專利名稱：晶圓減薄方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種背照式圖像傳感器制造過程中的晶圓減薄方法。
背景技術(shù)：
圖像傳感器是在光電技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所謂圖像傳感器，就是能夠感受光學(xué)圖像信息并將其轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。圖像傳感器可以提高人眼的視覺范圍，使人們看到肉眼無法看到的微觀世界和宏觀世界，看到人們暫時(shí)無法到達(dá)處發(fā)生的事情，看到超出肉眼視覺范圍的各種物理、化學(xué)變化過程，生命、生理、病變的發(fā)生發(fā)展過程，等等。可見圖像傳感器在人們的文化、體育、生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中起到非常重要的作用?？梢哉f，現(xiàn)代人類活動(dòng)已經(jīng)無法離開圖像傳感器了。
按照接收光線的位置的不同，圖像傳感器可以分為傳統(tǒng)正照式圖像傳感器及背照式圖像傳感器，其中，背照式圖像傳感器與傳統(tǒng)正照式圖像傳感器相比，最大的優(yōu)化之處就是將元件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)改變了，即將感光層的元件調(diào)轉(zhuǎn)方向，讓光能從背面直射進(jìn)去，避免了在傳統(tǒng)正照式圖像傳感器結(jié)構(gòu)中，光線會(huì)受到微透鏡和光電二極管之間的電路和晶體管的影響。此外，把與感光無關(guān)的走線與光電二極管分開到圖像傳感器(芯片)的兩邊或下面，這樣不僅可以增加光電元件曝光面積(開口率增加)，而且減少光線經(jīng)過布線層時(shí)的損失，從而顯著提高光的效能，大大改善低光照條件下的感光效果。對(duì)于背照式圖像傳感器而言，為了使得入射到其背面的光線能夠有效地到達(dá)感光元件，在背照式傳感器的制造過程中，對(duì)于晶圓(即承載功能元件的基材)進(jìn)行薄型化處理是一項(xiàng)必要的工藝步驟。請(qǐng)參考圖I，其為現(xiàn)有的晶圓減薄方法的流程不意圖。如圖I所不，現(xiàn)有的晶圓減薄方法主要包括步驟SlO :利用磨削(grinding)工藝減薄晶圓。所述晶圓包括正面和背面,對(duì)所述晶圓的背面執(zhí)行磨削工藝，以減薄所述晶圓。通常的，通過所述磨削工藝將晶圓的厚度從770 μ m減薄至25 μ m。其中，所述晶圓為器件晶圓，即所述晶圓承載有功能元件，所述功能元件包括光電二極管、金屬導(dǎo)線等，所述功能元件形成于所述晶圓中并且靠近所述晶圓的正面，或者形成于所述晶圓的正面之上。在經(jīng)過步驟S 10的第一次減薄工藝之后，接著，執(zhí)行第二次減薄工藝。步驟Sll :利用濕法刻蝕(wet etch)工藝減薄晶圓，即對(duì)經(jīng)過磨削工藝后的晶圓，繼續(xù)執(zhí)行濕法刻蝕工藝，以進(jìn)一步減薄晶圓。所述晶圓包括正面和背面，所述背面即為執(zhí)行過磨削工藝的一面，在此，繼續(xù)對(duì)該面執(zhí)行減薄工藝。通常的，通過濕法刻蝕工藝將晶圓的厚度從25 μ m減薄至2. 5 μ m。通過上述兩步晶圓減薄工藝，能夠得到滿足厚度要求的晶圓。然而，在該現(xiàn)有的晶圓減薄方法中，存在如下幾個(gè)問題I、因?yàn)闈穹涛g工藝需要使用刻蝕停止層(stop layer)，由此需要使用基底(substrate)高濃度摻雜的晶圓，從而增加了晶圓成本；2、由于使用了刻蝕工藝，而刻蝕工藝需要使用成本較高的專門機(jī)臺(tái)，從而也增加了設(shè)備成本；3、相較于磨削、化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝，去除相同厚度的膜層，刻蝕工藝所需的工藝時(shí)間更長(zhǎng)，由此也將降低生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)成本?