一種用于三維集成的臨時鍵合方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于三維集成的臨時鍵合方法，由于在利用BCB的現(xiàn)有鍵合方法中，在鍵合之后不易將BCB去除，所以根據(jù)本發(fā)明該方法能夠克服該缺陷，該方法包括：在支撐片上涂覆干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯并使所述干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯進(jìn)行固化；在已完成硅通孔和正面制備工藝的晶圓的正面上涂覆臨時鍵合膠；將所述支撐片和所述晶圓進(jìn)行臨時鍵合；對所述晶圓進(jìn)行背面減薄和拋光，直至露出所述硅通孔；完成所述晶圓的背面制備工藝，并去除所述晶圓正面上的所述支撐片、臨時鍵合膠以及所述干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯。
【專利說明】—種用于三維集成的臨時鍵合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于三維集成的臨時鍵合方法，該方法能夠應(yīng)用于圓片級三維封裝領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體三維集成技術(shù)中，為了滿足器件的要求，需要將硅片減薄到一定的厚度來實(shí)現(xiàn)硅通孔(TSV)的上下互連。TSV結(jié)構(gòu)的制作方式一般包括如下步驟=(I)TSV的深孔刻蝕，即采用DRIE(深反應(yīng)離子刻蝕)工藝制備出高深寬比結(jié)構(gòu)的TSV ；(2)TSV的深孔電鍍，即通過在深孔的側(cè)壁上依次沉積絕緣層、擴(kuò)散阻擋層以及種子層來進(jìn)行TSV的填充；(3)正面制備工藝，即在晶圓的正面上形成布線以及相關(guān)的器件，其中根據(jù)實(shí)際的工藝需求，可以采用CMOS工藝、MEMS工藝、雙極工藝等來完成晶圓正面上的布線和相關(guān)器件的制備；(4)通過臨時鍵合膠將支撐片和正面制備工藝后的晶圓鍵合在一起；(5)對晶圓的背面進(jìn)行減薄和拋光；(6)對減薄后的晶圓進(jìn)行背面制備工藝；(7)將背面制備工藝后的晶圓與其他晶圓或者芯片進(jìn)行鍵合；(8)去除支撐片。在目前的臨時鍵合工藝中，除了上述的臨時鍵合膠之外，常用的方法還有采用金屬鍵合和光刻膠鍵合等。但是金屬鍵合的成本和工藝溫度高；而光刻膠和臨時鍵合膠鍵合在后續(xù)的工藝中由于流動性等問題容易出現(xiàn)鍵合膠的軟化和偏移，使得在晶圓減薄之后容易出現(xiàn)翹曲的現(xiàn)象，并且在后續(xù)的組裝鍵合中，對準(zhǔn)精度也容易出現(xiàn)偏差。
[0003]發(fā)明名稱為“采用BCB輔助鍵合以實(shí)現(xiàn)穿硅通孔封裝的制作工藝”的中國專利申請CN101834159A提出了利用BCB (干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯)輔助鍵合來實(shí)現(xiàn)硅通孔封裝的制作，其鍵合強(qiáng)度高，可以將晶圓減薄到更薄的厚度，但是這種鍵合方式中的BCB不容易去除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種用于三維集成的臨時鍵合方法，該臨時鍵合方法能夠避免現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷。
[0005]本發(fā)明提供一種用于三維集成的臨時鍵合方法，該方法包括:
[0006]在支撐片上涂覆干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯并使所述干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯進(jìn)行固化；
[0007]在已完成硅通孔和正面制備工藝的晶圓的正面上涂覆臨時鍵合膠；
[0008]將所述支撐片和所述晶圓進(jìn)行臨時鍵合；
[0009]對所述晶圓進(jìn)行背面減薄和拋光，直至露出所述硅通孔；
[0010]完成所述晶圓的背面制備工藝，并去除所述晶圓正面上的所述支撐片、臨時鍵合膠以及所述干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯。
[0011]通過上述技術(shù)方案，由于在已完成硅通孔和正面制備工藝的晶圓的正面上涂覆臨時鍵合膠，這樣在將支撐片與晶圓進(jìn)行臨時鍵合時就在干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯與所述晶圓之間形成有一層臨時鍵合膠，也即根據(jù)本發(fā)明的方法是通過BCB和臨時鍵合膠來實(shí)現(xiàn)硅通孔封裝的臨時鍵合工藝，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中完成鍵合之后干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯不易被去除的缺陷。
