本发明涉及半导体,具体涉及一种超透镜先进集成电路传感器的先进集成电路晶圆回收方法。
背景技术:
1、超透镜先进集成电路传感器是一种集成了超透镜技术的传感器,它利用超透镜的平面结构和对光波的精确控制能力,与先进集成电路传感器相结合,实现高效的光电转换和信号处理。这种集成技术可以显著提升传感器的性能,包括提高成像分辨率、增强传感灵敏度、扩大视场范围以及实现更加紧凑的系统设计。超透镜先进集成电路传感器的优势在于其超薄、超轻、高集成度的特点,可以广泛应用于3d传感、医疗成像、智能设备等领域,随着制造技术的进步和设计方法的创新,预计未来超透镜先进集成电路传感器将在更多领域发挥重要作用,推动传感器技术向更高水平发展。
2、目前,超透镜先进集成电路传感器工艺是通过氧化物熔融键合方法将硅衬底的超透镜结构与先进集成电路晶圆集成在一起,然后再利用硅减薄及去除工艺将超透镜结构的硅衬底完全去除,即利用键合工艺将超透镜结构转移至先进集成电路晶圆上。在键合工艺后,为了减少键合后气泡检测量测机时,会采用抽检几片的方式以表征同批产品键合情况,未进行检测的晶圆也可能存在有键合气泡的风险,如果气泡大于一定的规格,则在后续减薄工艺中该晶圆需要报废,从而损失了键合的另一片先进集成电路晶圆。由于先进集成电路晶圆工艺的成本较高,直接报废不仅会导致产出率较低,还会增加工厂成本。因此,对先进集成电路晶圆进行回收可以提高其利用率且降低成本。
3、cn 117133646a公开了一种晶圆键合结构的气泡缺陷修复方法,所述方法包括:提供晶圆键合结构,所述晶圆键合结构包括键合的第一晶圆和第二晶圆,所述第一晶圆和所述第二晶圆的键合界面处包括位于所述第二晶圆一侧的气泡缺陷;减薄所述第二晶圆至设定厚度,暴露所述气泡缺陷;在所述第二晶圆表面及所述气泡缺陷中形成修复层,所述修复层填满所述气泡缺陷;使用化学机械研磨工艺去除高于所述第二晶圆表面的修复层,并使所述第二晶圆表面平整。
4、cn 112735964a公开了一种晶圆表面缺陷检测及表面修复方法,其通过键合至少两个晶圆,以在相邻两个晶圆之间形成键合结构,并在判断出气泡缺陷是由设计结构导致后,破开键合结构以分离至少两个键合后的晶圆,并根据气泡缺陷在晶圆上的位置,确定导致发生气泡缺陷的设计结构,并对晶圆表面进行修复。
5、以上发明均对存在气泡缺陷的键合晶圆进行修复处理,以避免良率下降的问题,但针对气泡大于一定规格、需要进行气泡缺陷所在晶圆报废的情况,上述方法显然不具有适用性。
6、因此,针对现有技术的不足,亟需提供一种能够回收超透镜先进集成电路传感器的先进集成电路晶圆、提高先进集成电路晶圆利用率的方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种超透镜先进集成电路传感器的先进集成电路晶圆回收方法,实现了对存在气泡缺陷的超透镜先进集成电路传感器中先进集成电路晶圆的回收,提高了先进集成电路晶圆的利用率。
2、为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:
3、本发明提供了一种超透镜先进集成电路传感器的先进集成电路晶圆回收方法,所述先进集成电路晶圆回收方法包括如下步骤:
4、提供超透镜先进集成电路传感器结构,所述超透镜先进集成电路传感器结构包括键合的超透镜晶圆与先进集成电路晶圆,所述超透镜晶圆与先进集成电路晶圆的键合界面位于超透镜晶圆一侧具有气泡缺陷;
5、对超透镜晶圆的硅衬底进行第一湿法蚀刻,所述第一湿法蚀刻之前或第一湿法蚀刻之后填充气泡缺陷处;然后对超透镜晶圆的超透镜结构层与气泡缺陷处的填充物进行第二湿法蚀刻,所得先进集成电路晶圆经过表面平坦化后进行回收。
6、本发明提供的超透镜先进集成电路传感器的先进集成电路晶圆回收方法,通过对超透镜晶圆的气泡缺陷处进行填充,结合两步湿法蚀刻的步骤,在保证不损坏先进集成电路晶圆的同时实现了超透镜晶圆的去除,进一步通过表面平坦化后可以实现先进集成电路晶圆的回收。所述先进集成电路晶圆回收方法挽救了由于键合气泡存在导致即将报废的先进集成电路晶圆,降低了工厂成本,提高先进集成电路晶圆的利用率,提高了产能,工艺方法简单且成本较低,适用于工业化生产。
7、优选地,所述先进集成电路晶圆包括逻辑器件、存储器、模拟器件、图像传感器或硅光传感器中的任意一种。
8、优选地,所述图像传感器包括cis。
9、所述cis是指互补金属氧化物半导体图像传感器(cmos image sensor,cis),其与超透镜的微型化光学技术相结合,能够实现更高的光学分辨率和更快的成像速度。