，F(xiàn)有的晶圓減薄方法所存在的問題中，主要都是因?yàn)槔昧藵穹涛g工藝的緣故，為了避免上述問題的產(chǎn)生，可以避免使用濕法刻蝕工藝。但是，濕法刻蝕工藝能夠滿足對(duì)于晶圓的減薄精度要求，目前，難以僅通過磨削工藝和/或化學(xué)機(jī)械研磨工藝滿足對(duì)于晶圓的減薄精度要求。由此，現(xiàn)有工藝中只能容忍上述問題的存在，而在晶圓減薄方法中，既要滿足晶圓的減薄精度要求，又能夠避免對(duì)于濕法刻蝕工藝的使用也成了本領(lǐng)域的一個(gè)技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種晶圓減薄方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中難以實(shí)現(xiàn)既滿足晶圓的減薄精度要求，又能夠避免對(duì)于濕法刻蝕工藝的使用的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種晶圓減薄方法，包括提供晶圓，并在所述晶圓中形成阻擋層；利用磨削工藝減薄晶圓；利用化學(xué)機(jī)械研磨工藝減薄晶圓至所述阻擋層。可選的，在所述的晶圓減薄方法中，在所述晶圓中形成阻擋層的工藝步驟包括在所述晶圓中形成溝槽；及在所述溝槽中沉積阻擋層?？蛇x的，在所述的晶圓減薄方法中，所述溝槽的深度為2. 5μπΓ3μπι?？蛇x的，在所述的晶圓減薄方法中，所述溝槽形成于所述晶圓的切割道上。可選的，在所述的晶圓減薄方法中，所述阻擋層的厚度為O. 5 μ πΓ μ m?？蛇x的，在所述的晶圓減薄方法中，所述阻擋層的材料為氧化硅?？蛇x的，在所述的晶圓減薄方法中，在形成所述阻擋層的同時(shí)，在所述晶圓中形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。可選的，在所述的晶圓減薄方法中，在利用化學(xué)機(jī)械研磨工藝減薄晶圓時(shí)，所使用的研磨液對(duì)于阻擋層和晶圓的研磨選擇比為I :5(Γ200。可選的，在所述的晶圓減薄方法中，通過化學(xué)機(jī)械研磨工藝所使用的機(jī)臺(tái)中顯示的扭矩參數(shù)，確定化學(xué)機(jī)械研磨工藝是否減薄晶圓至所述阻擋層。可選的，在所述的晶圓減薄方法中，利用磨削工藝將晶圓的厚度減薄至5 μ m 30 μ m。可選的，在所述的晶圓減薄方法中，所述阻擋層靠近所述晶圓的正面?？蛇x的，在所述的晶圓減薄方法中，在所述晶圓中形成阻擋層之后，利用磨削工藝減薄晶圓之前，還包括在所述晶圓的正面之上形成功能器件。在本發(fā)明提供的晶圓減薄方法中，利用阻擋層標(biāo)示出晶圓需要減薄到的位置，由此，利用化學(xué)機(jī)械研磨工藝便能實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓的減薄精度要求，避免了對(duì)于濕法刻蝕工藝的使用，由此也就避免了濕法刻蝕工藝所帶來的一些缺陷，提高了晶圓減薄工藝的可靠性。


圖I是現(xiàn)有的晶圓減薄方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的晶圓減薄方法的流程示意圖；圖3a 3f是執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例的晶圓減薄方法中所形成的器件的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的晶圓減薄方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。請(qǐng)參考圖2，其為本發(fā)明實(shí)施例的晶圓減薄方法的流程示意圖。