CN105529303A - 键合工艺中去除气泡区域的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种键合工艺中去除气泡区域的方法，其包括如下步骤：a、将表面晶圆与衬底晶圆进行键合固定；b、确定气泡区域的位置；c、对表面晶圆的背面减薄至所需的厚度，以得到薄晶圆；d、在上述薄晶圆上设置切割道掩膜层，并得到贯通切割道掩膜层的切割道窗口，切割道窗口至少分布于气泡区域外圈对应的切割道上方；e、利用上述切割道窗口对气泡区域外圈对应的切割道进行刻蚀，以去除气泡区域外圈对应的切割道；f、去除上述的切割道掩膜层，并在定位后去除与气泡区域相对应的薄晶圆。本发明工艺步骤简单，与现有工艺步骤相兼容，能有效去除键合工艺中的气泡区域，提高晶圆的利用率以及成品率，适应范围广，安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种工艺方法，尤其是一种键合工艺中去除气泡区域的方法，属于半导体的技术领域。
背景技术
随着半导体技术的发展，集成电路的特征尺寸不断缩小，器件互连密度不断提高。于是，晶圆级封装（WaferLevelPackage，WLP）逐渐取代引线键合封装成为一种较为常用的封装方法。晶圆级封装（WaferLevelPackaging，WLP）技术是对整片晶圆进行封装测试后再切割得到单个成品芯片的技术，封装后的芯片尺寸与裸片完全一致，顺应了市场对微电子产品日益轻、小、短、薄化和低价化要求。
晶圆级封装无论是采用MEMS还是CISBSI工艺都要用到键合，包括永久键合和临时键合等。永久键合工艺一般分为阳极键合、金属熔融键合、氧化硅直接键合等工艺，而临时键合则有zone-bond（晶圆环边缘胶键合）键合，有机胶热键合等。键合后对晶圆进行减薄，然后进行常规的半导体工艺，包括光刻，刻蚀，薄膜沉积等。
但是在键合的工程中，由于工艺不稳定或者晶圆表面不干净，容易造成晶圆键合面存在气泡。一旦有气泡形成，则在后续的晶圆减薄中，该区域就会形成凸起，且非常容易发生破裂，甚至整个晶圆的碎裂，污染了机台，也造成了晶圆的报废。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种键合工艺中去除气泡区域的方法，其工艺步骤简单，与现有工艺步骤相兼容，能有效去除键合工艺中的气泡区域，提高晶圆的利用率以及成品率，适应范围广，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，一种键合工艺中去除气泡区域的方法，所述气泡区域去除方法包括如下步骤：
a、提供所需的衬底晶圆以及表面晶圆，并将所述表面晶圆与衬底晶圆进行键合固定；
b、对键合后的表面晶圆以及衬底晶圆进行检测，以确定气泡区域的位置；
c、对上述表面晶圆的背面减薄至所需的厚度，以得到位于衬底晶圆上的薄晶圆，所述薄晶圆内若干晶圆芯片通过切割道分隔；
d、在上述薄晶圆上设置切割道掩膜层，并对所述切割道掩膜层选择性地掩蔽和刻蚀，以得到贯通切割道掩膜层的切割道窗口，所述切割道窗口至少分布于气泡区域外圈对应的切割道上方；
e、利用上述切割道窗口对气泡区域外圈对应的切割道进行刻蚀，以去除气泡区域外圈对应的切割道；
f、去除上述的切割道掩膜层，并在定位后去除与气泡区域相对应的薄晶圆。
所述衬底晶圆与表面晶圆键合固定的方式包括金属熔融键合、硅硅键合或氧化硅键合。
所述步骤b中，利用红外检测或C-SAM扫描确定气泡区域的位置。
所述切割道掩膜层包括光刻胶。
本发明的优点：对键合后的表面晶圆以及衬底晶圆检测确定气泡区域，对表面晶圆进行减薄，得到薄晶圆，在薄晶圆上设置切割道掩膜层以及所需的切割道窗口，利用切割道窗口能去除气泡区域外圈对应的切割道，从而能有效去除气泡区域，工艺步骤简单，与现有工艺步骤相兼容，提高晶圆的利用率以及成品率，适应范围广，安全可靠。
