一种IGBT晶圆的生产方法

技术领域

本申请涉及半导体制造的技术领域，尤其涉及一种IGBT晶圆的生产方法。

背景技术

IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor)，中文全称绝缘栅双极晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。IGBT与微电子技术中芯片技术(CPU)一样，IGBT芯片技术是电力电子行业中的“心脏”和“大脑”，能控制并提供大功率的电力设备电能变化，有效提高设备的能源利用效率、自动化和智能化水平。由IGBT芯片组成的IGBT器件、模块、组件以及系统装置广泛应用于空调、洗衣机等家用电器，以及轨道交通、智能电网、航天航空、船舶驱动、新能源、电动汽车等高端产业，特别是在设计国家经济安全、国防安全等战略性产业领域，高功率等级的IGBT尤为关键。

在IGBT晶圆生产后续工艺中，由于需要起到耐高压高电流的特性，需要在DIE(裸芯片)上长PI(光学薄膜)；由于采用了PI process的wafer(薄片)表面step height(台阶高度)是10，Baseline BG TAPE(背胶带)无法盖住该step height，会导致后续wafer背部减薄制程真空异常，无法正常处理，当前方案需使用更厚的BG TAPE来盖住薄片表面的stepheight，但是由于频繁转机存在转机时间长、生产效率低，且转机长导致机台状态不稳定等问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于：提供一种IGBT晶圆的生产方法，解决了IGBT晶圆在生产过程中的台阶高度过大导致后续工艺真空异常的问题。

为达上述目的，本申请采用以下技术方案：

一方面，提供一种IGBT晶圆的生产方法，包括以下步骤：

提供晶圆，所述晶圆具有相对的正面和背面；

所述晶圆的正面经过薄膜沉积工艺后形成了台阶高度；

在所述晶圆的正面进行第一次贴膜；

在完成第一次贴膜后进行第二次贴膜；

完成第二次贴膜后，吸附所述晶圆的正面进行翻转，继而对所述晶圆的背面进行减薄。

进一步地，第二次贴膜在覆膜过程中的滚轴压力小于第一次贴膜的滚轴压力。

进一步地，第一次贴膜在覆膜过程中滚轴的压力设定在0.195Mpa-0.205Mpa之间，第二次贴膜在覆膜过程中滚轴的压力设定在0.130Mpa-0.145Mpa之间。

进一步地，在完成背面减薄动作后，对所述晶圆的正面依次进行揭膜，第一次揭膜的拉力小于第二次揭膜的拉力。

进一步地，第一次揭膜的拉力设定在0.220Mpa-0.230Mpa之间，第二次揭膜的拉力设定在0.320Mpa-0.330Mpa之间。

进一步地，在对所述晶圆进行正面揭膜过程中，膜开始剥离的速度设定为7mm/s，结束剥离的速度设定为6mm/s。

进一步地，在减薄时晶圆的初始厚度为A1+A2+A2，减薄后晶圆的厚度为A3+A2+A2，其中，A1为未贴膜前的晶圆厚度，A2为膜的厚度，A3为晶圆减薄的目标厚度。

进一步地，A1＝775um，A2＝80um。

进一步地，采用Taiko工艺对所述晶圆的背面进行减薄。

进一步地，在完成背面减薄后，对所述晶圆的正面进行揭膜，揭膜完成后依次进行湿法刻蚀、背面金属化、背面贴膜，在所述晶圆经过上述加工后，进入环切工艺，最后对所述晶圆进行切割。

本申请的有益效果为：通过在晶圆正面第一次贴膜的基础上进行第二次贴膜，通过两次贴膜的动作能够完全覆盖晶圆正面的台阶高度，能够有效解决由于在光学薄膜生成过程中造成的台阶高度过大的问题，相当于进行了两次贴膜后，晶圆正面呈现平整状态，在后续的背面减薄工艺过程中，晶圆正面作为手臂接触面，能够保持在平整状态下被吸附，进而解决真空异常的问题，保证背面减薄动作可以正常进行，而且合理解决了由于频繁转机存在转机时间长、生产效率低的问题，同时避免发生由于转机长导致机台状态不稳定的情况。

