一种半导体晶圆的刷胶方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种半导体晶圆的刷胶方法。

背景技术

固晶又称为Die Bond或装片。固晶即通过胶体把晶片粘结在支架的指定区域，形成热通路或电通路，为后序的打线连接提供条件的工序，而随着芯片尺寸的越来越小，贴片机无法对小尺寸芯片进行点胶，传统的固晶工艺的操作会十分困难。目前解决这种问题的通常做法是采用晶圆背面刷胶技术，即背胶工艺，具体而言，首先在整片晶圆的背面涂布胶材，然后再将整片晶片切割成单个芯片，最后将涂布有胶材的单个芯片放置在承载基座上并与其接合。目前常规的刷胶工艺为两次刷胶，第一次刷胶后完全固化，第二次刷胶后半固化。第一胶层完全覆盖晶圆的背面，即同时覆盖晶圆的芯片区和切割道，在后续的切割工艺中容易造成胶层剥离。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种半导体晶圆的刷胶方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种半导体晶圆的刷胶方法，所述半导体晶圆的刷胶方法包括以下步骤：

步骤（1）：提供一半导体晶圆，所述半导体晶圆包括多个呈矩阵排布的半导体芯片单元，相邻半导体芯片单元之间具有切割道，所述半导体晶圆包括正面以及所述正面相对的背面。

步骤（2）：在所述半导体晶圆的背面沉积一无机介质层。

步骤（3）：对所述无机介质层进行图案化处理，进而在所述无机介质层中对应每个半导体芯片单元的区域形成开口，且保留对应所述切割道的区域的无机介质层。

步骤（4）：在所述无机介质层的表面形成多个第一凹坑。

步骤（5）：在所述半导体晶圆的背面进行第一次刷胶处理形成第一胶层。

步骤（6）：对所述第一胶层进行第一次固化处理，使得所述第一胶层完全固化。

步骤（7）：在完全固化的所述第一胶层上形成多个随机排布的第二凹坑。

步骤（8）：接着在完全固化的所述第一胶层上进行第二次刷胶处理形成第二胶层，对所述第二胶层进行第二次固化处理，使得所述第二胶层完全固化。

步骤（9）：在完全固化的所述第二胶层上形成多个随机排布的第三凹坑。

步骤（10）：接着在完全固化的所述第二胶层上进行第三次刷胶处理形成第三胶层，对所述第三胶层进行半固化处理，使得所述第三胶层部分固化。

作为优选的技术方案，在所述步骤（2）中，所述无机介质层的材质包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铪中的一种或多种，所述无机介质层为单层结构或叠层结构。

作为优选的技术方案，所述无机介质层的总厚度为1-10微米。

作为优选的技术方案，通过激光烧蚀工艺形成所述第一凹坑、所述第二凹坑以及所述第三凹坑。

作为优选的技术方案，所述第一次固化处理和所述第二次固化处理的具体工艺均为：升温至50℃-60℃，保温10-20分钟，再升温至90℃-100℃，接着保温15-25分钟，最后升温至150℃-160℃，接着保温30-40分钟，然后降温至50℃-60℃。

作为优选的技术方案，所述半固化处理的具体工艺为：升温至50℃-60℃，保温10-20分钟，再升温至120℃-130℃，接着保温20-30分钟，然后降温至室温。

相较于现有技术，本发明的半导体晶圆的刷胶方法有如下的有益效果：在本发明中，在第一次刷胶处理之前，预先在半导体晶圆的背面形成图案化的无机介质层，该无机介质层覆盖半导体晶圆的切割道，进而可以避免在切割道处形成半导体晶圆和第一胶层的接合界面，进而可以有效避免在切割过程中胶层剥离现象。且在所述无机介质层的表面形成多个第一凹坑，第一次刷胶处理形成的第一胶层嵌入到无机介质层的开口和第一凹坑中，有效增加了第一胶层和半导体晶圆之间的接合稳固性。且通过设置两层完全固化的胶层和一层半固化的胶层，且第二凹坑和第三凹坑的设置，有效增加了各胶层之间的接合界面的面积，进而增加各胶层之间的接合稳固性。

附图说明

图1，半导体晶圆正面结构示意图。

图2，半导体晶圆背面结构示意图。

图3，经过激光烧蚀工艺后半导体晶圆背面结构示意图。

图4，经过第二次固化处理后的半导体晶圆背面结构示意图。

图5，第三胶层部分固化后的半导体晶圆背面结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明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。

如图1～图5所示，本实施例提供一种半导体晶圆的刷胶方法，所述半导体晶圆的刷胶方法包括以下步骤：

如图1所示，步骤（1）：提供一半导体晶圆100，所述半导体晶圆100包括多个呈矩阵排布的半导体芯片单元101，相邻半导体芯片单元101之间具有切割道102，所述半导体晶圆100包括正面以及所述正面相对的背面。