附图说明
图1~图7为本发明一种具体实施方式的剖视图，其中，
图1为本发明衬底晶圆与表面晶圆进行键合前的示意图。
图2为本发明衬底晶圆与表面晶圆键合后的示意图。
图3为本发明气泡区域的分布示意图。
图4为本发明对表面晶圆进行背面减薄后的示意图。
图5为本发明在薄晶圆上设置第一掩膜层并得到第一切割道窗口后的示意图。
图6为本发明去除切割道后的示意图。
图7为本发明去除气泡区域后的示意图。
图8~图10为本发明另一种具体实施方式的剖视图，其中
图8为本发明在薄晶圆上设置第二切割道掩膜层并得到第二切割道窗口后的示意图。
图9为本发明去除切割道后的示意图。
图10为本发明去除气泡区域的示意图。
附图标记说明：1-衬底晶圆、2-表面晶圆、3-气泡区域、4-切割道、5-薄晶圆、6-第一掩膜层、7-第一切割道窗口、8-第一切割道口、9-第一去除凹槽、10-第二掩膜层、11-第二切割道窗口、12-第二切割道口以及13-第二去除凹槽。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
为了能有效去除键合工艺中的气泡区域，提高晶圆的利用率以及成品率，本发明气泡区域去除方法包括如下步骤：
a、提供所需的衬底晶圆1以及表面晶圆2，并将所述表面晶圆2与衬底晶圆1进行键合固定；
如图1和图2所示，所述衬底晶圆1与表面晶圆2键合固定的方式包括金属熔融键合、硅硅键合或氧化硅键合。表面晶圆2可以为经过半导体工艺制备得到的成品晶圆，也可以为裸片，衬底晶圆1与表面晶圆2键合固定的过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
b、对键合后的表面晶圆2以及衬底晶圆1进行检测，以确定气泡区域3的位置；
如图3所示，利用红外检测或C-SAM（超声波检测）扫描确定气泡区域3的位置。一般地，气泡区域3位于表面晶圆2与衬底晶圆1之间接触的界面间，利用红外检测或C-SAM扫描确定气泡区域3的过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
c、对上述表面晶圆2的背面减薄至所需的厚度，以得到位于衬底晶圆1上的薄晶圆5，所述薄晶圆5内若干晶圆芯片通过切割道4分隔；
如图4所示，对表面晶圆2的背面可以采用直接研磨减薄、也可以采用湿法或干法刻蚀减薄，或者先研磨减薄到设定厚度，再用刻蚀工艺减薄，具体减薄方式可以根据需要进行选择，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。一般地，对表面晶圆2减薄后，薄晶圆5的厚度在100nm~300μm。对于成品晶圆的表面晶圆2，在薄晶圆5内具有切割道4，通过切割道4能对薄晶圆5切割后得到所需的芯片。当表面晶圆2减薄后得到薄晶圆5后，能使得切割道4裸露。
d、在上述薄晶圆5上设置切割道掩膜层，并对所述切割道掩膜层选择性地掩蔽和刻蚀，以得到贯通切割道掩膜层的切割道窗口，所述切割道窗口至少分布于气泡区域3外圈对应的切割道4上方；
一般地，切割道掩膜层可以采用光刻胶。如图5和图8所示，在具体实施时，可以根据需要选择切割道窗口的位置分布，下面对于切割道窗口的具***置分布进行详细的描述。
如图5所示，在薄晶圆5上涂覆第一掩膜层6，所述第一掩膜层6为光刻胶层，通过对第一掩膜层6的选择性地掩蔽和刻蚀，得到贯通第一掩膜层6的第一切割道窗口7，其中，所述第一切割道窗口7分布在所有切割道4的上方，即通过第一切割道窗口7能使得下方的所有切割道4裸露。
如图8所示，在薄晶圆5上涂覆第二掩膜层10，所述第二掩膜层10也为光刻胶层。通过对第二掩膜层10的选择性掩蔽和刻蚀，得到贯通第二掩膜层10的第二切割道窗口11，其中，所述第二切割道窗口11仅位于气泡区域3外圈对应的切割道4上方，通过第二切割道窗口11能使得相应的切割道4裸露。