附图说明

下面根据附图和实施例对本申请作进一步详细说明。

图1为本申请实施例所述IGBT晶圆的生产方法中第一次贴膜状态示意图；

图2为本申请实施例所述IGBT晶圆的生产方法中第二次贴膜状态示意图；

图3为本申请实施例所述IGBT晶圆的生产方法的流程示意图。

图中：1、晶圆；2、膜。

具体实施方式

为使本申请解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本申请实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，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。

在芯片生产的技术领域中，其中包括了晶圆正面沉积光学薄膜、晶圆背面减薄、揭膜等主要步骤，而在晶圆正面沉积光学薄膜过程中，由于材料沉积或刻蚀可能存在不均匀性，这可能是由于设备精度、工艺参数或环境因素等原因导致的，这种不均匀性可能导致晶圆表面出现高度差异，从而形成台阶高度；也有可能因为沉积的薄膜可能会受到应力作用，这种应力可能导致薄膜在某些区域收缩或膨胀，从而形成台阶高度；工艺控制也是影响台阶高度的重要因素，例如，薄膜沉积和刻蚀的参数(如温度、压力、时间等)如果控制不当，可能导致材料的不均匀分布或刻蚀深度不一致，从而形成台阶高度。晶圆正面形成了台阶高度的情况下，常规的方式是用胶带去覆盖其表面，但是在台阶高度差异大的情况下，胶带无法完全覆盖台阶高度，导致了晶圆正面呈现出不平整的状态，如图1所示，在后续进行背面减薄的过程中，由于需要吸附晶圆正面进行翻转，晶圆正面的台阶高度导致了吸附过程中出现真空，吸附状态不稳定，严重影响了在背面减薄工艺中的操作。

针对上述出现的技术问题，如图3所示，本实施例提供一种IGBT晶圆的生产方法，包括以下步骤：

提供晶圆，所述晶圆具有相对的正面和背面；

所述晶圆的正面经过薄膜沉积工艺后形成了台阶高度；

在所述晶圆的正面进行第一次贴膜；

在完成第一次贴膜后进行第二次贴膜，第二次贴膜是在贴附在第一次贴的膜上的，使得两次贴膜后能够完全盖住台阶高度，保证晶圆的正面呈平整状，如图2所示；

完成第二次贴膜后，通过吸附机构贴合晶圆的正面完成吸附动作，然后驱动晶圆翻转，继而对所述晶圆的背面进行减薄。

在上述方案中，由于对晶圆的正面实行了两次贴膜动作，在第一次贴膜无法保证覆盖台阶高度的情况下，再进行第二次贴膜，保证了两次贴膜动作后膜能够完全盖住台阶高度，使得晶圆在完成两次贴膜后表面呈现出平整状，这样通过吸附机构去吸附晶圆的正面时，能够紧贴晶圆正面吸附，避免出现真空异常的情况出现，保证了晶圆吸附翻转的稳定性，继而提高了后续背面减薄的工作效率和质量。

基于上述两次贴膜后的晶圆结构如图2所示，包括晶圆1和晶圆1上方的两层膜2，经过两次贴膜后，晶圆1的正面相对平整，便于吸附机构贴合吸附，不会出现吸附部分真空异常的情况。

进一步地，第二次贴膜在覆膜过程中的滚轴压力小于第一次贴膜的滚轴压力。在第一次贴膜后，膜与晶圆表面之间可能存在一些残留物或污垢，如果第二次贴膜时使用较大的压力，这些残留物或污垢可能会被压入膜和晶圆表面之间，导致贴膜不均匀或产生气泡，而且在第一次贴膜后，晶圆表面可能已经受到一定程度的损伤或变形，为了避免第二次贴膜后加剧这些损伤或变形，应调小第二次贴膜的压力，避免影响晶圆的完整性和性能；另外，在第一次贴膜后，膜与晶圆表面之间的粘附力可能已经达到饱和状态，如果第二次贴膜时使用较大的压力，可能会破坏这种粘附力，导致膜与晶圆表面之间出现分离或脱离，因此为了确保第二次贴膜的质量和效果，通常会减小第二次贴膜的压力，这样可以避免残留物或污垢被压入膜与晶圆表面之间，减少对晶圆的损伤和变形，并保持膜与晶圆表面之间的良好粘附力。

