[發明專利]一種多晶圓堆疊結構的形成方法

在審

• 申請號: 202011065998.5
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112185807A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 葉國梁
• 申請（專利權）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/18
• 分類號: H01L21/18;H01L21/02
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發明提供的多晶圓堆疊結構的形成方法，通過將前次鍵合后的修邊工藝推移至后次鍵合前的鍵合孔中填充金屬層之后，使得前次鍵合引起的邊緣間隙區域，以及前次鍵合后直至后次鍵合前的鍵合孔中填充金屬層之間形成的可能出現不良區域不在同一平面上，并且邊緣間隙區域和可能出現不良區域的投影部分重疊，可以減少推移后的修邊工藝的修邊寬度，從而提高了多晶圓堆疊結構的有效面積，還去除了可能出現不良區域，避免了不良的產生(鍵合墊的形成過程中銅環的形成)。

技術領域

本發明屬于集成電路制造技術領域，具體涉及一種多晶圓堆疊結構的形成方法。

背景技術

在現有的一些半導體工藝中，例如3D-IC晶圓鍵合以及后續晶圓減薄流程中，為保證晶圓邊緣的完整和光滑，需要對晶圓進行修邊(Trim)處理。

在對相鄰的兩片晶圓進行鍵合前需要對其中一片晶圓進行第一次修邊處理，接著相鄰的兩片晶圓鍵合，對所述其中一片晶圓先研磨減薄，再采用酸刻蝕結合第二次修邊工藝獲得理想的邊緣。

在多晶圓堆疊工藝中，重復前面步驟，由于后續每次加入的晶圓研磨時需要在底部具有完整支撐，否則研磨過程相鄰的兩片晶圓的邊緣容易破碎，因此，對每次新加入的晶圓均需要修邊，而且修邊寬度越來越寬，必然使芯片有效面積的越來越少。同時隨著對晶圓修邊寬度不斷增加，對機臺控制能力要求更高。無論是從經濟成本還是工藝難度上，傳統的修邊工藝都無法滿足多片晶圓鍵合的修邊需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多晶圓堆疊結構的形成方法，減少晶圓修邊寬度，提高晶圓有效面積。

為了實現上述目的，本發明提供了一種多晶圓堆疊結構的形成方法，包括以下步驟：

步驟S1：將正面邊緣區域經過修邊處理的第一晶圓與承載晶圓鍵合，再從所述第一晶圓的背面研磨減薄所述第一晶圓，以保留部分厚度的所述第一晶圓，并形成第一堆疊結構，所述第一堆疊結構呈凸臺狀，

其中，所述第一堆疊結構在所述承載晶圓和第一晶圓的鍵合面的邊緣存在邊緣間隙區域；

步驟S2：在所述第一堆疊結構的正面形成第一鍵合孔，并在所述第一鍵合孔中填充第一金屬層，所述第一金屬層還覆蓋所述第一堆疊結構的正面，再對所述第一堆疊結構的正面邊緣區域修邊，以去除所述第一堆疊結構的邊緣間隙區域，再平坦化處理所述第一金屬層，以形成第一鍵合墊；

步驟S3：將正面邊緣區域經過修邊處理的第二晶圓與所述第一堆疊結構鍵合，再從所述第二晶圓的背面研磨減薄所述第二晶圓，以保留部分厚度的所述第二晶圓，并形成第二堆疊結構，所述第二堆疊結構呈凸臺狀，

其中，所述第二堆疊結構通過所述第一鍵合墊與所述第二晶圓電連接，所述第二堆疊結構在所述第一堆疊結構和第二晶圓的鍵合面的邊緣存在邊緣間隙區域；

步驟S4：對所述第二堆疊結構的正面邊緣區域修邊，去除所述第二堆疊結構的邊緣間隙區域。

可選的，步驟S1包括：

提供第一晶圓，對第一晶圓的正面邊緣區域修邊，修邊后的所述第一晶圓包括第一基底部和位于所述第一基底部上的第一凸起部，且所述第一晶圓的邊緣修邊寬度為第一寬度；

提供承載晶圓，將所述第一凸起部朝向所述承載晶圓的正面鍵合，所述第一凸起部的投影全部落在所述承載晶圓的正面；

從所述第一晶圓的背面研磨減薄所述第一晶圓，去除所述第一基底部，并保留部分厚度的第一凸起部。

進一步的，步驟S2包括：

在所述第一堆疊結構的正面形成光刻膠層；

對所述光刻膠層進行洗邊處理，以去除第一堆疊結構邊緣處的光刻膠層，并圖形化處理所述光刻膠層，其中，所述光刻膠層的洗邊寬度大于第一寬度；