半导体器件的制造方法及半导体器件与流程

专利2026-08-17  26


本发明属于半导体制造,尤其涉及一种半导体器件的制造方法及半导体器件。


背景技术:

1、随着半导体技术的发展,对缩小功率半导体器件体积的需求日益增加。例如,随着移动设备(智能手机、平板电脑等)的普及,用户对设备轻薄、便携的要求越来越高,小型化的半导体器件可以使得设备的体积进一步减小,并且能够实现更高的能效比和更低的功耗。可见,进一步减小功率半导体器件的体积对于当前电子产品的发展起到重要的作用。

2、作为减小功率半导体器件体积的一种重要手段,对功率半导体进行减薄一直是实现半导体器件轻薄、小巧、多功能要求,使得功率组件实现低功耗、低输入阻抗最直接有效的方式。通过减薄,除了可以有效减少后续封装材料的体积外,还可以降低导通阻抗进而减少热能累积效应,增加芯片的使用寿命。

3、然而,减薄厚度受限于在减薄过程中造成晶圆表面应力堆积而造成碎片的问题,目前针对功率器件的减薄可以实现100μm左右的减薄制程。另外,目前有借助于键合另外一个的晶圆以进一步减薄的工艺,但即使存在支撑晶圆的支撑作用,在需要整体减薄至更薄的厚度时,支撑晶圆的支撑效果会大幅下降,仍然会存在较大的翘度、破片的风险。


技术实现思路

1、针对相关技术中存在的不足之处,本发明提供了一种半导体器件的制造方法及半导体器件,可以进一步减薄晶圆厚度,且减少缺陷的产生,提高良品率。

2、本申请第一方面提供一种半导体器件的制造方法,至少包括以下步骤:

3、提供一器件晶圆;

4、对器件晶圆的正面执行正面工艺以形成器件功能区;

5、形成覆盖器件晶圆的正面的硬掩模层;

6、提供一支撑晶圆,支撑晶圆具有与器件晶圆的正面形状吻合的键合表面;

7、将器件晶圆上的硬掩模层与支撑晶圆的键合表面键合连接,以使器件晶圆和支撑晶圆上下堆叠形成晶圆组合,晶圆组合位于厚度方向上的两侧表面分别为第一表面和第二表面,其中,第一表面为器件晶圆的背面,第二表面为支撑晶圆背离键合表面另一侧的表面;

8、对晶圆组合的第一表面执行研磨工艺至器件晶圆达到目标厚度;

9、对晶圆组合的第二表面执行taiko工艺,通过taiko工艺对支撑晶圆除边缘之外的区域进行减薄,减薄后在边缘形成环状结构。

10、在第一方面的一些实施例中,环状结构的宽度小于4mm,环状结构的高度为20μm~800μm,支撑晶圆的减薄区域的表面粗糙度小于10nm。

11、在第一方面的一些实施例中,在对晶圆组合的第一表面执行研磨工艺之后且在对第二表面执行taiko工艺之前,还包括:在晶圆组合的第一表面的一侧上贴设蓝膜;在对晶圆组合的第二表面执行taiko工艺后,还包括:移除第一表面上的蓝膜。

12、在第一方面的一些实施例中,在对晶圆组合的第二表面执行taiko工艺之后,还包括:对晶圆组合的第二表面执行湿法刻蚀工艺,以对晶圆组合继续减薄至目标厚度。

13、在第一方面的一些实施例中,在湿法刻蚀工艺中,腐蚀液选用氟化氢、硝酸、乙酸中的一种或两种以上的组合,刻蚀时间为3~5min,刻蚀温度为25~35℃。

14、在第一方面的一些实施例中,对晶圆组合的第二表面执行湿法刻蚀工艺后,支撑晶圆减薄区域的厚度为0~100μm。

15、在第一方面的一些实施例中,在器件晶圆的正面形成的器件功能区包括金属-氧化物-半导体场效应晶体管;在对晶圆组合的第二表面减薄后,还包括对晶圆组合的第二表面执行igbt背面工艺的步骤。

16、在第一方面的一些实施例中,对晶圆组合的第一表面执行研磨工艺后,器件晶圆的厚度减薄至5μm~100μm。

17、在第一方面的一些实施例中,采用熔合键合的方式将所述器件晶圆上的所述硬掩模层与所述支撑晶圆的所述键合表面连接,在键合之前,对所述硬掩模层的表面和/或所述键合表面进行等离子体活化。