可选地，第一次贴膜在覆膜过程中滚轴的压力设定在0.195Mpa-0.205Mpa之间，第二次贴膜在覆膜过程中滚轴的压力设定在0.130Mpa-0.145Mpa之间。其中，第一次贴膜和第二次贴膜之间的压力设定没有必然的关系，只需要遵循第二次贴膜压力小于第一次贴膜压力即可，即在设定范围内可任意取值，而在实际生产过程中，常用压力参数或者最优压力参数设定是第一次贴膜压力为0.201Mpa，第二次贴膜压力为0.140Mpa。

在一些实施例中，在完成背面减薄动作后，对所述晶圆的正面依次进行揭膜，第一次揭膜的拉力小于第二次揭膜的拉力，简单来说，就是第一次揭膜的拉力要与第二次贴膜的压力相适配，第二次揭膜的拉力与第一次贴膜的压力相适配，这样才能够有效将晶圆表面的膜揭下而不损伤晶圆表面。另外，在两层膜的情况下，第一次揭膜时，底层膜仍然与晶圆表面紧密贴合，如果拉力过大，可能会对底层膜造成损伤或破坏，进而影响后续的工艺，而且当两层膜同时存在时，它们之间的应力可能会集中到一起，如果第一次揭膜时的拉力过大，可能会导致应力集中，进而对晶圆表面或底层膜产生不利影响，因此，适当减小第一次揭膜的拉力可以避免应力集中。同时，在两层膜的情况下，第一次揭膜时减小拉力可以更好地控制精度和稳定性，避免发生膜的移动或变形，从而影响晶圆的精度和一致性。

可选地，第一次揭膜的拉力设定在0.220Mpa-0.230Mpa之间，第二次揭膜的拉力设定在0.320Mpa-0.330Mpa之间。第一次揭膜和第二次揭膜之间的拉力设定没有必然的关系，但需要分别与第二次贴膜、第一次贴膜的压力适配，不仅需要遵循第一次揭膜的拉力小于第二次揭膜的拉力，还需要遵循第一次揭膜的拉力大于第二次贴膜的压力，第二次揭膜的拉力大于第一次贴膜的压力，这样才能在不影响晶圆表面质量的情况下稳定将膜揭下，在满足上述设定的情况下在既定范围内可任意取值，而在实际生产过程中，常用拉力参数或者最优拉力参数设定是第一次揭膜拉力为0.225Mpa，对应第二次贴膜压力0.140Mpa，第二次揭膜拉力为0.322Mpa，对应第一次贴膜压力0.201Mpa。

同时，在对所述晶圆进行正面揭膜过程中，由于在晶圆表面贴了两次膜，因此揭膜过程包括了第一次揭膜和第二次揭膜，相较于贴了一次膜只需要揭一层膜的方案而言，设定的膜剥离速度需要降低，具体如下，表格一为原工艺正面揭膜的背胶带剥离速度设定，原工艺即贴一次膜的方案，膜即所述的背胶带，表格二为本方案中两次贴膜工艺正面揭膜的背胶带剥离速度设定。下述表格中，各英文简写或英文的中文意思具体如下：

BSL：背胶带剥离速度；

Peel Start：背胶带剥离的起始速度。这指的是背胶带开始从固定位置剥离时的速度；

Peel Down：背胶带剥离的下降速度。这指的是背胶带在剥离过程中，从起始速度逐渐降低的速度变化；

Peel Check：背胶带剥离过程中的速度检查点。这指的是在背胶带剥离过程中，需要定期检查或验证剥离速度是否符合要求或预设值；

Peel Delay：背胶带剥离的延迟时间。这指的是在背胶带开始剥离后，需要等待一段时间以确保背胶带完全剥离或达到稳定状态；

Peel Sp.change：背胶带剥离过程中的速度变化点。这指的是在背胶带剥离过程中，需要改变剥离速度的特定时刻或条件；

Peel End：背胶带剥离的结束速度。这指的是背胶带完全剥离后，结束时的速度；

Peel End Wind：背胶带剥离结束时的流速，这指的是在背胶带剥离或取下结束时，控制风速或气流的过程或参数；

Table Position：这通常指的是背胶带剥离过程中，工作台或设备的位置。这个位置与背胶带的剥离起点、终点或其他关键位置有关。在设定背胶带剥离速度时，可能需要考虑工作台或设备的位置，以确保剥离过程能够顺利进行；

