一种晶圆的解键合方法

技术领域

本发明涉及激光解键合技术领域，尤其涉及一种晶圆的解键合方法。

背景技术

紫外激光解键合技术一般需要两种临时键合材料配合使用，即一层激光释放材料层，一层临时键合粘结材料层。临时键合材料主要用于粘结晶圆片和载片。激光释放材料层是指其在受激光照射时，可分解脱粘的材料层，实现解键合的作用。但在实际使用过程中，激光解键合工艺往往还需要人工辅助和机械外力分离晶圆对，其中主要原因是由于边缘效应，临时键合胶旋涂时会造成边缘位置胶层厚度胶中间区域厚的现象，在热压键合时，由于高温流变性能，容易出现溢胶现象，溢胶的部分粘住晶圆对外延部分，即使通过优化旋涂工艺，也不能有效减少溢胶现象。因此激光照射后，边缘部分未能被顺利解粘。而实际生产作业过程中，则需要辅助手动刮除溢胶部分或者其他手段除去溢胶，以实现解键合，大大降低了生产效率。同时，如果未能除胶干净而进行作业，很可能造成分离破片的风险，良率无法保证。

CN111755377A公开了一种晶圆解键合方法，其公开的解键合方法包括以下步骤：步骤一、将硅晶圆外圈发生胶变性或胶溢出的硅刻蚀去除；步骤二、将硅晶圆与载片解键合。步骤一所述的刻蚀去除方法包括在晶圆侧制备掩模层，所述的掩模层材料采用正性或负性光刻胶，通过曝光及显影过程去除硅晶圆边缘的光刻胶；再通过干法刻蚀工艺对硅晶圆的外圈直接进行刻蚀。针对薄晶圆临时键合胶变性以及“胶挤出”问题，其公开了一种解键合前处理方法，通过掩模制备、刻蚀去边等前处理工艺将晶圆外圈发生胶变性或胶溢出的硅刻蚀去除，再进行解键合制程，解决了由于临时键合胶变性导致的无法顺利进行解键合的问题，规避了碎片风险。其公开的解键合方法操作较为复杂，不能有效提高生产效率。

CN111627845A公开了一种拆键合装置及其拆键合的方法，其公开的拆键合装置能够利用滚轴的变形促使胶带与半导体基底的边缘接触并粘附，以此增强胶带与半导体基底的粘附力，使胶带能有效地去除半导体基底上的键合胶，提高生产效率，降低生产成本，但是其公开的拆键合的方法虽然能够在一定程度上提高生产效率，但是从清除玻璃边缘表面附着的临时键合残胶的角度来看，其对后续玻璃的清洗效率的提高仍然有限。

综上所述，开发一种方法简单易操作且高效的晶圆解键合的方法至关重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种晶圆的解键合方法，所述晶圆的解键合方法简单易操作，高效，利于提高晶圆的生产效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种晶圆的解键合方法，所述晶圆的解键合方法包括如下步骤：

(1)将键合的晶圆输入清洗腔；

(2)使用清洗腔中的喷嘴头对准所述键合的晶圆的边缘，喷出溶剂；

(3)去除所述键合的晶圆的边缘溢胶；

(4)对步骤(3)得到的键合的晶圆进行干燥；

(5)将干燥后的键合的晶圆输入激光扫射平台进行解键合；

步骤(2)中所述喷嘴头的压力为0.1-10MPa，例如1MPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa等。

本发明提供了一种晶圆的解键合方法，所述晶圆的解键合方法中通过调整清洗腔中喷嘴头的压力，使其对准边缘溢胶喷出适量的溶剂溶解边缘溢胶并去除，整个工艺过程简单，耗时短，且由于提前高效率地去除了边缘溢胶，在键合的晶圆解键合后，玻璃晶圆仅需使用一种溶剂去除键合胶即可，节省了去除残余边缘溢胶的过程，利于提高晶圆的生产效率。

本发明通过调整所述喷嘴头的压力为0.1-10MPa，在此范围内进行溶剂的喷出既能使溶剂充分清洗到边缘溢胶，又不会由于喷嘴压力太高使溶剂呈现水刀状，对晶圆片造成直接冲击，破坏晶圆，从而提高了晶圆的质量。

优选地，所述步骤(2)中喷嘴头与键合的晶圆的夹角为0-90°，例如10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°等。

本发明所述喷嘴头位于晶圆的斜上方，并不是与晶圆处于同一水平线，在这个前提下喷嘴头的角度，即其与键合的晶圆的夹角设置为0-90°，可以使边缘溢胶与溶剂充分接触，避免了溶剂直接冲击键合的晶圆的间隙造成分片和过度清洗的风险。

优选地，步骤(3)中采用刮刀形状或毛刷形状的溢胶处理部件去除所述键合的晶圆的边缘溢胶。本发明所述刮刀形状的溢胶处理部件对溢胶的处理力度较大，但容易对晶圆造成损坏；毛刷形状的溢胶处理部件比较柔软，不会对晶圆造成损坏，但是相应地处理力度较小，因此，二者的使用需要根据晶圆的材质以及晶圆侧面溢胶的多少进行选择。