10、优选地,所述超透镜晶圆的硅衬底的电阻率为0.5-100ω·cm,例如可以是0.5ω·cm、10ω·cm、30ω·cm、50ω·cm、80ω·cm或100ω·cm,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
11、优选地,所述超透镜晶圆的硅衬底的厚度为15-30μm,例如可以是15μm、20μm、25μm或30μm,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
12、优选地,所述第一湿法蚀刻所用蚀刻液包括tmah溶液。
13、所述第一湿法蚀刻所用蚀刻液需要选择对于si/sio2刻蚀选择比高的溶液,可以保证去除硅衬底的同时不会去除先进集成电路晶圆暴露在外的sio2层。
14、优选地,所述tmah溶液中四甲基氢氧化铵的浓度为2.375-2.38%,例如可以是2.375%、2.376%、2.378%、2.379%或2.38%,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
15、优选地,所述tmah溶液对硅衬底的刻蚀速率为例如可以是或但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
16、优选地,所述tmah溶液对硅衬底的刻蚀温度为60-80℃,例如可以是60℃、65℃、70℃、75℃或80℃,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
17、优选地,所述tmah溶液对硅衬底的刻蚀时间为50-120min,例如可以是50min、60min、80min、100min或120min,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
18、优选地,所述第一湿法蚀刻之后填充气泡缺陷处的具体步骤包括:对超透镜晶圆的表面沉积sio2。
19、优选地,所述sio2的沉积厚度为例如可以是或但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
20、优选地,所述沉积sio2之后对sio2进行平坦化。
21、优选地,所述平坦化的研磨量为例如可以是或但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
22、优选地,所述超透镜结构层的总厚度为例如可以是或但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
23、优选地,所述第一湿法蚀刻之前填充气泡缺陷处的具体步骤包括:对气泡缺陷处手动滴定旋涂光刻胶。
24、优选地,所述光刻胶厚度为1-5μm,例如可以是1μm、2μm、3μm、4μm或5μm,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
25、优选地,所述第一湿法蚀刻之后填充气泡缺陷处的填充物为sio2时,第二湿法蚀刻所用蚀刻液包括spind溶液,所述spind溶液为浓度18-22%的磷酸、浓度38-42%的硝酸、浓度8-12%的硫酸以及浓度3-4%的氢氟酸的混合溶液。
26、所述spind溶液对si和sio2均具有有刻蚀能力,可直接有效去除含有硅柱的超透镜结构。
27、所述spind溶液中磷酸的浓度为18-22%,例如可以是18%、20%或22%,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
28、所述spind溶液中硝酸的浓度为38-42%,例如可以是38%、40%或42%,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
29、所述spind溶液中硫酸的浓度为8-12%,例如可以是8%、10%或12%,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
30、所述spind溶液中氢氟酸的浓度为3-4%,例如可以是3%、3.5%或4%,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
31、优选地,所述spind溶液对超透镜结构层的刻蚀速率为6-8μm/min,例如可以是6μm/min、6.5μm/min、7μm/min、7.5μm/min或8μm/min,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
