[發(fā)明專利]一種C-SAM中接合晶圓的密封結(jié)構(gòu)及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410053580.0
• 申請(qǐng)日: 2014-02-17
• 公開（公告）號(hào): CN104851848A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯元琨;游寬結(jié);華宇;趙月林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/31
• 分類號(hào): H01L23/31;H01L23/28;H01L21/56;H01L21/66
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種C-SAM中接合晶圓的密封結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

在電子消費(fèi)領(lǐng)域，多功能設(shè)備越來越受到消費(fèi)者的喜愛，相比于功能簡(jiǎn)單的設(shè)備，多功能設(shè)備制作過程將更加復(fù)雜，比如需要在電路版上集成多個(gè)不同功能的芯片，因而出現(xiàn)了3D集成電路（integrated?circuit，IC）技術(shù)，3D集成電路（integrated?circuit，IC）被定義為一種系統(tǒng)級(jí)集成結(jié)構(gòu)，將多個(gè)芯片在垂直平面方向堆疊，從而節(jié)省空間，各個(gè)芯片的邊緣部分可以根據(jù)需要引出多個(gè)引腳，根據(jù)需要利用這些引腳，將需要互相連接的芯片通過金屬線互聯(lián)，但是上述方式仍然存在很多不足，比如堆疊芯片數(shù)量較多，而且芯片之間的連接關(guān)系比較復(fù)雜，那么就會(huì)需要利用多條金屬線，最終的布線方式比較混亂，而且也會(huì)導(dǎo)致體積增加。

3D?IC是將原裸晶尺寸的處理器晶片、可程式化邏輯閘(FPGA)晶片、記憶體晶片、射頻晶片(RF)或光電晶片，打薄之后直接疊合，并透過TSV鉆孔連接。在3D?IC立體疊合技術(shù)，硅通孔(TSV)、中介板(Interposer)等關(guān)鍵技術(shù)／封裝零組件的協(xié)助下，在有限面積內(nèi)進(jìn)行最大程度的晶片疊加與整合。

因此，晶圓水平上的晶圓之間的接合（Wafer?level?Cu-Cu?bonding）為3D?IC中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，如何有效的在線檢測(cè)晶圓接合（bonding）的質(zhì)量和良率顯得尤其重要。

近年來，超聲波掃描顯微鏡(C-SAM)已被成功地應(yīng)用在電子工業(yè)，尤其是封裝技術(shù)研究及實(shí)驗(yàn)室之中。由于超音波具有不用拆除組件外部封裝之非破壞性檢測(cè)能力，故C-SAM可以有效的檢出IC構(gòu)裝中因水氣或熱能所造成的破壞如﹕脫層、氣孔及裂縫…等。超聲波在行經(jīng)介質(zhì)時(shí)，若遇到不同密度或彈性系數(shù)之物質(zhì)時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生反射回波。而此種反射回波強(qiáng)度會(huì)因材料密度不同而有所差異，C-SAM即最利用此特性來檢出材料內(nèi)部的缺陷并依所接收之訊號(hào)變化將之成像。因此，只要被檢測(cè)的IC上表面或內(nèi)部芯片構(gòu)裝材料的接口有脫層、氣孔、裂縫…等缺陷時(shí),即可由C-SAM影像得知缺陷之相對(duì)位置。

特別是低熔點(diǎn)接合（Eutectic?bond）需要C-SAM來檢測(cè)接合質(zhì)量，其中所述低熔點(diǎn)接合（Eutectic?bond）的兩個(gè)晶圓之間具有間隙（gap），如圖1所示，第一晶圓101和第二晶圓102接合在一起時(shí)，在邊緣處形成有間隙10，將所述接合后形成的晶圓放入所述C-SAM中后，水便會(huì)進(jìn)入所述間,10中，從而對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成干擾。

為了解決上述問題，通常選用強(qiáng)力膠（super?glue）涂抹在晶圓的邊緣，以防止水進(jìn)入所述晶圓之間的間隙，如圖2所示，其中右側(cè)為左側(cè)圖中圓圈部分的放大圖，所述方法能夠在一定程度上解決該問題，但是也帶來很多弊端，例如涂抹強(qiáng)力膠（super?glue）會(huì)對(duì)晶圓造成破壞，在晶圓上形成強(qiáng)力膠區(qū)域20，無法去除。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中選用C-SAM對(duì)晶圓接合質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，晶圓之間的間隙中會(huì)進(jìn)入水，對(duì)檢測(cè)質(zhì)量造成影響，而選用強(qiáng)力膠填充所述間隙時(shí)會(huì)對(duì)晶圓造成損害，目前還沒有很好的解決辦法，成為晶圓接合質(zhì)量檢測(cè)中亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

本發(fā)明為了克服目前存在問題，提供了一種C-SAM中接合晶圓的密封結(jié)構(gòu)，所述密封結(jié)構(gòu)位于所述接合晶圓的邊緣，將位于所述密封結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的所述接合晶圓形成密封區(qū)域，以防止C-SAM檢測(cè)中所述接合晶圓的間隙進(jìn)水；

其中，所述接合晶圓包括相互接合的上部接合晶圓和下部接合晶圓。

作為優(yōu)選，所述密封結(jié)構(gòu)和所述接合晶圓中的金屬層選用相同的材料。

作為優(yōu)選，所述密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于所述上部接合晶圓的第一凸起和設(shè)置于所述下部接合晶圓上的第二凸起，所述第一凸起和所述第二凸起之間密封接合為一體。

作為優(yōu)選，其中所述第一凸起和所述上部接合晶圓表面的金屬層具有相同的高度。

作為優(yōu)選，所述第二凸起和所述下部接合晶圓表面的金屬層具有相同的高度。

作為優(yōu)選，所述密封結(jié)構(gòu)呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，所述密封結(jié)構(gòu)包括內(nèi)外嵌套設(shè)置的兩個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述兩個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)之間相互隔離設(shè)置。

本發(fā)明還提供了一種C-SAM中接合晶圓的密封結(jié)構(gòu)的制備方法，包括：