如圖2所示，所述 晶圓減薄方法包括S20 :提供晶圓，并在所述晶圓中形成阻擋層；S21 :利用磨削工藝減薄晶圓；S22 :利用化學(xué)機(jī)械研磨工藝減薄晶圓至所述阻擋層。具體的，請(qǐng)參考圖3a 3f，其為執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例的晶圓減薄方法中所形成的器件的剖面示意圖。如圖3a所不，提供晶圓30,在此,所述晶圓30為娃材料晶圓，所述晶圓30具有正面30a及背面30b。所述晶圓30上具有用于切割的多條切割道301，在后道工藝中，通過在所述切割道301上切割，便可從所述晶圓30上分割出多個(gè)集成電路器件。通常的，所述切割道301為寬160 μ m的條形切割道。接著，如圖3b所示，在所述晶圓30中形成溝槽302，優(yōu)選的，在所述晶圓30的切割道301上形成所述溝槽302。所述溝槽302的深度為2. 5 μ πΓ3 μ m ;所述溝槽302的寬度小于所述切割道301的寬度，例如，所述溝槽302的長(zhǎng)度和寬度均為100微米。具體的，可通過對(duì)所述晶圓30的正面30a執(zhí)行干法刻蝕工藝、濕法刻蝕工藝等半導(dǎo)體工藝以實(shí)現(xiàn)在所述晶圓30中形成溝槽302。優(yōu)選的，形成所述溝槽302的工藝與在晶圓30中形成淺溝槽隔離槽(圖3b中未標(biāo)示出)的工藝相同。由于在形成背照式圖像傳感器的過程中，需要在晶圓30中形成淺溝槽隔離槽并進(jìn)一步形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，因此，在形成溝槽302時(shí)利用該道工藝可降低工藝成本。接著，如圖3c所示，在所述溝槽302中沉積阻擋層31，即在所述晶圓30中形成阻擋層31。優(yōu)選的，在所述溝槽302中沉積阻擋層31的工藝與形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)303的工藝兼容，即在形成所述阻擋層31的同時(shí)，在所述晶圓30中形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI)303。在本實(shí)施例中，所述阻擋層31的厚度為O. 5 μ πΓ 微米，所述阻擋層31的材料為氧化硅。具體的，可通過化學(xué)氣相沉積工藝在所述晶圓30的正面30a沉積一氧化硅層(此時(shí)，所述溝槽302及淺溝槽隔離槽中也沉積有所述氧化硅層)；接著，刻蝕所述氧化硅層形成阻擋層31及淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)303。在本實(shí)施例中，由于形成阻擋層31的工藝?yán)昧嗽械男纬蓽\溝槽隔離結(jié)構(gòu)303的工藝，由此，該形成阻擋層31的工藝未增加任何工藝成本。
如圖3d所示，在本實(shí)施例中，接著在所述晶圓30的正面30a之上形成功能器件32，當(dāng)然，也可以在所述晶圓30中形成功能器件。所述功能器件包括光電二極管、金屬導(dǎo)線以及連接金屬導(dǎo)線的連接線等。此為現(xiàn)有技術(shù)，本申請(qǐng)對(duì)此不再贅述。接著，如圖3e所示，利用磨削工藝減薄晶圓30。具體的，通過磨削工藝對(duì)所述晶圓30的背面30b執(zhí)行背面減薄工藝。優(yōu)選的，利用磨削工藝將晶圓30的厚度減薄至5 μ πΓ30 μ m。通常的，在執(zhí)行磨削工藝之前，所述晶圓30的厚度為770 μ m,而最終需要的晶圓30的厚度為2. 5 μ m。在此，通過磨削工藝將晶圓30的厚度減薄至5 μ πΓ30 μ m,實(shí)現(xiàn)晶圓30的顯著減薄。由于磨削工藝的減薄速度非常快，即工藝效率非常高，因此，在此利用磨削工藝實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓30的主要減薄可降低工藝所需的時(shí)間，進(jìn)而提高工藝效率，降低工藝成本。