[發明專利]晶圓級封裝方法及封裝結構

在審

• 申請號: 201811027610.5
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN110875192A
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 羅海龍;克里夫·德勞利
• 申請（專利權）人: 中芯集成電路（寧波）有限公司
• 主分類號: H01L21/50
• 分類號: H01L21/50;H01L21/56;H01L23/31
• 代理公司: 上海知錦知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31327
• 代理人: 高靜;李麗

一種晶圓級封裝方法及封裝結構，晶圓級封裝方法包括：提供集成有第一芯片的器件晶圓，器件晶圓包括集成有第一芯片的第一正面以及與第一正面相背的第一背面；在第一正面形成第一氧化層；提供待集成的第二芯片，第二芯片具有待鍵合面；在待鍵合面上形成第二氧化層；提供承載基板；將第二芯片背向待鍵合面的表面臨時鍵合于承載基板上；通過第二氧化層和第一氧化層，采用熔融鍵合工藝實現第二芯片和器件晶圓的鍵合；實現第二芯片和器件晶圓的鍵合后，對第二芯片和載體晶圓進行解鍵合處理；在第一氧化層上形成覆蓋第二芯片的封裝層。本發明通過熔融鍵合工藝，提高了第一氧化層和第二氧化層之間的鍵合強度，從而提高封裝成品率。

技術領域

本發明實施例涉及半導體制造領域，尤其涉及一種晶圓級封裝方法及封裝結構。

背景技術

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，人們對集成電路的封裝技術的要求相應也不斷提高。現有的封裝技術包括球柵陣列封裝(Ball GridArray，BGA)、芯片尺寸封裝(Chip Scale Package，CSP)、晶圓級封裝(Wafer LevelPackage，WLP)、三維封裝(3D)和系統封裝(System in Package，SiP)等。

目前，為了滿足集成電路封裝的更低成本、更可靠、更快及更高密度的目標，先進的封裝方法主要采用晶圓級系統封裝(Wafer Level Package System in Package，WLPSiP)，與傳統的系統封裝相比，晶圓級系統封裝是在晶圓上完成封裝集成制程，具有大幅減小封裝結構的面積、降低制造成本、優化電性能、批次制造等優勢，可明顯的降低工作量與設備的需求。

晶圓級系統封裝主要包括物理連接和電性連接這兩個重要工藝，通常采用有機鍵合層(例如粘片膜)實現所述器件晶圓和待集成芯片之間的物理連接，并通過通孔刻蝕工藝(例如硅通孔刻蝕工藝)和電鍍技術實現半導體器件之間的電性連接。

發明內容

本發明實施例解決的問題是提供一種晶圓級封裝方法及封裝結構，提高封裝成品率。

為解決上述問題，本發明實施例提供一種晶圓級封裝方法，包括：提供集成有第一芯片的器件晶圓，所述器件晶圓包括集成有所述第一芯片的第一正面以及與所述第一正面相背的第一背面；在所述第一正面形成第一氧化層；提供待集成的第二芯片，所述第二芯片具有待鍵合面；在所述待鍵合面上形成第二氧化層；提供承載基板；將所述第二芯片背向所述待鍵合面的表面臨時鍵合于所述承載基板上；將所述第二芯片背向所述待鍵合面的表面臨時鍵合于所述承載基板上后，通過所述第二氧化層和所述第一氧化層，采用熔融鍵合工藝實現所述第二芯片和器件晶圓的鍵合；實現所述第二芯片和器件晶圓的鍵合后，對所述第二芯片和載體晶圓進行解鍵合處理；在所述解鍵合處理后，在所述第一氧化層上形成覆蓋所述第二芯片的封裝層。

可選的，所述熔融鍵合工藝的步驟包括：對所述第一氧化層表面和第二氧化層表面依次進行等離子體活化處理、去離子水清洗處理和干燥處理；在所述干燥處理后，根據所述第二芯片和第一芯片的預設相對位置關系，將所述第二氧化層和第一氧化層相對設置并貼合，對所述器件晶圓和第二芯片施加鍵合壓力，進行預鍵合處理；在所述預鍵合處理后，對所述器件晶圓和第二芯片進行退火處理。

可選的，在所述待鍵合面上形成所述第二氧化層之后，將所述第二芯片背向所述待鍵合面的表面臨時鍵合于所述承載基板上；或者，將所述第二芯片背向所述待鍵合面的表面臨時鍵合于所述承載基板之后，在所述待鍵合面上形成所述第二氧化層。

可選的，形成所述封裝層后，還包括：對所述第一背面進行減薄處理；在所述減薄處理后，在所述器件晶圓內形成與所述第一芯片電連接的第一互連結構、以及與所述第二芯片電連接的第二互連結構。

可選的，所述第一氧化層的材料為氧化硅、氧化鉿、氧化鋁或氧化鑭，所述第二氧化層的材料為氧化硅、氧化鉿、氧化鋁或氧化鑭，且所述第一氧化層和第二氧化層的材料相同。