晶圆清洗花篮、酸洗工艺及晶圆背面工艺

技术领域

本说明书涉及半导体技术领域，具体涉及一种晶圆清洗花篮、酸洗工艺及晶圆背面工艺。

背景技术

当晶圆完成正面器件制作后，通过背面工艺对晶圆进行减薄作业，例如将晶圆厚度从750um减薄到200um左右，减薄后的晶圆经过背面湿法化学处理，然后在背面沉积Ti、Ni、Ag等金属，从而能够有效降低所制成芯片的导通电阻与热效应，减少能源的损耗并保证芯片的可靠性。减薄作业通常采用机械研磨的方式，研磨时会在晶圆的背面形成损伤层，此时可以将多片待处理的晶圆放置于清洗花篮中，再将清洗花篮浸没与酸槽中进行蚀刻，将晶圆背面去除一定厚度，从而达到去除损伤层的目的。但是，由于蚀刻酸液的黏度大，晶圆背面与清洗花篮的接处位置容易形成发黑的条状图案，影响晶片产品的外观，严重时会影响后续金属沉积作业，降低产品质量。

发明内容

有鉴于此，本说明书实施例提供一种晶圆清洗花篮、酸洗工艺及晶圆背面工艺，其中的晶圆清洗花篮能够避免晶圆背面在酸洗工艺中产生发黑的现象，提升产品的美观程度，保证晶圆产品质量。

本说明书实施例提供以下技术方案：

一种晶圆清洗花篮，适用于晶圆背面研磨损伤层的酸洗工艺，所述晶圆清洗花篮包括两块相向设置的载板、两块相向设置的固定板，所述载板和所述固定板在所述晶圆清洗花篮的开口位置依次垂直连接形成框架结构；

两块所述载板设置有彼此对称的装载区域，所述装载区域包括至少两个垂直于所述固定板的卡条，所述卡条之间设置有若干个供酸洗液通过的矩形孔，所述卡条的内壁设置有卡槽以放置晶圆，所述卡槽和所述矩形孔被配置成：

所述晶圆清洗花篮的开口竖直向上放置时，靠近所述装载区域的水平中心线的卡槽深度小于远离所述水平中心线的卡槽深度，下方的矩形孔尺寸不小于上方的矩形孔尺寸，且所述矩形孔的上下边缘由卡条边缘构成。

在上述方案中，通过改变晶圆清洗花篮的形状和结构，不再采用深度相同的卡槽结构，而是将靠近清洗花篮中心和底部的卡槽深度减小，且靠近清洗花篮中心位置的卡槽深度比底部的卡槽深度更小，当清洗花篮以开口竖直向上的方式放置在酸洗槽中时，晶圆水平中心线附近的边缘与卡槽接触面积变小，同时配合以在清洗花篮侧壁底部开设较之顶部区域更大的矩形孔，使得晶圆边缘位置的酸液流速尽量与晶圆其他区域的流速相同，避免在晶圆边缘因刻蚀速度不同而造成表面发黑的现象，使得晶圆更加美观，减小对后续金属沉积作业的影响，保证晶圆产品质量。

本说明书实施例还提供一种方案，所述卡槽的数量为2N+1个，当进行所述酸洗工艺时，晶圆被放置于序号为2N的卡槽中，其中N为自然数。

本说明书实施例还提供一种方案，所述卡条自上而下包括第一卡条、第二卡条和第三卡条，其中，所述第二卡条靠近所述水平中心线；

所述第二卡条的内壁的卡槽深度为0.4～1cm；

所述第三卡条的内壁的卡槽深度为0.5～1.2cm。

本说明书实施例还提供一种方案，所述第二卡条的内壁的卡槽深度为0.4～0.5cm；

所述第三卡条的内壁的卡槽深度为0.5～0.8cm。

本说明书实施例还提供一种方案，所述卡槽的槽壁沿平行于所述固定板的方向延伸至相邻的卡条以形成加强条，所加强条构成所述矩形孔的左右边缘并被配置成：

远离所述开口的加强条数量不大于靠近所述开口的加强条数量。

本说明书实施例还提供一种方案，距离所述开口最远的两个卡条之间不设置所述加强条。

本说明书实施例还提供一种方案，所述加强条沿平行于固定板方向的高度与相邻任意一侧的卡槽深度相同。

本说明书实施例还提供一种方案，所述晶圆清洗花篮还包括活动连接所述固定板的活动把手。

本说明书实施例还提供一种去除晶圆背面研磨损伤层的酸洗工艺，使用如上述任意一项所述的晶圆清洗花篮，将放置有多片晶圆的所述晶圆清洗花篮放入酸槽机台中进行刻蚀，实现去除机械研磨的损伤层