Table speed：这指的是工作台或设备的移动速度。在背胶带剥离过程中，工作台或设备的移动速度可能会影响剥离速度和剥离效果。因此，在设定背胶带剥离速度时，可能需要考虑工作台或设备的移动速度，以确保剥离过程能够高效、准确地完成。

表1

表2

两个表格的速度对比差别在于，开始剥离的速度和结束剥离的速度不同，两次贴膜的方案中膜开始剥离的速度和结束剥离的速度都要小一些，具体是膜开始剥离的速度设定为7mm/s，结束剥离的速度设定为6mm/s。之所以在本方案中选择采用更小的剥离速度是因为两次贴膜增加了膜的剥离难度，每次贴膜都可能改变膜的附着状态和增加其厚度，从而影响了剥离速度，因此为了确保两次贴膜的准确性和质量，可能需要对背胶带的剥离速度进行工艺调整，这就意味着需要降低剥离速度以获得更好的贴膜效果。

需要注意的是，具体的背胶带剥离速度大小还受到其他因素的影响，如设备性能、操作方式、环境条件等。因此，在实际应用中，需要根据具体情况对背胶带剥离速度进行调整和优化。

在进行了两次贴膜后需要对后续的减薄工艺进行调整，在减薄时晶圆的初始厚度为A1+A2+A2，减薄后晶圆的厚度为A3+A2+A2，其中，A1为未贴膜前的晶圆厚度，A2为膜的厚度，A3为晶圆减薄的目标厚度，具体是，由于增加了二次贴膜，故在背面减薄工艺时的初始厚度为775um+80um+80um,80um为膜的厚度，故减薄后wafer与膜的目标厚度应该调整为：targe thickness＝wafer targe thickness um+80um+80um，wafer指的是晶圆，targethickness指的是目标厚度，wafer targe thickness指的是晶圆目标厚度。通过对目标厚度进行适应性调整才能够得到减薄后需要的晶圆厚度，以满足生产需求。

优选地，采用Taiko工艺对所述晶圆的背面进行减薄。采用Taiko工艺对晶圆的背面进行减薄的步骤可以包括：在晶圆的正面上两次贴膜后，吸附晶圆的正面翻转所述晶圆；对晶圆背面的中心区域进行粗磨(Coarse Grind)；对晶圆背面的中心区域与进行精磨(Fine Grind)或抛光(MirrorFinish)，在晶圆背面的边缘区域形成凸起的Taiko环；对晶圆1进行DI水旋转漂洗和干燥(DI Spin Rinse Dry)；切割去除Taiko环。但不限于此，还可以利用其它方法硅晶圆的背面进行减薄。

进一步地，在完成背面减薄后，对所述晶圆的正面进行揭膜，揭膜完成后依次进行湿法刻蚀、背面金属化、背面贴膜，在所述晶圆经过上述加工后，进入环切工艺，最后对所述晶圆进行切割。在该方案中，湿法刻蚀操作是通过使用化学溶液对晶圆表面进行腐蚀，以去除不需要的材料或结构；在湿法刻蚀后，需要对晶圆的背面进行金属化处理，这通常是通过在晶圆背面沉积一层金属层来实现的，以提高晶圆的导电性能和稳定性；在背面金属化后，需要再次在晶圆背面覆盖一层薄膜，以保护背面的金属层免受污染和损伤；在晶圆经过一系列加工后，需要进行环切工艺，这通常是通过使用专门的切割设备和工具来实现的，以确保每个芯片或元件都具有正确的尺寸和形状；最后一步是进行圆晶切割，即将晶圆切割成单个芯片或元件，这一步通常是通过使用高精度的切割设备和工具来完成的，以确保每个芯片或元件都具有精确的尺寸和形状。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“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申请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一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本申请的技术原理。这些描述只是为了解释本申请的原理，而不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其它具体实施方式，这些方式都将落入本申请的保护范围之内。