[發明專利]系統級封裝的方法

有效

• 申請號: 200810041828.6
• 申請日: 2008-08-18
• 公開（公告）號: CN101656217A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: 黃河;高大為;蒲賢勇;陳軼群;劉偉;謝紅梅;楊廣立;鐘旻
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/50
• 分類號: H01L21/50;H01L21/60
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 李 麗

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及系統級封裝的方法。

背景技術

隨著便攜式電子元件變得越來越小，必須縮小電子元件的半導體封裝的尺寸。為了達到上述目的，廣泛的使用系統級封裝技術，其理由是因為系統級封裝技術可增加半導體封裝的容量。

系統級封裝(system?in?package，SIP)在一個半導體封裝結構內不僅可以組裝多個芯片，還可以將不同類型的器件和電路芯片疊在一起，構建成更為復雜的、完整的系統，如申請號為200710127363的中國專利申請中所提供的技術方案。

系統級封裝技術的優越性包括：可提供更多新功能，多種工藝兼容性好，靈活性和適應性強，成本低，易于分塊測試，以及開發周期較短等。系統級封裝采用近十年來快速發展的倒裝焊技術，與引線鍵合相比，倒裝焊技術具有直流壓降低、互連密度高、寄生電感小、熱特性和電學性能好等優點，但費用較高。

現有技術將多塊晶圓封裝在一起的工藝如圖1所示，先在第一晶圓10上形成通孔12；用化學氣相沉積法在第一晶圓10上及通孔12內側形成第一絕緣介質層14，所述第一絕緣介質層14的材料為氧化硅。

如圖2所示，在通孔12內填充滿導電材料16，所述導電材料16為銅或金，具體工藝為，先用電鍍法在第一絕緣介質層14形成導電材料16，且導電材料16填充滿通孔12，接著，對導電材料16進行平坦化至露出第一絕緣介質層14。

在導電材料16上形成凸點18，其工藝步驟為：先在導電材料16上形成焊料層，然后對焊料層進行回流，形成凸點18。

如圖3所示，將第一晶圓10進行減薄至使通孔12內的導電材料16曝露，即通孔12穿透第一晶圓10，所述減薄的方法為化學機械拋光法，其中減薄的作用使第一晶圓10兩面都能與其它晶圓鍵合連接；然后，將第一晶圓10上的對準標記與第二晶圓20上的對準標記對準，用陽極鍵合法將第一晶圓10上的第一絕緣介質層14和第二晶圓20上的第二絕緣介質層24進行鍵合，并通過點焊法將第一晶圓10上的凸點18與第二晶圓20上的焊盤22進行連接，其中第一晶圓10上的凸點18與第二晶圓20上的焊盤22一一對應；切割第一晶圓10和第二晶圓20，形成半導體芯片。

然而用上述工藝進行封裝時，由于第一晶圓上的凸點與第二晶圓上的焊盤通過焊接的方式進行連接，這樣就會產生熱量及壓應力，從而影響封裝體的可靠性。

為解決上述問題，對工藝進行了改進，如圖4所示，將第一晶圓30上的對準標記與第二晶圓40上的對準標記，用陽極鍵合法將第一晶圓30上的第一絕緣介質層32和第二晶圓40上的第二絕緣介質層44進行鍵合，其中焊盤42貫穿第二絕緣介質層44，所述第一絕緣介質層32與第二絕緣介質層44的材料為氧化硅等。如圖5所示，對第一晶圓30進行減薄，所述減薄的方法為化學機械拋光法；然后，在第一晶圓30上形成光刻膠層(未圖示)，定義與焊盤42一一對應的通孔圖形；以光刻膠層為掩膜，刻蝕第一晶圓30和第一絕緣介質層32至露出焊盤42，形成通孔36；在第一晶圓30上及通孔36內側形成第三絕緣介質層34，所述第三絕緣介質層34的材料為氧化硅等。如圖6所示，在通孔36內填充滿導電材料38，所述導電材料38為銅或金，具體工藝為，先用電鍍法在第三絕緣介質層34形成導電材料38，且導電材料38填充滿通孔36，接著，對導電材料38進行平坦化至露出第三絕緣介質層34。

然而，上述方法形成與焊盤一一對應的通孔過程中，由于先鍵合晶圓后形成通孔，使其中一晶圓上的焊盤與另一晶圓上的通孔不能很好的對準，進而影響半導體器件的制作。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種系統級封裝的方法，防止一個晶圓上的通孔與另一個晶圓上的焊盤不能對準。

為解決上述問題，本發明提供一種系統級封裝的方法，包括：在第一晶圓上形成通孔；在第一晶圓上及通孔內側形成第一絕緣介質層；在第二晶圓上形成第二絕緣介質層，所述第二絕緣介質層中包括貫穿第二絕緣介質層的焊盤；將第一絕緣介質層與第二絕緣介質層進行鍵合，使第一晶圓中的通孔與第二晶圓上的焊盤一一對應；減薄第一晶圓至通孔穿透第一晶圓；在第一晶圓中的通孔內填充滿導電材料，與第二晶圓上的焊盤電連接。

可選的，所述第一絕緣介質層與第二絕緣介質層的材料為氧化硅。所述第一絕緣介質層的厚度為500埃～10000埃。所述第二絕緣介質層的厚度為500埃～10000埃。所述將第一絕緣介質層與第二絕緣介質層進行鍵合的方法為陽極鍵合法。

可選的，減薄第一晶圓的方法為化學機械拋光法。