[发明专利]基于电敏感聚合物的临时键合及解键脱粘方法

说明书

本申请公开一种基于电敏感聚合物的临时键合及解键脱粘方法，应用于具有晶圆与基板的叠层结构的临时键合及解键合过程中。其方法包括：基于电敏感聚合物临时键合的Al‑Cu结构、基于摩擦电的解键合方法及基于电敏感聚合物键合方法制备不同厚度芯片的工艺流程。本发明能够解决现有临时键合方式以及解键合方式存在的粘结胶残留、晶圆断裂变形及影响晶圆上器件或线路的性能的问题，减少晶圆损失，提高解键合效果。

技术领域

本发明涉及能量收集技术、三维集成技术、微电子机械系统(MEMS)、纳米材料以及聚合物敏感材料领域，具体涉及基于电敏感聚合物的临时键合及解键脱粘方法。

背景技术

在后摩尔定律时代，三维集成系统中集成度是体现微纳米器件发展程度的重要途径之一。因此追求先进制程不再是唯一选择，通过半导体晶圆的堆叠来增加芯片中晶体管的密度尤为关键，晶圆键合技术能够通过建立不同表面之间的分子、原子间作用力，实现高至纳米级精度的互联，或以临时键合的技术实现晶圆减薄，在薄晶圆上实现各种制程，进而支持先进封装技术的实现与推广，满足超摩尔定律的要求。

大部分集成电路是在晶圆的浅表面层上制造。由于制造工艺的要求，对晶圆的尺寸精度、几何精度、表面洁净度以及表面微晶格结构提出很高要求。因此工艺流程中，只能采用一定厚度的晶圆在工艺过程中传递、流片。而在集成电路封装前，通常需要对晶圆进行减薄加工。

而在加工过程中，通常会涉及到晶圆键合技术中的临时键合(TemporaryBonding)和解键合(De-Bonding)。该过程通常是利用基板将半导体晶圆暂时性键合，而由基板在加工过程作为半导体晶圆的基底，以保护半导体晶圆在加工过程不因厚度薄化而受损，当半导体晶圆完成薄化的后，必须再将半导体晶圆和基板解键合。

对于现有解键合技术，三种主流的剥离晶片衬底的方法有：热滑动剥离、机械剥离和激光剥离。随着三维集成对晶圆集成度的需求，晶圆越来越薄。

现在已经有了将晶圆减薄至低于50微米的工艺，但在深度的减薄工艺和后端的金属化工艺会给超薄晶圆施加额外应力，从而导致翘曲或断裂。

因此通过对键合胶进行溶解、加热和激光的方式解键合都会对晶圆造成难以估计的影响。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：现有的解键合通常采用热熔解键合、激光解键合的工艺，容易发生粘结胶去除不彻底，存在粘结胶残留在晶圆表面的问题，同时热处理和激光处理的方式容易导致晶圆断裂变形，进而影响晶圆上器件或线路的性能。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明在目前标准半导体工艺基础上，实现了基于电敏感聚合物的摩擦发电解键脱粘方法，提高了晶圆解键合的完整性、稳定性，本发明采用如下技术方案。

本发明提供一种基于电敏感聚合物的临时键合及解键脱粘方法的思路流程，能够对堆叠粘接结构进行分离，减少热解键合、激光解键合对晶圆造成的损伤，同时提高解键合能力。

本发明提供一种基于电敏感聚合物的解键脱粘方法，应用于具有晶圆与晶圆、晶圆与基板、基板与基板的叠层结构的解键合过程中，所述方法包括。

S1：利用清洗液，以设定速度旋转对所述晶圆的键合面和保护晶片的键合面进行扫描式清洗。

S2对清洗后的所述晶圆的键合面或所述载体的键合面进行表面疏水性处理，在设定温度环境中，向所述晶圆的键合面喷涂六甲基二硅氮烷或向所述载体的键合面喷涂六甲基二硅氮烷。

将喷涂完六甲基二硅氮烷的所述晶圆或所述载体冷却至室温。

S3晶圆基于电敏感聚合物的临时键合，对晶圆的键合面和载体的键合面进行表面预处理。

在直径为100um的器件硅晶圆（0.4-0.6 Ω·cm）的一侧溅射一层金属表层（不限于铝、铜、合金）。