一种3D NAND晶圆切割工艺

技术领域

本发明涉及晶圆切割技术领域，尤其涉及一种3D NAND晶圆切割工艺。

背景技术

针对3D NAND的堆叠越来越多，电路层越来越厚。现有的3D NAND一般在128层，表面金属层厚度达到了10～15um，目前还可以采用激光开槽切割或者激光背面隐形切割模式进行生产。而未来堆叠层数将会越来越多，300层甚至400层的时候，电路层厚度预计达到15～30um，现有几种方案均无法适用，需要寻找一种适合切割较厚电路层的方法；

现有的晶圆切割技术方案通常为以下方案：

1.刀片切割。目前常见的是使用金刚石锯片(砂轮)划片，通过物理切割方式，将晶圆分离成一颗颗独立的晶粒。

2.激光切割。通常分为激光正面开槽切割、正面穿透切割、背面隐形切割三种模式。

2.1激光正面开槽切割，在晶圆切割道上面切割出深度约为晶圆厚度的1/4～1/5凹槽，然后再通过刀片切割分离得到晶粒,该方案应用最为广泛。

2.3激光正面穿透切割，即直接通过激光切穿整个晶圆厚度并分离得到晶粒。该方法需要较大的切割道宽度，需要较大的能量和较长时间。

2.4激光背面隐形切割，激光通过晶圆背面硅层投射切割，通过在聚焦在特定高度形成改质层，将硅层隐裂，然后通过研磨和低温扩张将改质层拉裂，达到晶粒分离的效果。该方案需要在晶圆制造时，在晶圆内部电路专门设定保护层，防止激光从背面切割时在Si硅衬底层的激光散射对内部晶体管电路造成损伤。

3等离子切割。一般通过气体对硅层进行干法蚀刻，同时要求切割道上面不能有金属层或者特定图形残留。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种3D NAND晶圆切割工艺。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种3D NAND晶圆切割工艺，包括如下步骤：

S1：取待加工的晶圆，晶圆背面为硅衬底，晶圆正面为电路层；晶圆正面设置有若干切割道用于晶粒分离；

S2：将玻璃载板1粘贴在晶圆正面的电路层上；

S3：对晶圆硅衬底进行减薄处理；

S4：在玻璃载板2上面事先承压一层粘接膜，将硅衬底压合到粘接膜上面；

S5：去除玻璃载板1；

S6：使用光刻工艺在晶圆表面涂光阻、曝光、显影；

S7：然后通过湿法蚀刻去除切割道的金属层，露出硅衬底；

S8：通过干法蚀刻，去除切割道区域的硅衬底；

S9：通过选用合适宽度的刀片，通过刀片将粘接膜分离。

优选的：所述S1步骤中，晶圆背面的硅衬底厚度介于700-800um之间，晶圆正面的电路层厚度为2-30um。

进一步的：所述S3步骤中，减薄处理的方式为通过机械研磨对其进行粗磨和细磨，将硅衬底磨到指定厚度10-100um。

进一步优选的：所述S4步骤中，粘接膜为双层结构，双层结构包括基材和黏着层。

作为本发明一种优选的：所述S5步骤中，去除玻璃载板1的方式为：激光解胶或者加热解胶的方式。

作为本发明进一步优选的：所述S8步骤中，切割道区域的硅衬底厚度在10-40um之间。

作为本发明再进一步的方案：所述S9步骤中，采用的刀片的宽度小于等于切割道宽度的80％。

在前述方案的基础上：所述步骤S7完成后，如果硅衬底较厚大于40um情况下，直接采用刀片切穿硅衬底和粘接膜。

在前述方案的基础上优选的：将玻璃载板替换为硅载板。

本发明的有益效果为：

1.本发明针对工艺流程进行创新，使用湿法和干法蚀刻技术来实现超厚表面电路层的晶圆切割；由于有载板做支撑，理论上可以将晶圆厚度减薄到极限，例如硅衬底厚度降低到10um；比现有常规晶圆研磨减薄工艺最小30um极限厚度要更薄。

2.本发明避免单纯采用刀片切割产生的崩刀和正面崩裂问题。

3.本发明无需采用传统的激光开槽切割，避免后续刀片切割到残留的金属层会随机产生晶粒崩裂问题。

4.本发明未采用激光正面穿透切割，避免存在热量容易对芯片造成的损伤。

5.本发明的晶圆内部电路不需要设定专门设定保护层，来防止激光从背面切割时在硅层的激光散射对内部晶体管电路造成损伤；可以减少晶圆至少1层光罩设计和生产成本。

附图说明

图1为本发明提出的一种3D NAND晶圆切割工艺中S1步骤的晶圆结构示意图；

图2为本发明提出的一种3D NAND晶圆切割工艺中S2步骤的晶圆衬底减薄处理结构示意图；

图3为本发明提出的一种3D NAND晶圆切割工艺中将硅衬底压合到粘接膜上面的结构示意图；

图4为本发明提出的一种3D NAND晶圆切割工艺中对玻璃载板1进行激光解胶或者加热后将玻璃载板1去除的结构示意图；

图5为本发明提出的一种3D NAND晶圆切割工艺中S6、S7步骤处理的结构示意图；

图6为本发明提出的一种3D NAND晶圆切割工艺中通过干法蚀刻去除切割道区域的硅衬底的结构示意图；

图7为本发明提出的一种3D NAND晶圆切割工艺中通过刀片将粘接膜分离的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1：

