[發明專利]一種晶圓級封裝結構及其制造方法

有效

• 申請號: 202110349000.2
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113097081B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 魏濤;楊清華;唐兆云;賴志國;王家友;錢盈;王友良;于保寧
• 申請（專利權）人: 蘇州漢天下電子有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L23/488
• 代理公司: 北京元合聯合知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11653
• 代理人: 李非非

1.一種晶圓級封裝結構的制造方法，該制造方法包括：

提供器件晶圓和封帽晶圓，該器件晶圓的正面形成有第一半導體器件；

在所述器件晶圓的正面形成第一鍵合結構、以及在所述封帽晶圓的正面形成與所述第一鍵合結構位置相對應的第二鍵合結構，其中，所述第一鍵合結構僅包括第一鍵合材料層、所述第二鍵合結構僅包括第二鍵合材料層，或者，所述第一鍵合結構和所述第二鍵合結構均包括交替設置的第一鍵合材料層和第二鍵合材料層、但所述第一鍵合結構和所述第二鍵合結構的頂層是不同的鍵合材料層，所述第一鍵合材料層和所述第二鍵合材料層中一個鍵合材料層的材料是Cu或Cu合金、另一個鍵合材料層的材料是Ni或Ni合金；

對所述器件晶圓的所述第一鍵合結構與所述封帽晶圓的所述第二鍵合結構進行鍵合；

將所述第一半導體器件的電信號引出至基板。

2.根據權利要求1所述的制造方法，其中：

所述第一鍵合結構包括對所述第一半導體器件有效工作區形成環繞的環繞部、以及與所述第一半導體器件形成電連接的連接部；或

所述第一鍵合結構僅包括對所述第一半導體器件有效工作區形成環繞的環繞部。

3.根據權利要求1或2所述的制造方法，其中：

材料是Cu或Cu合金的鍵合材料層其總厚度大于材料是Ni或Ni合金的鍵合材料層的總厚度。

4.根據權利要求1或2所述的制造方法，其中：

針對于所述第一鍵合結構和所述第二鍵合結構均包括交替設置的第一鍵合材料層和第二鍵合材料層的情況，所述第一鍵合材料層的總層數與所述第二鍵合材料層的總層數相同；所述第一鍵合材料層的厚度均相同，所述第二鍵合材料層的厚度均相同。

5.根據權利要求1所述的制造方法，其中，對所述器件晶圓的所述第一鍵合結構與所述封帽晶圓的所述第二鍵合結構進行鍵合的步驟包括：

將所述器件晶圓和所述封帽晶圓放置在鍵合腔中，其中，所述器件晶圓的所述第一鍵合結構與所述封帽晶圓的第二鍵合結構對準；

對所述鍵合腔抽真空達到第一真空度后對所述器件晶圓和所述封帽晶圓進行吹掃；

對所述鍵合腔抽真空達到第二真空度后，在鍵合溫度下對所述第一鍵合結構和所述第二鍵合結構施加鍵合壓力，并保持鍵合時長。

6.根據權利要求5所述的制造方法，其中：

所述第一真空度小于100mtorr，所述第二真空度小于1mtorr；

所述鍵合溫度的范圍是350℃至450℃；

所述鍵合壓力的范圍是20KN至60KN；

所述鍵合時長的范圍是15min至90min；

所述第一鍵合結構和所述第二鍵合結構之間的鍵合面積是晶圓面積的3％至20％。

7.根據權利要求5所述的制造方法，其中，在所述器件晶圓的正面形成第一鍵合結構、以及在所述封帽晶圓的正面形成與所述第一鍵合結構位置相對應的第二鍵合結構之后、以及在對所述器件晶圓的所述第一鍵合結構與所述封帽晶圓的所述第二鍵合結構進行鍵合之前，該制造方法還包括：

通過濕法腐蝕或干法刻蝕的方式去除所述第一鍵合結構和所述第二鍵合結構表面的雜質層。

8.根據權利要求7所述的制造方法，在對所述鍵合腔抽真空達到第一真空度后對所述器件晶圓和所述封帽晶圓進行吹掃之后、以及在對所述鍵合腔抽真空達到第二真空度后在鍵合溫度下對所述第一鍵合結構和所述第二鍵合結構施加鍵合壓力并保持鍵合時長之前，該制造方法還包括：

對所述鍵合腔抽真空達到第三真空度后，向所述鍵合腔中通入還原性氣體，通過還原反應去除所述第一鍵合結構和所述第二鍵合結構表面的氧化層。

9.根據權利要求1所述的制造方法，其中，所述封帽晶圓的正面形成有第二半導體器件。