CN109732462A - 一种大尺寸晶片的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大尺寸晶片的加工方法。本发明由氧化铝抛光液取代二氧化硅抛光液，由贴蜡抛取代吸附垫抛。本发明采用氧化铝抛光液磨料粒径300‑750nm，PH值13‑13.5；传统工艺采用氧化硅抛光液粒径80‑120nm，PH值10.5，在相同工艺条件下，氧化铝抛光液移除速率达到8‑10um/h，氧化硅抛光液移除速率3‑4um/h，效率提升约3倍。单片用量氧化铝抛光液4寸晶片约4g/pcs，氧化硅抛光液270g/pcs，成本节约50％。吸附垫抛光由于受材料绒布压缩比影响，产品面型难以控制，利用贴蜡抛，晶片蜡层后均匀且平整，在化抛过程中不易受到外力影响，加工后晶片厚度差在≤5μm，LTV<1.5μm。

Description

一种大尺寸晶片的加工方法

技术领域

本发明涉及的是一种大尺寸晶片(包含蓝宝石衬底片、碳化硅衬底等硬脆性材料晶片)单面加工的工艺方法。

背景技术

蓝宝石是一种集优良光学性能、物理性能和化学性能于一身的独特晶体，是现代工业重要的基础材料。其独特的晶格结构、优异的力学性能、良好的热学性能使蓝宝石晶体成为实际应用的半导体照明(LED)、大规模集成电路SOI和SOS及超导纳米结构薄膜等理想的衬底材料。根据法国YOLE的统计，衬底材料应用占蓝宝石需求量的75％以上，非衬底材料应用占25％左右。每当LED照明渗透率增加1％，将直接拉动蓝宝石衬底约107万片的增长需求。随着行业产能的普遍提升、蓝宝石材料制造成本以及销售价格的下降，及技术的不断升级和应用市场的快速扩大，4英寸、6英寸、甚至更大尺寸衬底晶片由于在生产利用率上的先天优势，将更多的被国内主流芯片企业所采用。

但由于材料的硬度大、熔点高、化学活泼性差，因而加工难度大，尤其是大尺度的晶片，如4英寸、6英寸、甚至更大尺寸衬底晶片，用目前传统的氧化硅抛光液加吸附垫化抛工艺很难保证产品的良率、成本及面品质。

目前针对大尺寸晶片的加工方法行业内普遍采用二氧化硅抛光液加吸附垫的加工方法，该工艺缺点效率低、良率不稳定，加工成本高，产品面型难以控制。该发明针对以上问题点采用新型工艺方法，由氧化铝抛光液取代二氧化硅抛光液，由铜抛后下蜡进化抛吸附垫抛变更为铜抛不下蜡，带片刷洗后贴蜡化抛，该工艺相较传统工艺效率提升约3倍，成本节约50％，良率提升约10％。

发明内容

本发明解决了加工效率问题(对比氧化硅抛光)，效率提升约3倍，通过提升效率可解决边缘塌边问题，增加外延芯片的使用率；

本发明解决了成本问题(对比传统的氧化硅抛光)，成本节约50％以上；

本发明解决了良率问题，针对有蜡贴合方式(氧化硅针对有蜡工艺加工边缘划伤无法解决)，良率可以提升到95％以上；

由于氧化铝抛光更适用于有蜡抛光(对比氧化硅抛光)，通过氧化铝配合有蜡抛光可以有效的控制大尺寸衬底产品加工后的TTV/LTV，4/6寸蓝宝石衬底加工后晶片厚度差在≤5μm，LTV(10mm×10mm)<1.5μm，更适用大尺寸衬底的加工。

