[發明專利]鍵合基底及其形成方法、三維封裝結構及其形成方法

有效

• 申請號: 201310463714.1
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN104517921B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 陳福成
• 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: H01L23/488
• 分類號: H01L23/488;H01L21/48
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體封裝技術領域，特別是涉及一種應用于三維封裝的鍵合基底及其形成方法，以及一種三維封裝結構及其形成方法。

背景技術

隨著微電子器件高集成度、多功能化的要求，現有的二維封裝技術難以滿足封裝要求，而三維封裝具有尺寸小、重量輕、減小信號延遲等優點，正成為微電子器件封裝的主流技術。鍵合是實現三維封裝的關鍵工藝，應用于三維封裝的鍵合方法有多種，包括：金屬-金屬鍵合、氧化物直接鍵合、陽極鍵合、粘接鍵合、基于焊料的鍵合、超聲鍵合、玻璃介質鍵合等等。

現有一種利用金屬-金屬鍵合方法形成三維封裝結構的方法包括：

如圖1所示，提供兩個鍵合基底1，鍵合基底1包括：晶圓11；位于晶圓11上的絕緣層12、及多個焊盤13，相鄰兩個焊盤13之間被絕緣層12隔開，焊盤13的上表面為平面，該平面高于絕緣層12的上表面。

如圖2所示，使兩個鍵合基底1上的焊盤13對準、并進行鍵合。

在鍵合過程中，在壓力作用下，具有一定延展性的焊盤13會發生變形，使得焊盤13中凸出于絕緣層12上表面外的部分，向位于同一鍵合基底1上相鄰的焊盤13延伸。而隨著微電子器件集成度的提高，焊盤13的密度越來越大，鍵合基底1上相鄰兩個焊盤13之間的距離越來越小，容易造成同一鍵合基底1上相鄰兩個焊盤13之間連接起來，進而造成相鄰兩個焊盤13短路。當欲鍵合的兩個鍵合基底上的焊盤尺寸不相等時，尺寸較大的焊盤比尺寸較小的焊盤更容易短路。

發明內容

本發明要解決的問題是：現有利用金屬-金屬鍵合方法形成三維封裝結構的方法容易造成相鄰兩個焊盤短路。

為解決上述問題，本發明提供了一種應用于三維封裝的鍵合基底，包括：

晶圓；

位于所述晶圓上的絕緣層、及多個焊盤，相鄰兩個所述焊盤被絕緣層隔開，所述焊盤包括：焊盤底部、及位于所述焊盤底部上方的焊盤凸部，所述焊盤底部的上表面低于或齊平于絕緣層的上表面，所述焊盤凸部的上表面高于絕緣層的上表面，所述焊盤凸部在晶圓表面上的投影，位于所述焊盤底部在晶圓表面上的投影內。

可選的，所述焊盤凸部的所有側壁與對應的焊盤底部側壁之間均存在間隔。

可選的，所述焊盤凸部寬度占焊盤底部寬度的50%至90%。

可選的，所述焊盤凸部的部分側壁與對應的焊盤底部側壁對齊。

可選的，所述焊盤凸部的寬度占焊盤底部的寬度的50%至95%。

可選的，所述焊盤的材料為銅。

可選的，所述焊盤最高點與絕緣層上表面之間的段差為0至10000埃。

另外，本發明還提供了上述任一鍵合基底的形成方法，包括：

提供晶圓；

在所述晶圓上形成具有多個開口的絕緣層；

形成覆蓋所述絕緣層、并填充所述開口的焊盤材料層；

對所述焊盤材料層進行平坦化處理，以去除所述絕緣層上的焊盤材料層，剩余的填充在所述開口內的焊盤材料層的上表面高于絕緣層的上表面；

在所述剩余的填充在開口內的焊盤材料層上方形成掩模層；

以所述掩模層為掩模進行刻蝕，以去除一定厚度的焊盤材料層，形成所述焊盤底部及焊盤凸部；

去除所述掩模層。

另外，本發明還提供了一種三維封裝結構，包括：

第一鍵合基底，所述第一鍵合基底為上述任一所述的鍵合基底；

第二鍵合基底，所述第二鍵合基底包括：第二晶圓；位于所述第二晶圓上的第二絕緣層、及多個第二焊盤，所述第二焊盤的最高點高于第二絕緣層的上表面；

所述第一鍵合基底的焊盤與第二焊盤通過鍵合方法固定在一起。

可選的，所述第二鍵合基底為上述任一所述的鍵合基底。

可選的，所述第二焊盤高于第二絕緣層的部分在第二晶圓表面上的投影尺寸，等于所述第二焊盤位于第二絕緣層內的部分在第二晶圓表面上的投影尺寸。

另外，本發明還提供了上述三維封裝結構的形成方法，包括：

利用上述方法形成第一鍵合基底；

形成所述第二鍵合基底；

使所述第一鍵合基底的焊盤對準第二焊盤、并進行鍵合。

可選的，所述鍵合為低溫熱壓鍵合。

可選的，利用上述方法形成所述第二鍵合基。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：