本说明书实施例还提供一种晶圆背面工艺，包括如下步骤：

选择防酸且不易残留的保护膜；

将保护膜贴于晶圆正面；

机械研磨晶圆背面至预设厚度；

采用如上述任意一项所述的酸洗工艺，去除晶圆背面由机械研磨形成的损伤层；

揭除晶圆正面的保护膜；

在晶圆背面沉积Ti、Ni或Ag金属，形成欧姆接触，作为芯片封装时的引出线。

与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：本发明提供的晶圆清洗花篮，在进行酸洗工艺时，该经过结构改进的晶圆清洗花篮，能够有效减少晶圆在垂直放置时其中部和底部边缘与晶圆清洗花篮的接触面积，保证晶圆背面各处的酸液流动速度相同，进而保证晶圆边缘各处的蚀刻速度相同，避免边缘发生表面发黑的现象，提升晶圆的美观程度，保证晶圆产品质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是一种现有的晶圆清洗花篮的立体示意图；

图2是一种现有的晶圆清洗花篮的装载区域的正视示意图；

图3是一种使用现有的晶圆清洗花篮酸洗完成后的晶圆表面色差示意图；

图4是第一种实施方式的晶圆清洗花篮的装载区域的正视示意图；

图5是第二种实施方式的晶圆清洗花篮的装载区域的正视示意图；

图6是第三种实施方式的晶圆清洗花篮的装载区域的正视示意图；

图7是图4中A-A’处的剖视示意图；

图8是图4中B-B’处的剖视示意图；

图9是图4中C-C’处的剖视示意图；

图10是使用本发明提供的一种晶圆清洗花篮酸洗完成后的晶圆表面无色差的示意图；

图11是一种晶圆背面工艺的流程图；

其中，10、载板，11、装载区域，13、卡槽，14、矩形孔，15、卡条，16、第一卡条，17、第二卡条，18、第三卡条，19、加强条，20、固定板，50、活动把手，60、支脚，100、晶圆。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。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。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

需要理解的是，“部件A与部件B的连接”是指部件A直接与部件B接触连接，或者部件A通过其他部件与部件B进行间接连接。本说明书的示例实施例中所描述的“上”、“下”、“内”、“外”、“侧”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本说明书的示例实施例的限定。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

通常，在晶圆完成正面器件制作后，采用背面工艺将晶圆减薄至预设的厚度，例如，将晶圆厚度从750um减薄到200um左右。常用的背面工艺是在背面湿法化学处理后，再在背面沉积Ti、Ni、Ag等金属，该工艺可以有效降低芯片的导通电阻与热效应，从而减少芯片运行时的能源损耗以及保证芯片运行可靠性。

减薄作业通常采用机械研磨的方式，机械研磨采用边喷水边使用金钢石刀头将晶圆背面研磨到指定厚度，如研磨至200um左右。机械研磨的过程中，会在研磨表面(即晶圆背面)形成损伤，损伤层可以采用化学蚀刻的方式予以去除。例如采用如图1和图2所示的晶圆清洗花篮，当刻蚀时，载有多片晶圆的花篮放入酸槽机台中刻蚀，在晶圆背面蚀刻一定厚度，以去除机械研磨的损伤层。

晶圆清洗花篮中设置有多条卡槽13，晶圆100放置在卡槽13中。卡槽13设置在花篮的卡条15内壁上，花篮在正常情况上开口竖直朝向放置，其底部设置有支撑花篮用的支脚60。花篮的相对两侧设置有载板10，载板10上设置有用于装载晶圆100的装载区域11，多个卡条15分布在装载区域11中。卡条15的内壁平行设置有多条用于承载晶圆100的卡槽13。卡条15可以分为靠近开口位置的第一卡条16，靠近花篮中部位置的第二卡条17，以及靠近花篮底部的第三卡条18。相邻的卡条15之间设置有多条加强条19，水平相邻的加强条19之间的缝隙成为矩形孔14，在刻蚀时供酸液进入清洗花篮内部。但是由于晶圆100的放置位置与卡槽13的接触面积较大，以及酸液的黏度大，花篮侧部供酸液通过的孔洞尺寸(即矩形孔19)有限，晶圆100的背面与清洗花篮的接处位置的液体流动受到阻挡，该位置会在蚀刻后形成发黑的条状图案，如图3所示，影响晶片产品的外观，严重时会影响后续金属沉积作业，降低产品质量。