e、利用上述切割道窗口对气泡区域3外圈对应的切割道4进行刻蚀，以去除气泡区域3外圈对应的切割道4；
本发明实施例中，可以采用激光束或电子束对切割道4进行刻蚀。当表面晶圆2为裸片时，所述气泡区域3外圈的切割道4为相应定义的单位区域，具体为本技术领域人员所熟知。当切割道窗口的分布位置不同时，能够去除不同的切割道4。具体地，如图6所示，由于第一切割道窗口8位于所有切割道4的上方，利用第一切割道窗口7进行刻蚀时，能将所有的切割道4去除，切割道4去除后，能得到第一切割道口8，第一切割道口8能使得薄晶圆5内相应的芯片相互分离。
如图9所示，由于第二切割道窗口11仅位于气泡区域3外圈的切割道4上方，利用第二切割道窗口11进行刻蚀时，能得到第二切割道口12，通过第二切割道口12能使得与气泡区域3对应的芯片区域进行分离。
f、去除上述的切割道掩膜层，并在定位后去除与气泡区域3相对应的薄晶圆5。
本发明实施例中，通过常规技术手段去除上述的第一掩膜层6或第二掩膜层10。在去除第一掩膜层6或第二掩膜层10后，由于气泡区域3外圈的切割道4已经被去除，由于气泡区域3的存在，使得与气泡区域3相对应的薄晶圆5区域能够定位去除，定位去除可以采用干法刻蚀或湿法刻蚀把气泡区域3相对应的薄晶圆5区域去除，当然，具体实施时也可以采用方式进行定位去除，具体的定位去除过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。在定位去除后，能得到第一去除凹槽9或第二去除凹槽13，分别如图7或图10所示。
此外，去除了气泡区域3的薄晶圆5可以继续做减薄工艺，或者直接做后续的半导体工艺，在第一去除凹槽9或第二去除凹槽13内可以填上胶质类的物质使其平整，也可以是裸露的。
本发明对键合后的表面晶圆2以及衬底晶圆1检测确定气泡区域3，对表面晶圆2进行减薄，得到薄晶圆5，在薄晶圆5上设置切割道掩膜层以及所需的切割道窗口，利用切割道窗口能去除气泡区域3外圈对应的切割道4，从而能有效去除气泡区域3，工艺步骤简单，与现有工艺步骤相兼容，提高晶圆的利用率以及成品率，适应范围广，安全可靠。
对本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.一种键合工艺中去除气泡区域的方法，其特征是，所述气泡区域去除方法包括如下步骤：
（a）、提供所需的衬底晶圆（1）以及表面晶圆（2），并将所述表面晶圆（2）与衬底晶圆（1）进行键合固定；
（b）、对键合后的表面晶圆（2）以及衬底晶圆（1）进行检测，以确定气泡区域（3）的位置；
（c）、对上述表面晶圆（2）的背面减薄至所需的厚度，以得到位于衬底晶圆（1）上的薄晶圆（5），所述薄晶圆（5）内若干晶圆芯片通过切割道（4）分隔；
（d）、在上述薄晶圆（5）上设置切割道掩膜层，并对所述切割道掩膜层选择性地掩蔽和刻蚀，以得到贯通切割道掩膜层的切割道窗口，所述切割道窗口至少分布于气泡区域（3）外圈对应的切割道（4）上方；
（e）、利用上述切割道窗口对气泡区域（3）外圈对应的切割道（4）进行刻蚀，以去除气泡区域（3）外圈对应的切割道（4）；
（f）、去除上述的切割道掩膜层，并在定位后去除与气泡区域（3）相对应的薄晶圆（5）。
2.根据权利要求1所述的键合工艺中去除气泡区域的方法，其特征是：所述衬底晶圆（1）与表面晶圆（2）键合固定的方式包括金属熔融键合、硅硅键合或氧化硅键合。
3.根据权利要求1所述的键合工艺中去除气泡区域的方法，其特征是：所述步骤（b）中，利用红外检测或C-SAM扫描确定气泡区域（3）的位置。
4.根据权利要求1所述的键合工艺中去除气泡区域的方法，其特征是：所述切割道掩膜层包括光刻胶。
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