优选地，所述溢胶处理部件的材质为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯或海绵块中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，步骤(2)具体包括：将键合的晶圆通过真空吸附在转盘上旋转，使用清洗腔中的喷嘴头对准旋转的键合的晶圆的边缘，喷出溶剂。

优选地，步骤(3)具体包括：去除所述旋转中的键合的晶圆的边缘溢胶。

优选地，步骤(2)和步骤(3)中，所述键合的晶圆旋转的速度各自独立地为50-5000rpm，例如100rpm、500rpm、1000rpm、1500rpm、2000rpm、2500rpm、3000rpm、3500rpm、4000rpm、4500rpm等。

本发明所述键合的晶圆是在旋转的状态下进行边缘溢胶的去除，旋转的速度为50-5000rpm，旋转速度根据工况进行适应性调整，转速过快不利于溶剂与边缘溢胶的充分接触，影响清洗效果和效率。

优选地，所述键合的晶圆在步骤(2)和步骤(3)中旋转的总时间为10-300秒，例如50秒、100秒、150秒、200秒、250秒等。

本发明所述键合的晶圆旋转的时间是步骤(2)和步骤(3)两步的总时间，旋转的时间为10-300秒，时间太短，边缘溢胶的去除不彻底，时间太长，清洗效率偏低。

优选地，步骤(4)中所述干燥是通过吹氮气实现的。

优选地，步骤(5)中所述解键合包括激光扫射和吸盘分离两步操作。

作为优选的技术方案，所述晶圆的解键合方法包括如下步骤：

(1)将键合的晶圆输入清洗腔；

(2)将键合的晶圆通过真空吸附在转盘上以50-5000rpm的速度旋转，调整清洗腔中的喷嘴头与晶圆的夹角为0-90°，将喷嘴头对准旋转的键合的晶圆的边缘，调整喷嘴头的压力为50-1000KPa，喷出溶剂；

(3)采用清洗腔中刮刀形状或毛刷形状的溢胶处理部件去除旋转中的键合的晶圆的边缘溢胶；

(4)对步骤(3)所述键合的晶圆吹氮气干燥；

(5)将干燥后的键合的晶圆输入激光扫射平台，进行激光扫射和吸盘分离，得到解键合的晶圆。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

采用本发明所述晶圆的解键合方法对晶圆解键合耗时在18.6分钟以内，后续玻璃晶圆的清洗效率相对于人工除胶提升了42％以上。且机械化操作可以避免人工除胶对晶圆的破坏，利于工业化生产。

附图说明

图1是实施例1所提供的晶圆的解键合方法示意图；

其中，1-玻璃晶圆，2-激光相应材料，3-临时键合材料，4-器件晶圆，5-边缘溢胶，6-喷嘴头，7-溶剂，8-溢胶处理部件。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例提供了一种晶圆的解键合方法，其中键合的晶圆包括依次层叠设置的玻璃晶圆1、激光相应材料2、临时键合材料3和器件晶圆4，在所述键合的晶圆两侧含有边缘溢胶5，如图1所示，所述晶圆的解键合方法包括如下步骤：

(1)将键合的晶圆输入清洗腔；

(2)将键合的晶圆通过真空吸附在转盘上以2500rpm的速度旋转，调整清洗腔中的喷嘴头6与晶圆的夹角为45°，将喷嘴头对准旋转的键合的晶圆的边缘，调整喷嘴头的压力为500KPa，喷出溶剂7(购于深圳市化讯半导体材料有限公司，牌号为临时键合胶清洗剂TBR2)；

(3)用清洗腔中的溢胶处理部件8去除所述键合的晶圆的边缘溢胶；

(4)对步骤(3)所述键合的晶圆吹氮气干燥；

(5)将干燥后的键合的晶圆输入激光扫射平台进行激光扫射和吸盘分离后，得到解键合的晶圆；

其中，步骤(2)和(3)耗时，即键合的晶圆旋转的时间为150秒。

实施例2

本实施例提供了一种晶圆的解键合方法，其中键合的晶圆与实施例1相同，所述晶圆的解键合方法包括如下步骤：

(1)将键合的晶圆输入清洗腔；

(2)将键合的晶圆通过真空吸附在转盘上以50rpm的速度旋转，调整清洗腔中的喷嘴头与晶圆的夹角为5°，将喷嘴头对准旋转的键合的晶圆的边缘，调整喷嘴头的压力为50KPa，喷出溶剂7(购于深圳市化讯半导体材料有限公司，牌号为临时键合胶清洗剂TBR2)；