32、优选地,所述spind溶液对sio2的刻蚀速率为例如可以是或但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
33、优选地,所述第二湿法蚀刻的温度为20-25℃,例如可以是20℃、21℃、23℃、24℃或25℃,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
34、优选地,所述第二湿法蚀刻的时间为1-5min,例如可以是1min、2min、3min、4min或5min,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
35、优选地,所述第一湿法蚀刻之前填充气泡缺陷处的填充物为光刻胶时,第二湿法蚀刻所用蚀刻液还包括spm溶液。
36、优选地,所述气泡缺陷处的填充物为光刻胶时,第二湿法蚀刻的具体步骤包括:采用spind溶液对超透镜结构层进行蚀刻,然后采用spm溶液对光刻胶进行蚀刻。
37、所述采用spind溶液对超透镜结构层进行蚀刻的工艺参数与气泡缺陷处的填充物为sio2时进行第二湿法蚀刻的工艺参数相同。
38、优选地,所述spm溶液包括体积比为(2-8):1的硫酸与双氧水的混合溶液,例如可以是2:1、4:1、5:1、6:1或8:1,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
39、优选地,所述spm溶液对光刻胶的刻蚀温度为100-190℃,例如可以是100℃、120℃、150℃、170℃或190℃,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
40、优选地,所述spm溶液对光刻胶的刻蚀时间为1-5min,例如可以是1min、2min、3min、4min或5min,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
41、优选地,所述表面平坦化的研磨量为例如可以是或但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
42、相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
43、本发明提供的超透镜先进集成电路传感器的先进集成电路晶圆回收方法,通过对超透镜晶圆的气泡缺陷处进行填充,结合两步湿法蚀刻的步骤,在保证不损坏先进集成电路晶圆的同时实现了超透镜晶圆的去除,进一步通过表面平坦化后可以实现先进集成电路晶圆的回收。所述先进集成电路晶圆回收方法挽救了由于键合气泡存在导致即将报废的先进集成电路晶圆,降低了工厂成本,提高了先进集成电路晶圆的利用率,提高了产能,工艺方法简单且成本较低,适用于工业化生产。
1.一种超透镜先进集成电路传感器的先进集成电路晶圆回收方法,其特征在于,所述先进集成电路晶圆回收方法包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的先进集成电路晶圆回收方法,其特征在于,所述先进集成电路晶圆包括逻辑器件、存储器、模拟器件、图像传感器或硅光传感器中的任意一种;
3.根据权利要求1或2所述的先进集成电路晶圆回收方法,其特征在于,所述第一湿法蚀刻所用蚀刻液包括tmah溶液;
4.根据权利要求3所述的先进集成电路晶圆回收方法,其特征在于,所述tmah溶液对硅衬底的刻蚀速率为
5.根据权利要求1-4任一项所述的先进集成电路晶圆回收方法,其特征在于,所述第一湿法蚀刻之后填充气泡缺陷处的具体步骤包括:对超透镜晶圆的表面沉积sio2;
6.根据权利要求5所述的先进集成电路晶圆回收方法,其特征在于,所述沉积sio2之后对sio2进行平坦化;
7.根据权利要求1-6任一项所述的先进集成电路晶圆回收方法,其特征在于,所述第一湿法蚀刻之前填充气泡缺陷处的具体步骤包括:对气泡缺陷处手动滴定旋涂光刻胶;
8.根据权利要求1-7任一项所述的先进集成电路晶圆回收方法,其特征在于,所述第一湿法蚀刻之后填充气泡缺陷处的填充物为sio2时,第二湿法蚀刻所用蚀刻液包括spind溶液,所述spind溶液为浓度18-22%的磷酸、浓度38-42%的硝酸、浓度8-12%的硫酸以及浓度3-4%的氢氟酸的混合溶液;
9.根据权利要求8所述的先进集成电路晶圆回收方法,其特征在于,所述第一湿法蚀刻之前填充气泡缺陷处的填充物为光刻胶时,第二湿法蚀刻所用蚀刻液还包括spm溶液;
10.根据权利要求9所述的先进集成电路晶圆回收方法,其特征在于,所述spm溶液包括体积比为(2-8):1的硫酸与双氧水的混合溶液;