[發明專利]晶圓?晶圓、芯片?晶圓和芯片?芯片鍵合方法

有效

• 申請號: 201410034813.2
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103794522B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 蔡堅;魏體偉;王謙
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 陳瀟瀟;肖冰濱

技術領域

本發明屬于半導體制造領域，尤其涉及晶圓-晶圓、芯片-晶圓和芯片-芯片鍵合方法。

背景技術

在半導體三維集成技術中，為了滿足器件的要求，需要將硅片減薄到一定的厚度來實現硅通孔（TSV）的上下互連。在帶有TSV的薄晶圓制備過程中，首先要通過臨時鍵合工藝將支撐片和完成TSV和正面制備工藝的晶圓鍵合在一起；接著對晶圓的背面進行減薄和拋光，直至達到預定的厚度；然后完成晶圓的背面制備工藝。然而，當帶有承載片的超薄晶圓與下一級晶圓進行凸點鍵合的時候，臨時鍵合膠由于鍵合溫度過高會出現軟化，并且在凸點鍵合過程中，需要對減薄晶圓施加一定的壓力，這種壓力會對薄晶圓的凸點鍵合位置產生很大的擠壓。由于臨時鍵合膠的軟化和支撐強度下降，當減薄晶圓的厚度難以維持這種擠壓力時，會在已減薄晶圓的凸點位置處產生向上拱起，這嚴重影響了晶圓器件的性能。

圖9示出了現有技術中晶圓-晶圓鍵合時晶圓翹曲現象的剖面圖。參照圖9，在支撐片1的表面上涂敷臨時鍵合膠3，然后將支撐片1與第一晶圓4進行臨時鍵合。對第一晶圓4進行背面減薄和拋光直至達到預定厚度后，在第一晶圓4上形成鍵合凸點8，并完成第一晶圓4的背面制備工藝。將第一晶圓4與帶有硅通孔7的另一晶圓9進行凸點鍵合，第一晶圓4因鍵合壓力而拱起和翹曲。類似地，對于芯片級鍵合同樣存在著上述問題。

發明內容

本發明提供一種晶圓-晶圓、芯片-晶圓和芯片-芯片鍵合方法，這些方法能夠克服現有技術中的上述缺陷。

本發明提供一種晶圓-晶圓鍵合方法，該方法包括：在支撐片的一個表面上形成支撐凸點，將第一晶圓的正面與所述支撐片的具有支撐凸點的表面進行鍵合；在所述第一晶圓的背面上形成鍵合凸點，其中所述第一晶圓的背面上形成的鍵合凸點的位置與所述支撐片的表面上形成的支撐凸點的位置相對應；以及將所述第一晶圓的背面上的鍵合凸點與第二晶圓的鍵合凸點進行鍵合。

優選地，本發明還提供一種芯片-晶圓鍵合方法，該方法包括：在支撐片的一個表面上形成支撐凸點，將第一晶圓的正面與所述支撐片的具有支撐凸點的表面進行鍵合；在所述第一晶圓的背面上形成鍵合凸點，其中所述第一晶圓的背面上形成的鍵合凸點的位置與所述支撐片的表面上形成的支撐凸點的位置相對應；切割所述第一晶圓獲得第一芯片，所述第一芯片正面具有支撐片，背面具有鍵合凸點；以及將所述第一芯片的背面上的鍵合凸點與第二晶圓的鍵合凸點進行鍵合。

優選地，本發明還提供一種芯片-芯片鍵合方法，該方法包括：在支撐片的一個表面上形成支撐凸點，將第一晶圓的正面與所述支撐片的具有支撐凸點的表面進行鍵合；在所述第一晶圓的背面上形成鍵合凸點，其中所述第一晶圓的背面上形成的鍵合凸點的位置與所述支撐片的表面上形成的支撐凸點的位置相對應；切割所述第一晶圓獲得第一芯片，所述第一芯片正面具有支撐片，背面具有鍵合凸點；以及將所述第一芯片的背面上的鍵合凸點與第二芯片的鍵合凸點進行鍵合。

優選地，通過臨時鍵合膠將所述支撐片與所述第一晶圓進行鍵合。

優選地，通過臨時鍵合膠將所述支撐片與所述第一晶圓進行鍵合包括：在所述第一晶圓的正面上涂覆所述臨時鍵合膠；將所述第一晶圓的正面與所述支撐片通過所述臨時鍵合膠進行鍵合。

優選地，通過臨時鍵合膠將所述支撐片與所述第一晶圓進行鍵合包括：在所述支撐片的形成有支撐凸點的一面上涂覆所述臨時鍵合膠；將所述第一晶圓的正面與所述支撐片通過所述臨時鍵合膠進行鍵合。

優選地，所述臨時鍵合膠的厚度與所述支撐片上的支撐凸點的厚度相同。

優選地，所述第一晶圓具有硅通孔和至少一個功能電路。

優選地，本發明的晶圓-晶圓鍵合方法及晶圓-芯片鍵合方法，還包括在所述第一晶圓的背面上形成鍵合凸點之前，對所述第一晶圓的背面進行減薄，直至露出所述硅通孔并得到所需厚度的第一晶圓為止。

優選地，所述第一芯片和第二芯片具有至少一個功能電路。

優選地，將所述支撐片與所述第一晶圓進行鍵合的溫度低于所述臨時鍵合膠的軟化溫度。

通過采用上述技術方案，由于在支撐片上形成其位置與晶圓或芯片的上的鍵合凸點位置相對應的支撐凸點，所以在進行晶圓級或芯片級鍵合時，能夠增強被鍵合晶圓或芯片凸點位置處的支撐強度，有效地解決了現有技術中晶圓級鍵合、芯片級鍵合過程中由于臨時鍵合膠軟化造成的晶圓、芯片拱起、翹曲等現象。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：