如圖3f所示，利用化學(xué)機(jī)械研磨工藝減薄晶圓30至所述阻擋層31，即在此通過化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)的第二道減薄工藝，減薄所述晶圓30直至露出阻擋層31。也就是說，通過所述阻擋層31來標(biāo)記第二道減薄工藝的完成，而正是利用了所述阻擋層31的標(biāo)記作用，標(biāo)示出了晶圓30需要減薄到的位置，由此，利用化學(xué)機(jī)械研磨工藝便能實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓30的減 薄精度要求，避免了具體減薄時(shí)對(duì)于濕法刻蝕工藝的使用，由此也就避免了濕法刻蝕工藝所帶來的一些缺陷，提高了晶圓減薄工藝的可靠性。優(yōu)選的，在利用化學(xué)機(jī)械研磨工藝減薄晶圓時(shí)，所使用的研磨液對(duì)于阻擋層31和晶圓30的研磨選擇比為I :5(Γ200，即在該化學(xué)機(jī)械研磨工藝中，對(duì)于阻擋層31的去除十分困難。由此，利用所述阻擋層31便可標(biāo)示出化學(xué)機(jī)械研磨工藝需要停止的時(shí)刻(即化學(xué)機(jī)械研磨工藝完成的時(shí)刻)。優(yōu)選的，通過化學(xué)機(jī)械研磨工藝所使用的機(jī)臺(tái)中顯示的扭矩參數(shù)，確定化學(xué)機(jī)械研磨工藝是否減薄晶圓30至所述阻擋層31。當(dāng)化學(xué)機(jī)械研磨工藝去除的均為晶圓30時(shí)，即尚未碰到阻擋層31時(shí)，將具有較快的研磨速度，由此機(jī)臺(tái)上將會(huì)顯示一較小的扭矩參數(shù)值；當(dāng)化學(xué)機(jī)械研磨工藝去除的不僅為晶圓30時(shí)，即碰到了阻擋層31時(shí)，將具有較慢的研磨速度，由此機(jī)臺(tái)上將會(huì)顯示一較大的扭矩參數(shù)值。從而，通過所述機(jī)臺(tái)中顯示的扭矩參數(shù)可十分方便地確定化學(xué)機(jī)械研磨工藝是否減薄晶圓30至所述阻擋層31，即確定化學(xué)機(jī)械研磨工藝是否需要結(jié)束，也就是晶圓30的減薄是否已達(dá)到精度要求。具體的，在本實(shí)施例中，所述研磨液可以選用fujimi公司的glanzoxl304或者planerlite6103,該兩種研磨液對(duì)于晶圓30和阻擋層31的選擇比差約為100:1,能夠有效地實(shí)現(xiàn)利用化學(xué)機(jī)械研磨工藝對(duì)晶圓30的精確減薄?；瘜W(xué)機(jī)械研磨工藝相對(duì)于磨削工藝具有較慢的晶圓減薄速度，由此，也能夠更精確地控制晶圓的減薄量。在本實(shí)施例中，配合使用磨削工藝和化學(xué)機(jī)械研磨工藝，既能夠使用較少的工藝時(shí)間，又能夠保證晶圓減薄的精度。通常的，晶圓經(jīng)過減薄工藝后，最終需要的晶圓30的厚度為2.5 μ m，為了滿足這一個(gè)要求，在形成溝槽302時(shí)，可以使得溝槽302的深度為2. 5μπι。當(dāng)然，考慮到工藝的余量，即當(dāng)發(fā)現(xiàn)化學(xué)機(jī)械研磨工藝碰到阻擋層31時(shí)，由于反應(yīng)時(shí)間的需要，往往會(huì)去除微量的阻擋層31及晶圓30，因此，所述溝槽302的深度也可以略大于2. 5微米，例如為2. 6微米