为了解决上述问题，基于对已有的晶圆清洗花篮进行结构改进，本发明提出一种新的晶圆清洗花篮，其基础结构可以参考如图1所示的晶圆清洗花篮，由设置在四周的两块载板和两块固定板依次连接围设而成，其内部形成用于容纳多片晶圆执行蚀刻工艺的内腔，花篮竖直向上开口，自开口向花篮的底部设置多条沟槽结构(即卡槽)，用于放置和固定晶圆。

由于当晶圆放置在花篮内部时，靠近花篮水平中心线处的晶圆边缘距离花篮内壁较近，如果保持卡槽的深度统一，则在靠近水平中心线处的晶圆边缘会更多地进入卡槽中，从而影响蚀刻酸液在该处的流动，同理靠近花篮底部的卡槽从晶圆的侧下方承托晶圆，该些位置的晶圆边缘也会较靠近开口出的晶圆边缘更多地进入卡槽中，同样使得蚀刻酸液在该位置的流动受阻，这些固定晶圆的位置会形成如上文中所述发黑的条状图案。因此，发明人将花篮内壁的卡槽设置成不同深度，由于现有技术中水平中心线处晶圆边缘与卡槽接触最多，所以将此处的卡槽深度设置成相对于它位置更小，并同时适当减小靠近花篮底部的卡槽深度，当晶圆竖直的放置在晶圆清洗花篮中时，从靠近开口处的卡槽引到滑动进入花篮内部，并由侧部(靠近花篮的水平中心线)和侧下部(靠近花篮的底部)的滑槽固定，形成“四点固定”的结构，同时，为了保证上述用于固定的卡槽位置能够形成足够的酸液流动速度，这些区域附近的矩形孔较之开口处的的矩形孔尺寸更大，从而有效地解决蚀刻作业中晶圆背面发黑及影响产品质量的问题。

以下结合附图，说明本申请各实施例提供的技术方案。

一种晶圆清洗花篮，适用于晶圆背面研磨损伤层的酸洗工艺，该晶圆清洗花篮包括两块相向设置的载板10、两块相向设置的固定板20，载板10和固定板20在晶圆清洗花篮的开口位置依次垂直连接形成框架结构，参考图1所示。两块载板10设置有彼此对称的装载区域11，装载区域11包括至少两个垂直于固定板20的卡条15，卡条15之间设置有若干个供酸洗液通过的矩形孔14，卡条15的内壁设置有卡槽13以放置晶圆100，卡槽13被配置成：晶圆清洗花篮的开口竖直向上放置时(即在使用晶圆清洗花篮进行酸洗蚀刻工序时)，靠近装载区域11的水平中心线的卡槽13的卡槽深度小于远离水平中心线的卡槽13的卡槽深度，如图4、图7、图8和图9所示，靠近水平中心线的第二卡条17的深度最小，靠近开口的第一卡条16的深度最大，靠近底部的第三卡条18的深度在两者之间；以及，矩形孔14被配置成：下方的矩形孔14尺寸不小于上方的矩形孔14尺寸，且矩形孔14的上下边缘由卡条15边缘构成，如图4至图6所示，靠近底部的矩形孔14的尺寸大于靠近开口处的矩形孔14的尺寸，并且矩形孔14的由卡条15边缘构成，例如，位于第一卡条16和第二卡条17之间的矩形孔14的上下边缘分别由第一卡条16的下边缘和第二卡条17的上边缘构成。需要说明的是，在一些实施方式中，如图4和图5所示，第一卡条16与第二卡条17之间的矩形孔14与第二卡条17与第三卡条18之间的矩形孔14尺寸相同；在另一些实施方式中，如图6所示，第二卡条17与第三卡条18之间的矩形孔14的尺寸大于第一卡条16与第二卡条17之间的矩形孔14的尺寸。

在上述方案中，通过重新设置清洗花篮内壁各处与晶圆100的边缘接触的卡槽13的深度，同时配合调整矩形孔14的尺寸，基于现有的清洗花篮的基础结构，优化其形貌，在蚀刻工序中，减少其侧壁和内部结构对蚀刻液的阻挡，从而避免晶圆背面发黑现象的产生，使得晶圆更加美观，减小对后续金属沉积作业的影响，保证晶圆产品质量，如图10所示。

