[發明專利]獲得絕緣層厚度的方法以及晶圓級鍵合封裝方法

有效

• 申請號: 201610006695.3
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN106952837B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 王愛兵;高長城;王奇峰
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司;中芯國際集成電路制造(北京)有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L21/48
• 代理公司: 11227 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 高靜;吳敏

一種獲得絕緣層厚度的方法以及晶圓級鍵合封裝方法，獲得絕緣層厚度的方法包括：提供待鍵合晶圓；在待鍵合晶圓上形成連接金屬層；形成覆蓋連接金屬層和待鍵合晶圓表面的絕緣層；在絕緣層中形成貫穿絕緣層的鍵合層；測量待鍵合晶圓的翹曲度；重復以上步驟，在若干待鍵合晶圓上分別形成不同厚度的絕緣層并分別測量翹曲度；通過多個絕緣層厚度以及相對應的翹曲度進行擬合，獲得翹曲度歸一化線性表達式；根據線性表達式獲得與翹曲度目標值對應的絕緣層厚度值。本發明通過多個絕緣層厚度以及相對應的翹曲度進行擬合，獲得翹曲度歸一化線性表達式，從而可以根據線性表達式獲得與翹曲度目標值對應的絕緣層厚度值，使待鍵合晶圓的翹曲度為零或接近零。

技術領域

本發明涉及半導體領域，尤其涉及一種獲得絕緣層厚度的方法以及晶圓級鍵合封裝方法。

背景技術

在半導體制造中，隨著超大規模集成電路的發展趨勢，集成電路特征尺寸持續減小。相應的，對集成電路的封裝要求也日益提高，在多芯片組件(Multichip-Moduel，MCM)X、Y平面內的二維封裝的基礎上，沿Z方向堆疊的更高密度的3D封裝技術得到了充分發展。通過3D封裝技術，將不同種類的晶圓進行三維立體組裝，形成高密度、高性能和高可靠性的產品。

3D封裝技術主要包括：引線鍵合(Wire-bonding)3D封裝、球柵陣列(Ball GridArray，BGA)3D封裝、軟板折疊3D封裝和硅通孔(Through Silicon Via，TSV)3D封裝。為了提高晶圓在三維方向堆疊的密度、減小鍵合后的外形尺寸以及改善芯片速度和低功耗的性能，目前主要采用TSV 3D封裝技術。

但是，現有技術晶圓鍵合封裝的良率有待提高。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種獲得絕緣層厚度的方法以及晶圓級鍵合封裝方法，提高晶圓鍵合封裝的良率。

為解決上述問題，本發明提供一種獲得絕緣層厚度的方法，所述絕緣層形成于待鍵合晶圓上。包括如下步驟：步驟1：提供待鍵合晶圓；步驟2：在所述待鍵合晶圓上形成連接金屬層；步驟3：在所述連接金屬層上形成覆蓋所述連接金屬層和待鍵合晶圓表面的絕緣層；步驟4：在所述絕緣層中形成鍵合層，所述鍵合層貫穿所述絕緣層且與所述連接金屬層相接觸；步驟5：測量所述待鍵合晶圓的翹曲度；重復步驟1至步驟5，在若干待鍵合晶圓上分別形成不同厚度的絕緣層并分別測量與所述不同厚度絕緣層對應的待鍵合晶圓翹曲度；通過多個絕緣層厚度以及與絕緣層厚度相對應的待鍵合晶圓翹曲度進行擬合，獲得翹曲度歸一化線性表達式，所述翹曲度歸一化線性表達式中的自變量為絕緣層厚度，因變量為翹曲度；根據所述翹曲度歸一化線性表達式獲得與翹曲度目標值對應的絕緣層厚度值。

可選的，形成所述絕緣層的步驟中，形成具有應力的絕緣層。

可選的，形成所述絕緣層的工藝為化學氣相沉積工藝。

可選的，所述化學氣相沉工藝的工藝參數包括：反應源材料為硅烷和氧氣，或者正硅酸乙酯和臭氧，工藝溫度為350攝氏度至450攝氏度，反應腔內的壓強為1毫托至毫托，低頻功率為700瓦至900瓦，高頻功率為700瓦至900瓦，工藝時間為30秒至90秒。

可選的，所述絕緣層的熱膨脹系數為200至250。

可選的，改變所述絕緣層的厚度的步驟中，所述絕緣層的厚度變化范圍值為至

可選的，所述絕緣層的厚度值分別和。

可選的，所述絕緣層的材料為氧化硅。

可選的，所述連接金屬層的材料為鋁或銅。

可選的，所述鍵合層的材料為銅。