(3)用清洗腔中的溢胶处理部件去除所述键合的晶圆的边缘溢胶；

(4)对步骤(3)所述键合的晶圆吹氮气干燥；

(5)将干燥后的键合的晶圆输入激光扫射平台，进行激光扫射和吸盘分离，得到解键合的晶圆；

其中，步骤(2)和(3)耗时，即键合的晶圆旋转的时间为300秒。

实施例3

本实施例提供了一种晶圆的解键合方法，其中键合的晶圆与实施例1相同，所述晶圆的解键合方法包括如下步骤：

(1)将键合的晶圆输入清洗腔；

(2)将键合的晶圆通过真空吸附在转盘上以5000rpm的速度旋转，调整清洗腔中的喷嘴头与晶圆的夹角为90°，将喷嘴头对准旋转的键合的晶圆的边缘，调整喷嘴头的压力为1000KPa，喷出溶剂7(购于深圳市化讯半导体材料有限公司，牌号为临时键合胶清洗剂TBR2)；

(3)用清洗腔中的溢胶处理部件去除所述键合的晶圆的边缘溢胶；

(4)对步骤(3)所述键合的晶圆吹氮气干燥；

(5)将干燥后的键合的晶圆输入激光扫射平台，进行激光扫射和吸盘分离，得到解键合的晶圆；

其中，步骤(2)和(3)耗时，即键合的晶圆旋转的时间为10秒。

实施例4

本实施例提供的晶圆的解键合方法与实施例1的区别在于，键合的晶圆旋转的速度为6000rpm，其余与实施例1相同。

实施例5

本实施例提供的晶圆的解键合方法与实施例1的区别在于，键合的晶圆旋转的速度为20rpm，其余与实施例1相同。

实施例6

本实施例提供的晶圆的解键合方法与实施例1的区别在于，键合的晶圆旋转的时间为420秒，其余与实施例1相同。

实施例7

本实施例提供的晶圆的解键合方法与实施例1的区别在于，键合的晶圆旋转的时间为6秒，其余与实施例1相同。

对比例1

本对比例提供的晶圆的解键合方法包括如下步骤：将键合的晶圆以手工擦拭的方式去除边缘溢胶，烘干后输入激光扫射平台进行解键合。

对比例2

本对比例提供的晶圆的解键合方法与实施例1的区别在于，喷嘴头的压力为1500KPa，其余与实施例1相同。

对比例3

本对比例提供的晶圆的解键合方法与实施例1的区别在于，喷嘴头的压力为20KPa，其余与实施例1相同。

性能测试

将实施例1-7和对比例1-3进行如下测试：

(1)耗时：在实施例1-7和对比例1-3所述解键合条件下处理边缘溢胶种类和胶量相同的晶圆，记录各键合的晶圆完成解键合的时间。

(2)玻璃晶圆的清洗效率：将实施例1-7和对比例1-3得到的解键合的晶圆中的玻璃晶圆进行清洗，玻璃晶圆的清洗效率定义为：各实施例清洗耗时/对比例1的清洗耗时。

测试结果汇总于表1中。

表1

分析表1数据可知，采用本发明所述晶圆的解键合方法对晶圆解键合耗时在18.6分钟以内，后续玻璃晶圆的清洗效率相对于人工除胶提升了42％以上，实施例1-3的耗时在10.2分钟以内，后续玻璃晶圆的清洗效率相对于人工除胶提升了55％以上，解键合的耗时更短，后续玻璃晶圆的清洗效率更高。

分析对比例1与实施例1可知，对比例1的耗时高达35分钟，而实施例1仅需3.5分钟，且由于边缘溢胶的去除，后续玻璃晶圆的清洗仅需要再使用一种溶剂对晶圆清洗即可，而人工擦拭的方式除胶，边缘溢胶会有一定的残余，后续玻璃晶圆的处理中需要两种溶剂分别对残余边缘溢胶和键合胶进行清洗，耗时较长，因此实施例1比对比例1的后续玻璃晶圆的清洗效率提高了67％，可以推测的是，在批量化生产过程中，人工去除边缘溢胶的过程会更耗时，对晶圆造成破损的几率更大，因此，本发明所述晶圆的解键合方法在简单高效方面具有极大的优势。

分析对比例2-3与实施例1-3可知，对比例2-3的后续玻璃晶圆的清洗效率明显不如实施例1-3，证明喷嘴头的压力设置在0.1-10MPa范围内进行晶圆的解键合才更有利于后续玻璃晶圆的清洗，进而提升晶圆的生产效率。

分析实施例1-3与实施例4-7可知，实施例4-7后续的玻璃晶圆的清洗效率明显不如实施例1-3，证明采用本发明所述的晶圆的解键合方法需要将键合的晶圆的旋转的速度和时间等工艺参数调整到合适的范围才能使所述晶圆的解键合方法既省时又高效，利于后续玻璃晶圆的清洗，例如，将键合的晶圆旋转的速度控制在50-5000rpm，键合的晶圆旋转的时间控制在10-300秒所得解键合后的晶圆在后续玻璃晶圆清洗过程中更方便。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。