一种增强临时键合强度的方法与流程

本发明涉及半导体工艺，具体涉及一种增强临时键合强度的方法。

背景技术：

1、随着半导体芯片制程逐渐逼近极限，晶圆正朝着大尺寸、多芯片三维堆叠和超薄轻量化方向发展，通过晶圆衬底去除可满足多晶圆堆叠同衬底集成的需求，进而实现高端芯片的多功能、高效集成目标。开发晶圆的临时键合拿持技术，可保护晶圆在衬底去除过程中不发生翘曲和破损，然而受限于临时键合强度的限制，在晶圆经过减薄、抛光工艺过程的冲击后，极易发生边缘漏液渗入，特别是无法兼容低温工艺，如经过光刻烘胶过程后，临时键合材料会发生卷曲、偏移错位和脱落问题，极大影响了工艺的稳定性。

2、此外，晶圆的有源层多为通过异质外延生长制备，有源层材料与衬底之间存在着晶格失配和热失配问题，有源层内部有较大的残余应力，无法通过减薄完全去除衬底。例如，gaas、inp衬底可利用强酸碱溶液腐蚀剩余的衬底，实现应力的调控，实现衬底的完全去除。然而临时键合材料会被强酸碱溶液溶解，造成有源层材料卷曲和破损。因此，急需研究出一种即便捷又有效的增加临时键合强度的方法，保障临时键合晶圆的稳定性和良率，增加临时键合晶圆与后续工艺的兼容性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种增强临时键合强度的方法，通过在待键合晶圆或临时支撑载片的上表面制备附着层并将附着层图形化，悬涂合适厚度的临时键合材料，设置软固化温度进一步增加临时键合材料与附着层的接触面积，提高附着力，随后设置临时键合温度、键合压力、真空度等条件实现待临时键合晶圆与临时支撑载片高强度临时键合过程。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：一种增强临时键合强度的方法，包括以下步骤：

3、(1)在待临时键合晶圆或临时支撑载片上表面制备附着层；

4、(2)对附着层进行图形化处理；

5、(3)在含有图形化附着层的待临时键合晶圆和临时支撑载片上表面分别悬涂临时键合材料，对悬涂临时键合材料后的待临时键合晶圆和临时支撑载片进行软固化处理；

6、(4)将已完成软固化的待临时键合晶圆和临时支撑载片以悬涂临时键合材料面相互贴合，设置临时键合温度、键合压力、真空度件实现待临时键合晶圆与临时支撑载片之间的高强度临时键合。

7、优选地，所述的待临时键合晶圆包括但不限于si、gaas、gan、inp等半导体材料芯片或晶圆，所述的临时支撑载片包括但不限于sic、蓝宝石、aln、玻璃等衬底。

8、优选地，所述的附着层包括但不限于sio2、si3n4、聚酰亚胺(pi)、al2o3、金属等材料，厚度在3～5μm，根据附着层的不同制备的方法不同。

9、优选地，所述制备附着层，其方法包括但不限于生长、沉积、蒸发、悬涂等方法。

10、优选地，所述图形化为利用光刻、干法刻蚀的方法在附着层上表面制备凹槽或凸点结构。

11、优选地，所述凹槽或凸点结构图形的宽度w范围在2μm—10μm，长度h范围在2μm—10μm。

12、优选地，所述悬涂临时键合材料为在待临时键合晶圆和临时支撑载片上表面分别悬涂临时键合材料。

13、优选地，所述临时键合材料为光刻胶、ht10.10、ht10.11、c1300等，悬涂参数控制转速在1500～3000r，所得临时键合材料的厚度保持在10～15μm。

14、优选地，所述对悬涂临时键合材料后的待临时键合晶圆和临时支撑载片进行软固化处理，为将悬涂临时键合材料后的待临时键合晶圆和临时支撑载片，分别放置于热板，含有临时键合材料的上表面向上。

