圆进行分离,形成若干颗单体晶粒步骤中,通过冷热扩方式对3D晶圆进行分离。

其中,通过冷热扩方式使晶粒与晶粒之间分离,由于切割道区域金属线路层已经剔除,无其它应力干扰,可实现晶粒与晶粒之间有效分离,提升良率并降低隐患。

其中,如图2至图3所示,本发明3D晶圆的加工的应用场景,在3D晶圆(即10)的晶粒(即40)与晶粒之间,横向和纵向分布多条切割道(即20),由于3D晶圆切割道的金属层(即30)较厚,导致晶粒1和晶粒2无法在改质层(即50)形成后,在冷热扩过程中有效分离,故增加一道激光开槽工序,设备激光头(即60)将切割道区域(即70)位置的金属层剔除,从而达到晶粒1与晶粒2在冷热扩过程中成功分离。

本发明通过在对3D晶圆下表面进行第二次研磨之前,先对3D晶圆的切割道位置进行激光开槽,将3D晶圆切割道的金属线层路用激光烧掉,避免了3D晶圆在内部隐形切割和第二次研磨减薄后冷热扩工艺中产生金属线路层扩不开的问题,改善3D晶圆在内部隐形切割和研磨减薄后在冷热扩工艺中因金属线路层应力无法释放,从而产生的晶粒连体,崩裂等问题,可提升3D晶圆的减薄和分离良率,提升产品的可靠性。

上述实施例为本发明较佳的实现方案,除此之外,本发明还可以其它方式实现,在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

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