[發明專利]晶圓劃片方法

在審

• 申請號: 202011452323.6
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN114628250A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 趙長林;胡勝;郭萬里
• 申請（專利權）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304;H01L21/78
• 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

本發明提供了一種晶圓劃片方法，包括：提供一晶圓；執行第一次切割，沿晶圓的厚度方向切割介質層停在襯底靠近金屬層的一側表面，切割處形成第一溝槽；在襯底遠離金屬層的一側表面上形成混合鍵合結構；執行第二次切割，切割混合鍵合結構停在襯底遠離金屬層的一側表面，切割處形成第二溝槽；以圖形化的光阻層為掩膜，貫穿第二溝槽暴露出的襯底，將第二溝槽與第一溝槽連通。通過第一次切割、第二次切割以及以圖形化的光阻層為掩膜，貫穿第二溝槽暴露出的襯底，將第二溝槽與第一溝槽連通，在晶圓厚度方向上逐次、分階段切割，避免劃片過程中的劈裂及損傷芯片；混合鍵合結構的表面因圖形化的光阻層的保護而不被污染及破壞，實現有效的晶圓劃片。

技術領域

本發明屬于集成電路制造技術領域，具體涉及一種晶圓劃片方法。

背景技術

隨著微電子產業進入后摩爾時代，芯片結構向三維方向發展，以進一步滿足高集成度、小尺寸和優異性能的需求。相比于晶圓-晶圓堆疊(wafer to wafer，W2W)，芯片-晶圓異質集成(chip to wafer，C2W)可以實現不同技術節點和不同尺寸芯片間的互連，具有靈活度高的優點。同時，C2W可以通過選擇已知良好芯片(KGD，known good die)與晶圓執行鍵合，可大大提升良率。C2W已成為3D-IC技術的一個重要發展方向。目前C2W量產方案以微凸點封裝工藝為主，其最小連接單元尺寸40μm左右，而且凸點之間的下填料不利于散熱。當前研發方向在朝著更小連接單元尺寸的無凸點工藝發展。無凸點工藝利用混和鍵合技術，將一晶圓劃片后形成的芯片(Chip，C)與另一晶圓(Wafer，W)鍵合。

其中，如何將一晶圓執行劃片是關鍵步驟，尤其是要保護混合鍵合結構和鍵合界面不被破壞。通常的劃片方案有兩種：刀片切割或者激光切割。刀片切割會產生嚴重的劈裂，激光切割雖然可以有效避免劈裂，但是由于熱效應不能一次切透而需搭配刀片切割完成。此外，由于第一晶圓的切割道內的測試單元含有例如銅、鎢或鋁等不易以干法刻蝕移除或在干法刻蝕過程中產生不易清除的副產物，無法由等離子體切割方式實現劃片。所以通常的劃片方案不適合基于混合鍵合的C2W三維堆疊工藝。

發明內容

本發明的目的在于提供一種晶圓劃片方法，保護混合鍵合結構及其表面(鍵合界面)，以及避免劃片過程中的劈裂及損傷芯片。

本發明提供一種晶圓劃片方法，包括：

提供一晶圓，所述晶圓包括襯底、位于所述襯底上的介質層和嵌設于所述介質層中的金屬層；

執行第一次切割，沿所述晶圓的厚度方向切割所述介質層停在所述襯底靠近所述金屬層的一側表面，切割處形成第一溝槽；

在所述襯底遠離所述金屬層的一側表面上形成混合鍵合結構；

執行第二次切割，沿所述晶圓的厚度方向至少切割所述混合鍵合結構停在所述襯底遠離所述金屬層的一側表面，切割處形成第二溝槽；所述第二溝槽和所述第一溝槽在所述襯底上的投影相同；

形成位于所述混合鍵合結構上的圖形化的光阻層，所述圖形化的光阻層具有開口，所述開口與所述第二溝槽在所述襯底上的投影相同；

以所述圖形化的光阻層為掩膜，貫穿被所述開口和所述第二溝槽暴露出的所述襯底，將所述第二溝槽與所述第一溝槽連通。

進一步的，執行第一次切割之后，形成所述混合鍵合結構之前還包括：

將所述晶圓第一次切割的一側與載片晶圓采用鍵合膠鍵合，所述鍵合膠填充所述第一溝槽。

進一步的，形成所述混合鍵合結構之前還包括：

對所述襯底遠離所述金屬層的一側表面進行減薄。

進一步的，對所述襯底減薄之后，形成所述混合鍵合結構之前，包括：

形成絕緣層，所述絕緣層位于減薄后的所述襯底表面上；