一种3D NAND晶圆切割工艺，包括如下步骤：

S1：取待加工的晶圆，晶圆背面为硅衬底，晶圆正面为电路层；如图1所示，晶圆正面设置有若干切割道用于晶粒分离；切割道上面一般设计有多种测试pad用于监控FAB工艺流程稳定性；

S2：将玻璃载板1粘贴在晶圆正面的电路层上；

S3：对晶圆硅衬底进行减薄处理，超薄的话可以以减小芯片封装体积、增加散热等，有利于后续封装工艺；

S4：在玻璃载板2上面事先承压一层粘接膜，将硅衬底压合到粘接膜上面；

S5：去除玻璃载板1；

S6：使用光刻工艺在晶圆表面涂光阻、曝光、显影；

S7：然后通过湿法蚀刻去除切割道的金属层，如图5所示，露出硅衬底；

S8：通过干法蚀刻，去除切割道区域的硅衬底，如图6所示；一般适用于硅衬底比较薄的情况；

S9：通过选用合适宽度的刀片，通过刀片将粘接膜分离。

其中，所述S1步骤中，晶圆背面的硅衬底厚度通常介于700-800um之间，晶圆正面的电路层厚度为2-30um。

其中，所述S3步骤中，减薄处理的方式为通过机械研磨对其进行粗磨和细磨，将硅衬底磨到指定厚度10-100um。

其中，所述S4步骤中，粘接膜为双层结构，双层结构包括基材和黏着层。

其中，所述S5步骤中，去除玻璃载板1的方式为：激光解胶或者加热解胶的方式。

其中，所述S8步骤中，切割道区域的硅衬底厚度在10-40um之间。

其中，所述S9步骤中，采用的刀片的宽度小于等于切割道宽度的80％。

其中，所述步骤S7完成后，如果硅衬底较厚大于40um情况下，可以直接采用刀片切穿硅衬底和粘接膜，不会影响正面电路的形貌，不会导致正面电路层的崩裂。

实施例2：

一种3D NAND晶圆切割工艺，包括如下步骤：

S1：取待加工的晶圆，晶圆背面为硅衬底，晶圆正面为电路层；如图1所示，晶圆正面设置有若干切割道用于晶粒分离；切割道上面一般设计有多种测试pad用于监控FAB工艺流程稳定性；

S2：将硅载板1粘贴在晶圆正面的电路层上；

S3：对晶圆硅衬底进行减薄处理，超薄的话可以以减小芯片封装体积、增加散热等，有利于后续封装工艺；

S4：在硅载板2上面事先承压一层粘接膜，将硅衬底压合到粘接膜上面；

S5：去除硅载板1；

S6：使用光刻工艺在晶圆表面涂光阻、曝光、显影；

S7：然后通过湿法蚀刻去除切割道的金属层，如图5所示，露出硅衬底；

S8：通过干法蚀刻，去除切割道区域的硅衬底，如图6所示；一般适用于硅衬底比较薄的情况；

S9：通过选用合适宽度的刀片，通过刀片将粘接膜分离。

其中，所述S1步骤中，晶圆背面的硅衬底厚度通常介于700-800um之间，晶圆正面的电路层厚度为2-30um。

其中，所述S1步骤中，晶圆背面的硅衬底厚度进一步限定为740-760um之间。

其中，所述S3步骤中，减薄处理的方式为通过机械研磨对其进行粗磨和细磨，将硅衬底磨到指定厚度10-100um。

其中，所述S4步骤中，粘接膜为双层结构，双层结构包括基材和黏着层。

其中，所述S5步骤中，去除硅载板1的方式为：激光解胶或者加热解胶的方式。

其中，所述S8步骤中，切割道区域的硅衬底厚度在10-40um之间。

其中，所述S9步骤中，采用的刀片的宽度小于等于切割道宽度的80％。

其中，所述步骤S7完成后，如果硅衬底较厚大于40um情况下，可以直接采用刀片切穿硅衬底和粘接膜，不会影响正面电路的形貌，不会导致正面电路层的崩裂。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。