坐寸ο此外，在本發(fā)明提供的晶圓減薄方法中，引入了阻擋層31這一結(jié)構(gòu)，而本實(shí)施例中，為了避免阻擋層31對(duì)于晶圓30的有效地方(即需要形成功能器件的地方)的侵占，將阻擋層31形成于切割道301上(易知的，當(dāng)溝槽302形成于切割道301上時(shí)，阻擋層31也必然形成于切割道301上)，由此，既能通過所述阻擋層31標(biāo)示出晶圓30的需要減薄到的位置，又不會(huì)對(duì)晶圓30造成損傷/損失。通常的，磨削工藝與化學(xué)機(jī)械研磨工藝可通過一機(jī)臺(tái)完成，即相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中利用磨削工藝和濕法刻蝕工藝實(shí)現(xiàn)晶圓的減薄，即相對(duì)于利用實(shí)現(xiàn)磨削工藝的機(jī)臺(tái)和實(shí)現(xiàn)濕法刻蝕工藝的機(jī)臺(tái)兩種機(jī)臺(tái)而言，降低了設(shè)備成本。此外，由于無需使用基底高濃度摻雜的晶圓，也就降低了晶圓成本。同時(shí)，相對(duì)于濕法刻蝕工藝，去除相同厚度的膜層，化學(xué)機(jī)械研磨工藝所需的工藝時(shí)間更短，由此也便提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
上述描述僅是對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種晶圓減薄方法，其特征在于，包括 提供晶圓，并在所述晶圓中形成阻擋層； 利用磨削工藝減薄晶圓； 利用化學(xué)機(jī)械研磨工藝減薄晶圓至所述阻擋層。
2.如權(quán)利要求I所述的晶圓減薄方法，其特征在于，在所述晶圓中形成阻擋層的工藝步驟包括 在所述晶圓中形成溝槽；及 在所述溝槽中沉積阻擋層。
3.如權(quán)利要求2所述的晶圓減薄方法，其特征在于，所述溝槽的深度為2.5 μ πΓ3 μ m。
4.如權(quán)利要求2所述的晶圓減薄方法，其特征在于，所述溝槽形成于所述晶圓的切割道上。
5.如權(quán)利要求I所述的晶圓減薄方法，其特征在于，所述阻擋層的厚度為O.5 μ m I μ m。
6.如權(quán)利要求5所述的晶圓減薄方法，其特征在于，所述阻擋層的材料為氧化硅。
7.如權(quán)利要求6所述的晶圓減薄方法，其特征在于，在形成所述阻擋層的同時(shí)，在所述晶圓中形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求6所述的晶圓減薄方法，其特征在于，在利用化學(xué)機(jī)械研磨工藝減薄晶圓時(shí)，所使用的研磨液對(duì)于阻擋層和晶圓的研磨選擇比為I :5(Γ200。
9.如權(quán)利要求I至8中的任一項(xiàng)所述的晶圓減薄方法，其特征在于，通過化學(xué)機(jī)械研磨工藝所使用的機(jī)臺(tái)中顯示的扭矩參數(shù)，確定化學(xué)機(jī)械研磨工藝是否減薄晶圓至所述阻擋層。
10.如權(quán)利要求I至8中的任一項(xiàng)所述的晶圓減薄方法，其特征在于，利用磨削工藝將晶圓的厚度減薄至5 μ πΓ30 μ m。
11.如權(quán)利要求I至8中的任一項(xiàng)所述的晶圓減薄方法，其特征在于，所述阻擋層靠近所述晶圓的正面。
12.如權(quán)利要求11所述的晶圓減薄方法，其特征在于，在所述晶圓中形成阻擋層之后，利用磨削工藝減薄晶圓之前，還包括 在所述晶圓的正面之上形成功能器件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種晶圓減薄方法，所述晶圓減薄方法包括提供晶圓，并在所述晶圓中形成阻擋層；利用磨削工藝減薄晶圓；利用化學(xué)機(jī)械研磨工藝減薄晶圓至所述阻擋層。利用阻擋層標(biāo)示出晶圓需要減薄到的位置，由此，利用化學(xué)機(jī)械研磨工藝便能實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓的減薄精度要求，避免了對(duì)于濕法刻蝕工藝的使用，由此也就避免了濕法刻蝕工藝所帶來的一些缺陷，提高了晶圓減薄工藝的可靠性。
文檔編號(hào)B24B37/04GK102825541SQ20121033312
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者邢家明, 洪齊元 申請(qǐng)人:豪威科技(上海)有限公司