[发明专利]晶圆减薄工艺方法

说明书

本发明公开了一种晶圆减薄工艺方法，包括步骤：步骤一、采用化学机械研磨工艺对晶圆的第一表面的硅材料进行研磨并实现第一次减薄；步骤二、采用TMAH药液对晶圆的第一表面的硅材料进行湿法刻蚀实现第二次减薄以将晶圆的厚度减薄到目标厚度；第二次减薄中，将湿法刻蚀工艺分成二步以上的湿法刻蚀子步骤；各湿法刻蚀子步骤之前还包括一步氢氟酸的预处理子步骤；在各湿法刻蚀子步骤之间以及对应的预处理子步骤之前，还包括一次表面改性处理子步骤以晶圆的第一表面的产生厚度均匀的氧化层。本发明能在保证减少晶圆的厚度波动从而实现对晶圆的厚度进行精确控制的条件下消除分步TMAH药液的湿法刻蚀工艺所带来的平台状刻蚀阻挡缺陷。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别涉及一种晶圆减薄工艺方法。

背景技术

背照式(BSI)图像传感器(CIS)的减薄工艺最后一步需要采用分子式为C₄H₁₃NO的四甲基氢氧化铵(TMAH)药液将晶圆(wafer)即硅(Si)晶圆的硅层通常为外延(EPI)Si刻蚀至目标厚度，根据不同产品目标厚度通常为2μm～7μm，每片晶圆的平均厚度值允许波动范围小于0.06μm，面内厚度范围(range)不超过0.18um，工艺要求非常苛刻。

为减小因前层Si的化学机械研磨(CMP)工艺研磨之后Si厚度不一的影响，TMAH刻蚀已采用先进过程控制(AdvacedProcessControl，APC)对工艺进行控制。但因TMAH药液对EPISi的刻蚀速率会受到温度及氧浓度的影响，即使严格控制药液罐(tank)内药液温度，各个作业腔内实际到达wafer表面的药液温度依然不可控。另外，即便药液更换周期已小于6小时，初期和末端的刻蚀速率差异导致实际晶圆的平均厚度值仍然波动较大。

为使实际晶圆的平均厚度值保持稳定，可以采用双步TMAH刻蚀，每一步均通过APC对工艺进行控制，有效降低单步Si刻蚀量，减小因TMAH刻蚀速率波动造成的厚度波动。

但在双步TMAH刻蚀之后，发现平台状刻蚀阻挡缺陷(block_etch)缺陷。如图1所示，是现有晶圆减薄工艺方法形成的减薄后的晶圆的表面缺陷分布图；可以看出，减薄后的晶圆101上形成有超出规范范围(spec)的表面缺陷102，表面缺陷102超spec会影响产品良率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种晶圆减薄工艺方法，能在保证减少晶圆的厚度波动从而实现对晶圆的厚度进行精确控制的条件下消除分步TMAH药液的湿法刻蚀工艺所带来的平台状刻蚀阻挡缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供的晶圆减薄工艺方法包括如下步骤：

步骤一、采用化学机械研磨(CMP)工艺对所述晶圆的第一表面的硅材料进行研磨并实现第一次减薄。

步骤二、采用TMAH药液对所述晶圆的第一表面的硅材料进行湿法刻蚀实现第二次减薄。

所述第二减薄将所述晶圆的厚度减薄到目标厚度；所述第二次减薄中，将所述湿法刻蚀工艺分成二步以上的湿法刻蚀子步骤。

各所述湿法刻蚀子步骤之前还包括一步预处理子步骤，所述预处理子步骤采用氢氟酸去除所述晶圆表面的氧化层。

各所述湿法刻蚀子步骤会使所述晶圆的第一表面的粗糙度增加并使所述晶圆的第一表面产生的氧化层厚度不均匀。

在各所述湿法刻蚀子步骤之间，还包括一次表面改性处理子步骤，所述表面改性处理子步骤放置在对应的所述预处理子步骤之前；所述表面改性处理子步骤用于对所述晶圆的第一表面产生氧化作用并使所述晶圆的第一表面的产生的氧化层厚度均匀，从而在所述预处理子步骤后防止所述晶圆的第一表面产生局部氧化层残留，并防止在对应的后一步的所述湿法刻蚀子步骤中产生由局部氧化层残留的刻蚀阻挡作用而形成的平台状刻蚀阻挡缺陷。

进一步的改进是，所述晶圆的第一表面为背面，在所述晶圆的第二表面上形成有半导体器件。