在具体的实施例中，所述半导体晶圆100可以为硅晶圆、锗晶圆、氮化硅晶圆、碳化硅晶圆等合适的晶圆，所述半导体芯片单元101具有功能电路，所述切割道102用于切割晶圆，而形成分离的半导体芯片单元101。

如图2所示，步骤（2）：在所述半导体晶圆100的背面沉积一无机介质层200。步骤（3）：对所述无机介质层200进行图案化处理，进而在所述无机介质层200中对应每个半导体芯片单元的区域形成开口201，且保留对应所述切割道的区域的无机介质层200。步骤（4）：在所述无机介质层200的表面形成多个第一凹坑（未图示）。

在具体的实施例中，在所述步骤（2）中，所述无机介质层200的材质包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铪中的一种或多种，所述无机介质层为单层结构或叠层结构，所述无机介质层200的沉积工艺为PECVD、ALD、热氧化、磁控溅射中的一种或多种。

在具体的实施例中，所述无机介质层200的总厚度为1-10微米，优选的，所述无机介质层200的总厚度为3-6微米。

在具体的实施例中，通过激光烧蚀工艺形成所述第一凹坑，所述第一凹坑可以为半球形、正方体形、倒金字塔或倒圆锥等任何合适的形状，例如当所述第一凹坑为半球形或倒圆锥时，所述第一凹坑在所述无机介质层200的表面的圆的直径为100-300纳米，所述第一凹坑的深度为100-300纳米。

在具体的实施例中，在半导体晶圆100上通过ALD工艺沉积氧化铝作为无机介质层200，所述无机介质层200的总厚度为5微米。然后通过湿法刻蚀工艺进行图案化处理，其中，湿法刻蚀工艺对无机介质层200的刻蚀速率远大于其对半导体晶圆100的刻蚀速率，进而可以减少对硅晶圆的损伤。通过湿法刻蚀工艺在所述无机介质层200中对应每个半导体芯片单元的区域形成开口201，且保留对应所述切割道的区域的无机介质层200，然后对保留的无机介质层200的表面通过激光烧蚀工艺形成多个第一凹坑，多个所述第一凹坑可以为半球形，所述第一凹坑在所述无机介质层200的表面的圆的直径为200纳米，所述第一凹坑的深度为200纳米，多个所述第一凹坑在所述无机介质层200的表面随机排列。

如图3所示，步骤（5）：在所述半导体晶圆100的背面进行第一次刷胶处理形成第一胶层300。步骤（6）：对所述第一胶层300进行第一次固化处理，使得所述第一胶层300完全固化。步骤（7）：在完全固化的所述第一胶层300上形成多个随机排布的第二凹坑（未图示）。

在具体的实施例中，通过激光烧蚀工艺形成所述第二凹坑。

在具体的实施例中，所述第一次固化处理的具体工艺均为：升温至50℃-60℃，保温10-20分钟，再升温至90℃-100℃，接着保温15-25分钟，最后升温至150℃-160℃，接着保温30-40分钟，然后降温至50℃-60℃。

在具体的实施例中，将步骤（4）处理得到半导体晶圆100固定在刷胶机台上，利用刮刀通过刮涂工艺形成所述第一胶层300，然后对所述第一胶层300进行第一次固化处理，使得所述第一胶层300完全固化，第一次固化处理的具体工艺为：升温至60℃，保温20分钟，再升温至100℃，接着保温25分钟，最后升温至160℃，接着保温30分钟，然后降温至50℃，通过上述固化处理，可以得到完全固化的致密的第一胶层300，所述第一胶层300填满所述开口201和所述第一凹坑，然后在完全固化的所述第一胶层300上通过激光烧蚀工艺形成多个随机排布的第二凹坑（未图示），所述第二凹坑的形状和尺寸与所述第一凹坑的形状和尺寸相同。

如图4所示，步骤（8）：接着在完全固化的所述第一胶层300上进行第二次刷胶处理形成第二胶层400，对所述第二胶层400进行第二次固化处理，使得所述第二胶层400完全固化。步骤（9）：在完全固化的所述第二胶层400上形成多个随机排布的第三凹坑（未图示）。

在具体的实施例中，通过激光烧蚀工艺形成所述第三凹坑。

在具体的实施例中，所述第二次固化处理的具体工艺均为：升温至50℃-60℃，保温10-20分钟，再升温至90℃-100℃，接着保温15-25分钟，最后升温至150℃-160℃，接着保温30-40分钟，然后降温至50℃-60℃。