本发明的技术方案：

一种大尺寸晶片的加工方法，步骤如下：

(1)将退火后的大尺寸晶片清洗后，贴片机进行液态蜡贴片，贴片温度400-480℃，烘烤时间40-45S，甩蜡速度2000-3000rpm；

(2)将贴合好的晶片利用3-6um钻石液进行铜盘铜抛加工，转速30-40rpm，压力100-200g/cm²，加工温度28-32℃，移除厚度为30-35um；

(3)铜抛完成后，进入带片陶瓷盘刷洗机刷洗，使用体积浓度比为5％-10％的水基环保清洗剂中，温度65℃，刷洗时间55s；

(4)刷洗完成后，直接进入化抛机进行抛光，使用氧化铝抛光液配合抛光布，压力350g/cm²-500g/cm₂，转速45-55rpm，加工温度38℃-42℃，加工时间60-90分钟。

所述的氧化铝抛光液磨料粒径300-750nm，PH值13-13.5。

本发明的有益效果：本发明由氧化铝抛光液取代二氧化硅抛光液，由贴蜡抛取代吸附垫抛。一般CMP抛光有化学去除和机械去除两部分组成，在抛光过程中抛光液中的化学成分与蓝宝石表面发生化学反应，在其表面生成水基层，水基层与OH^-反应生成可溶于水的偏铝酸根AlO₂ ^-(反应方程式)，通过抛光液里边磨料的机械去除力去除表面反应物。氧化铝抛光液磨料粒径300-750nm，PH值13-13.5，氧化硅抛光液粒径80-120nm，PH值10.5，在相同工艺条件下，氧化铝抛光液移除速率达到8-10um/h，氧化硅抛光液移除速率3-4um/h，效率提升约3倍。单片用量氧化铝抛光液4寸晶片约4g/pcs，氧化硅抛光液270g/pcs，成本节约近50％。吸附垫抛光由于受材料绒布压缩比影响，产品面型难以控制，利用贴蜡抛，晶片蜡层后均匀且平整，在化抛过程中不易受到外力影响，加工后晶片厚度差在≤5μm，LTV(10mm×10mm)<1.5μm。

具体实施方式

以下结合技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

(1)贴片：陶瓷盘直径清洗温度80℃，清洗后拉干，将晶片放置设备上，利用机械手自动取片、滴蜡时间0.7S，转速2500rpm，烘烤温度450℃，烘烤时间40s，蜡层厚度1-2um；

(2)铜抛：将贴合好的晶片(4寸44片，6寸24片)采用3um钻石液，转速设置33rpm，压力200g/cm2，加工温度32℃，移除30-35um。产品下机整盘厚度差＜5um，TTV≤3um；

(3)刷洗：将铜抛下机后产品整盘11片，放在带片陶瓷盘刷洗机上，采用体积浓度比为5％-10％的水基环保清洗剂温度65℃，刷盘转速600rpm，刷洗时间15s，间隔时间10s，去离子水刷洗时间15s，吹干时间10s，刷洗后表面可见无钻石颗粒；

(4)化抛：将刷洗后的产品(4寸44片，6寸24片)带蜡化抛，采用粒径300-750nm氧化铝抛光液，放在已修整完成的抛光布上，转速设置45rpm，单片压力400g/cm²，抛光温度40℃，加工时间70分钟，加工后晶片厚度差在≤5μm，LTV(10mm×10mm)<1.5μm。

Claims (2)

1.一种大尺寸晶片的加工方法，其特征在于，步骤如下：

(1)将退火后的大尺寸晶片清洗后，贴片机进行液态蜡贴片，贴片温度400-480℃，烘烤时间40-45S，甩蜡速度2000-3000rpm；

(2)将贴合好的晶片利用3-6um钻石液进行铜盘铜抛加工，转速30-40rpm，压力100-200g/cm²，加工温度28-32℃，移除厚度为30-35um；

(3)铜抛完成后，进入带片陶瓷盘刷洗机刷洗，使用体积浓度比为5％-10％的水基环保清洗剂中，温度65℃，刷洗时间55s；

(4)刷洗完成后，直接进入化抛机进行抛光，使用氧化铝抛光液配合抛光布，压力350g/cm²-500g/cm₂，转速45-55rpm，加工温度38℃-42℃，加工时间60-90分钟。

2.根据权利要求1所述的大尺寸晶片的加工方法，其特征在于，所述的氧化铝抛光液磨料粒径300-750nm，PH值13-13.5。