需要说明的是，上述结构的晶圆清洗花篮可以通过对现有的晶圆清洗花篮进行机械加工的得到，也可以直接使用注塑等成型工艺得到上述结构的清洗花篮。

在一些实施方案中，卡槽13的数量为2N+1个，当进行酸洗工艺时，晶圆100被放置于序号为2N的卡槽13中，其中N为自然数。

例如，如图4和图5所示，卡槽13的数量为25个，其中用于放置蚀刻酸洗的晶圆100的卡槽为12个，即放置在第2、第4、第6……第24个卡槽中。

在上述方案中，通过增加晶圆100之间的距离，使得酸液的流动更加顺畅，能够更好地抑制晶圆边缘发黑的现象。

需要说明的是，在其他一些实施方案中，卡槽13的数量为2M+1个，晶圆100也可以被放置于序号为2M+1的卡槽13中，其中M为非负整数。

需要说明的是，在其他一些实施方案中，在多个卡槽13中，也可以设定晶圆100之间所放置间隔的为卡槽数量2个或2个以上。

在一些实施方案中，如图4、图7、图8、图9所示，卡条15自上而下包括：靠近晶圆清洗花篮的开口位置的第一卡条16，靠近晶圆清洗花篮的水平中心线位置的第二卡条17，靠近晶圆清洗花篮的底部的第三卡条18；并且第一卡条16、第二卡条17、第三卡条18可以为多条，例如图4中的第一卡条16为2条；第二卡条17的内壁的卡槽13深度为0.4～1cm；第三卡条18的内壁的卡槽13深度为0.5～1.2cm。优选的，第二卡条17的内壁的卡槽13深度为0.4～0.5cm；第三卡条18的内壁的卡槽13深度为0.5～0.8cm。

在一些实施方案中，如图4和图5所示，晶圆清洗花篮的卡条15之间还设置有加强条19，该加强条19由卡槽13的槽壁沿平行于固定板20的方向延伸至相邻的卡条15而形成，因此，加强条19卡槽13的槽壁连成一条直线，方便在放置和取出晶圆100的过程中提供滑动导向；并且，加强条19构成矩形孔14的左右边缘并被配置成：远离开口的加强条19数量不大于靠近开口的加强条19数量，例如图4所示的由上而下的第2根第一卡条16和第二卡条17之间加强条19的数量，与第二卡条17和第三卡条18之间的加强条19的数量相同。需要说明的是，在一些实施方案中，如图6所示，第二卡条17和第三卡条18之间的加强条19的数量，也可以小于第一卡条16和第二卡条17之间加强条19的数量。

在其他一些实施方式中，距离开口最远的两个卡条15之间不设置加强条19，例如，第二卡条17和第三卡条18之间不设置加强条19。

需要说明的是，在上述设置有加强条19的实施例中，加强条19的高度与卡槽13的深度适配，具体的，加强条19沿平行于固定板20方向的高度与相邻任意一侧的卡槽13的深度相同。优选的，加强条19沿平行于固定板20方向的高度与靠近晶圆清洗花篮开口方向一侧的卡槽13的深度相同。

在一些实施方式中，晶圆清洗花篮还包括活动连接固定板20的活动把手50。在装载或取出晶圆100时，可以通过旋转活动把手50以避让晶圆100。

基于相同的发明思路，本说明书实施例还提供一种去除晶圆背面研磨损伤层的酸洗工艺，该酸洗工艺使用上述任意一个方案中所述的晶圆清洗花篮，在酸洗蚀刻时，将放置有多片晶圆的晶圆清洗花篮放入酸槽机台中进行刻蚀，实现去除机械研磨的损伤层。

上述去除晶圆背面研磨损伤层的酸洗工艺的有益效果可以参考前述实施例中晶圆清洗花篮的效果，此处不再赘述。

基于相同的发明思路，本说明书实施例还提供一种晶圆背面工艺，如图11所示，包括如下步骤：

步骤S1，选择防酸且不易残留的保护膜；

步骤S2，将保护膜贴于晶圆正面；

步骤S3，机械研磨晶背面至预设厚度；

步骤S4，采用如上述实施方式中去除晶圆背面研磨损伤层的酸洗工艺，去除晶圆背面由机械研磨形成的损伤层；

步骤S5，揭除晶圆正面的保护膜；

步骤S6，在晶圆背面沉积Ti、Ni或Ag金属，形成欧姆接触，作为芯片封装时的引出线。

上述晶圆背面工艺的有益效果可以参考前述实施例中晶圆清洗花篮的效果，此处不再赘述。

本说明书中，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的方法实施例而言，由于其与系统是对应的，描述比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。