在具体的实施例中，将步骤（7）处理得到半导体晶圆100固定在刷胶机台上，利用刮刀通过刮涂工艺在所述第一胶层300上形成第二胶层400，然后对所述第二胶层400进行第二次固化处理，使得所述第二胶层400完全固化，第二次固化处理的具体工艺为：升温至60℃，保温20分钟，再升温至100℃，接着保温25分钟，最后升温至160℃，接着保温30分钟，然后降温至50℃，通过上述固化处理，可以得到完全固化的致密的第二胶层400，所述第二胶层400填满所述第二凹坑，然后在完全固化的所述第二胶层400上通过激光烧蚀工艺形成多个随机排布的第三凹坑（未图示），所述第三凹坑的形状和尺寸与所述第二凹坑的形状和尺寸相同。

如图5所示，步骤（10）：接着在完全固化的所述第二胶层400上进行第三次刷胶处理形成第三胶层500，对所述第三胶层500进行半固化处理，使得所述第三胶层500部分固化。

在具体的实施例中，所述半固化处理的具体工艺为：升温至50℃-60℃，保温10-20分钟，再升温至120℃-130℃，接着保温20-30分钟，然后降温至室温。

在具体的实施例中，将步骤（9）处理得到半导体晶圆100固定在刷胶机台上，利用刮刀通过刮涂工艺在所述第二胶层400上形成第三胶层500，然后对所述第三胶层500进行半固化处理，使得所述第三胶层500部分固化，所述半固化处理的具体工艺为：升温至55℃，保温15分钟，再升温至120℃，接着保温30分钟，然后降温至室温，通过上述半固化处理，可以得到部分固化的第三胶层500，所述第三胶层500填满所述第三凹坑。

在具体的实施例中，所述第一、第二、第三胶层的材质均为绝缘胶。

在后续的制备工艺中，可以沿着切割道102将刷胶后的半导体晶圆进行切割处理，以形成多个分立的半导体芯片单元101，然后可以将单个半导体芯片单元101通过化胶工艺使得第三胶层软化，进而可以粘结在承载基座上。

在其他实施例中，本发明提出的一种半导体晶圆的刷胶方法，所述半导体晶圆的刷胶方法包括以下步骤：

步骤（1）：提供一半导体晶圆，所述半导体晶圆包括多个呈矩阵排布的半导体芯片单元，相邻半导体芯片单元之间具有切割道，所述半导体晶圆包括正面以及所述正面相对的背面。

步骤（2）：在所述半导体晶圆的背面沉积一无机介质层。

步骤（3）：对所述无机介质层进行图案化处理，进而在所述无机介质层中对应每个半导体芯片单元的区域形成开口，且保留对应所述切割道的区域的无机介质层。

步骤（4）：在所述无机介质层的表面形成多个第一凹坑。

步骤（5）：在所述半导体晶圆的背面进行第一次刷胶处理形成第一胶层。

步骤（6）：对所述第一胶层进行第一次固化处理，使得所述第一胶层完全固化。

步骤（7）：在完全固化的所述第一胶层上形成多个随机排布的第二凹坑。

步骤（8）：接着在完全固化的所述第一胶层上进行第二次刷胶处理形成第二胶层，对所述第二胶层进行第二次固化处理，使得所述第二胶层完全固化。

步骤（9）：在完全固化的所述第二胶层上形成多个随机排布的第三凹坑。

步骤（10）：接着在完全固化的所述第二胶层上进行第三次刷胶处理形成第三胶层，对所述第三胶层进行半固化处理，使得所述第三胶层部分固化。

根据本发明的一个实施方式，在所述步骤（2）中，所述无机介质层的材质包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铪中的一种或多种，所述无机介质层为单层结构或叠层结构。

根据本发明的一个实施方式，所述无机介质层的总厚度为1-10微米。

根据本发明的一个实施方式，通过激光烧蚀工艺形成所述第一凹坑、所述第二凹坑以及所述第三凹坑。

根据本发明的一个实施方式，所述第一次固化处理和所述第二次固化处理的具体工艺均为：升温至50℃-60℃，保温10-20分钟，再升温至90℃-100℃，接着保温15-25分钟，最后升温至150℃-160℃，接着保温30-40分钟，然后降温至50℃-60℃。

根据本发明的一个实施方式，所述半固化处理的具体工艺为：升温至50℃-60℃，保温10-20分钟，再升温至120℃-130℃，接着保温20-30分钟，然后降温至室温。

在本发明中，在第一次刷胶处理之前，预先在半导体晶圆的背面形成图案化的无机介质层，该无机介质层覆盖半导体晶圆的切割道，进而可以避免在切割道处形成半导体晶圆和第一胶层的接合界面，进而可以有效避免在切割过程中胶层剥离现象。且在所述无机介质层的表面形成多个第一凹坑，第一次刷胶处理形成的第一胶层嵌入到无机介质层的开口和第一凹坑中，有效增加了第一胶层和半导体晶圆之间的接合稳固性。且通过设置两层完全固化的胶层和一层半固化的胶层，且第二凹坑和第三凹坑的设置，有效增加了各胶层之间的接合界面的面积，进而增加各胶层之间的接合稳固性。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。