15、优选地，所述软固化温度设置为100～150℃，保持时间为60～90s，通过加热软固化临时键合材料，增加其与附着层的接触面积，提升附着力。

16、优选地，所述将已完成软固化的待临时键合晶圆和临时支撑载片以悬涂临时键合材料面相互贴合，为利用临时键合层为中间层进行待临时键合晶圆和临时支撑载片的贴合。

17、优选地，所述设置临时键合温度、键合压力、真空度等条件实现待临时键合晶圆与临时支撑载片之间的高强度临时键合，为设置键合温度设置为180～220℃，键合压力设置为0.5～1.5mbar，真空度设置为0.8～1.6bar，升降温速率设置为5k～10k。

18、与现有技术相比，本发明的显著优点为：本发明技术方案通过在待临时键合晶圆或临时支撑载片上表面制备附着层，并在附着层上设置图形化凹槽或凸点结构。附着层图形化有效的增加了与临时键合材料的接触面积，提升了粘附性，显著提升了临时键合的强度。该方法能够在不对待临时键合晶圆或临时支撑载片破坏的前提下显著增加键合强度，且通过该方法得到的临时支撑载片可以多次重复利用，该方法无需改变原有芯片制程工艺，且与原有工艺均兼容性，是一种便捷高效的增强临时键合强度的方法。

技术特征：

1.一种增强临时键合强度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的待临时键合晶圆包括si、gaas、gan、inp半导体材料芯片或晶圆，所述的临时支撑载片包括sic、蓝宝石、aln、玻璃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述附着层包括sio2、si3n4、聚酰亚胺、al2o3、金属，厚度在3～5μm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备附着层，其方法包括生长、沉积、蒸发、悬涂方法。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图形化为利用光刻、干法刻蚀的方法制备凹槽或凸点结构，凹槽或凸点结构图形的宽度w范围在2μm—10μm，长度h范围在2μm—10μm。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在待临时键合晶圆和临时支撑载片上表面分别悬涂临时键合材料；所述临时键合材料为光刻胶、ht10.10、ht10.11或c1300，悬涂参数控制转速在1500～3000r，所得临时键合材料的厚度保持在15μm。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对悬涂临时键合材料后的待临时键合晶圆和临时支撑载片进行软固化处理，具体为将悬涂临时键合材料后的待临时键合晶圆和临时支撑载片，分别放置于热板，含有临时键合材料的上表面向上。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述软固化温度设置为100～150℃，保持时间为60～90s，通过加热软固化临时键合材料，增加其与附着层的接触面积。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将已完成软固化的待临时键合晶圆和临时支撑载片以悬涂临时键合材料面相互贴合，具体为利用临时键合层为中间层进行待临时键合晶圆和临时支撑载片的贴合。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置临时键合温度、键合压力、真空度条件实现待临时键合晶圆与临时支撑载片之间的高强度临时键合，设置键合温度设置为180～220℃，键合压力设置为0.5～1.5mbar，真空度设置为0.8～1.6bar，升降温速率设置为5k～10k。

技术总结本发明公开了一种增强临时键合强度的方法，该方法包括：在待临时键合晶圆或临时支撑载片上表面制备附着层，对附着层进行图形化处理，分别悬涂临时键合材料，并进行软固化处理，将已完成软固化的待临时键合晶圆和临时支撑载片以悬涂临时键合材料面相互贴合，设置临时键合温度、键合压力、真空度等条件实现待临时键合晶圆与临时支撑载片之间的高强度临时键合。本发明能够显著增加待临时键合晶圆或临时支撑载片与临时键合材料的接触面积，提高了待临时键合晶圆或临时支撑载片与临时键合材料的粘附性，显著增加了临时键合的键合强度，进一步保证临时键合后的晶圆与后续工艺的兼容性、稳定性，为三维异质异构集成工艺的良率提升和成本降低提供保障。技术研发人员：陈鑫,戴家赟,王飞,王子伟受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十五研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/25