18、本申请第二方面提供一种半导体器件,其采用如第一方面任一项的半导体器件的制造方法制造而成。

19、与现有技术相比,本发明的优点和积极效果在于:

20、(1)本申请至少一个实施例所提供的半导体器件的制造方法,利用两个晶圆键合连接形成具有堆叠结构的晶圆组合,在后续的减薄过程中可以互相提供良好的支撑作用,避免器件晶圆发生翘曲、碎片等问题;

21、(2)本申请至少一个实施例所提供的半导体器件的制造方法,采用taiko工艺对支撑晶圆进行减薄,可以在具有更薄的减薄厚度的同时,增强了晶圆组合的机械强度,减少了在后续处理和操作过程中损坏的几率,提高了良品率;

22、(3)本申请至少一个实施例所提供的半导体器件,整体具有较薄的厚度,降低了功耗和输入阻抗,提高了半导体器件的电学性能,同时还具有良好的散热性能。



技术特征:

1.一种半导体器件的制造方法,其特征在于,至少包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法,其特征在于,所述环状结构的宽度小于4mm,所述环状结构的高度为20μm~800μm,所述支撑晶圆的减薄区域的表面粗糙度小于10nm。

3.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法,其特征在于,在对所述晶圆组合的所述第一表面执行研磨工艺之后且在对所述第二表面执行taiko工艺之前,还包括:在所述晶圆组合的所述第一表面的一侧上贴设蓝膜;在对所述晶圆组合的所述第二表面执行taiko工艺后,还包括:移除所述第一表面上的所述蓝膜。

4.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法,其特征在于,在对所述晶圆组合的所述第二表面执行taiko工艺之后,还包括:对所述晶圆组合的所述第二表面执行湿法刻蚀工艺,以对所述晶圆组合继续减薄至目标厚度。

5.根据权利要求4所述的半导体器件的制造方法,其特征在于,在所述湿法刻蚀工艺中,腐蚀液选用氟化氢、硝酸、乙酸中的一种或两种以上的组合,刻蚀时间为3~5min,刻蚀温度为25~35℃。

6.根据权利要求4所述的半导体器件的制造方法,其特征在于,对所述晶圆组合的所述第二表面执行湿法刻蚀工艺后,所述支撑晶圆减薄区域的厚度为0~100μm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的半导体器件的制造方法,其特征在于,在所述器件晶圆的正面形成的器件功能区包括金属-氧化物-半导体场效应晶体管;在对所述晶圆组合的所述第二表面减薄后,还包括对所述晶圆组合的所述第二表面执行igbt背面工艺的步骤。

8.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法,其特征在于,对所述晶圆组合的所述第一表面执行研磨工艺后,所述器件晶圆的厚度减薄至5μm~100μm。

9.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法,其特征在于,采用熔合键合的方式将所述器件晶圆上的所述硬掩模层与所述支撑晶圆的所述键合表面连接,在键合之前,对所述硬掩模层的表面和/或所述键合表面进行等离子体活化。

10.一种半导体器件,其特征在于,根据权利要求1-9任一项所述的半导体器件的制造方法制造而成。


技术总结
本发明涉及一种半导体器件的制造方法及半导体器件,其中,制造方法至少包括以下步骤:提供一器件晶圆;对器件晶圆的正面执行正面工艺;形成覆盖器件晶圆的正面的硬掩模层;提供一支撑晶圆;将器件晶圆上的硬掩模层与支撑晶圆的键合表面键合连接,以使器件晶圆和支撑晶圆上下堆叠形成晶圆组合,晶圆组合位于厚度方向上的两侧表面分别为第一表面和第二表面;对晶圆组合的第一表面执行研磨工艺至器件晶圆达到目标厚度;对晶圆组合的第二表面执行Taiko工艺,通过Taiko工艺对支撑晶圆除边缘之外的区域进行减薄,减薄后在边缘形成环状结构。通过该制造方法可以进一步减薄晶圆厚度,同时减少缺陷的产生,提高良品率。

技术研发人员:陈会敏,陈呈,邱杰振
受保护的技术使用者:物元半导体技术(青岛)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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