[0012]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0014]圖1至圖5是根據(jù)本發(fā)明的用于三維集成的臨時鍵合方法的流程剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0016]下面結(jié)合附圖1至5來詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的用于三維集成的臨時鍵合方法。
[0017]首先，如圖1所示，在支撐片I上涂覆干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯(BCB) 2并使所述干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯(BCB)2進(jìn)行固化。其中，所述在支撐片上涂覆干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯可以包括:在所述支撐片I上涂覆粘附劑(未示出)，并在所述粘附劑上涂覆所述干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯2，以便于BCB2與支撐片I之間更好地粘附。另外，優(yōu)選地，在圖1所示的步驟之前，將支撐片I進(jìn)行清洗(該步驟可選)，以便于更容易地將BCB2涂覆到支撐片I上。
[0018]接下來，如圖2所示，對固化后的BCB2進(jìn)行表面粗糙度處理以在BCB2的表面上形成表面粗糙3 (該步驟是可選的)，以增加所述BCB2與晶圓4 (請見圖3)的鍵合強(qiáng)度并防止后續(xù)步驟中將所述支撐片I與已完成硅通孔5 (請見圖3)和正面制備工藝6 (請見圖3)的晶圓4 (請見圖3)進(jìn)行臨時鍵合期間臨時鍵合膠7 (請見圖3)的橫向滑動偏移，這樣有效地避免了因臨時鍵合膠7在高溫下容易軟化而導(dǎo)致的晶圓4在背面減薄之后容易出現(xiàn)翹曲的現(xiàn)象，而且增加BCB2的表面粗糙度還能夠增強(qiáng)BCB2與臨時鍵合膠7之間的鍵合強(qiáng)度。其中，可以通過刻蝕工藝(例如，干法刻蝕、濕法刻蝕、等離子刻蝕等)在所述BCB2的表面上形成表面粗糙3，當(dāng)然還可以通過刀刻等其他方式來形成表面粗糙3。而且，優(yōu)選地，可以通過在所述BCB2的表面上形成任意形狀的溝槽3來增加所述BCB2與晶圓4 (請見圖3)的鍵合強(qiáng)度并防止將所述支撐片I和所述晶圓4進(jìn)行臨時鍵合期間所述臨時鍵合膠7的橫向滑動偏移。另外，晶圓4的正面制備工藝6可以包括晶圓4的正面布線和相關(guān)器件的制備，而且根據(jù)實(shí)際的工藝要求，可以采用CMOS工藝、MEMS工藝、雙極工藝等完成晶圓4的正面布線和相關(guān)器件的制備。
[0019]接下來，如圖3所示，在已完成硅通孔5和正面制備工藝6的晶圓4的正面上涂覆臨時鍵合膠7，以便于后續(xù)步驟中在進(jìn)行晶圓4的背面減薄工藝之后能夠容易地將BCB2與晶圓4解鍵合。優(yōu)選地，在涂覆臨時鍵合膠7之后，還可以在所述臨時鍵合膠7上涂覆粘附劑(未示出)，以增強(qiáng)與BCB2的鍵合強(qiáng)度。另外，臨時鍵合膠7的厚度不宜太厚或太薄，其具體厚度可根據(jù)晶圓4的正面制備工藝的高度以及對BCB2進(jìn)行表面粗糙度處理的情況下BCB2的表面粗糙程度(例如，BCB2的表面深槽高度)來確定。
[0020]接下來，如圖4所示，將所述支撐片I和所述晶圓4進(jìn)行臨時鍵合(其中，對所述支撐片I和所述晶圓4進(jìn)行臨時鍵合的溫度應(yīng)低于使所述臨時鍵合膠7性質(zhì)發(fā)生改變的溫度)，對所述晶圓4進(jìn)行背面減薄和拋光直至露出所述硅通孔5為止，并且完成所述晶圓4的背面制備工藝(例如，完成晶圓4的背面布線8或者在晶圓4的背面形成其他所需器件等
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[0021]接下來，如圖5所示，在將背面減薄后的晶圓4與其他晶圓(如圖5中由標(biāo)號9-11所表示的組件所組成的部分)組裝之后，可以利用解鍵合溶劑來去除所述晶圓4正面上的所述支撐片1、臨時鍵合膠7以及所述BCB2，從而實(shí)現(xiàn)了最終的三維集成。
[0022]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0023]另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0024]此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種用于三維集成的臨時鍵合方法，該方法包括:在支撐片上涂覆干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯并使所述干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯進(jìn)行固化；在已完成硅通孔和正面制備工藝的晶圓的正面上涂覆臨時鍵合膠；將所述支撐片和所述晶圓進(jìn)行臨時鍵合；對所述晶圓進(jìn)行背面減薄和拋光，直至露出所述硅通孔；完成所述晶圓的背面制備工藝，并去除所述晶圓正面上的所述支撐片、臨時鍵合膠以及所述干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述在支撐片上涂覆干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯包括:在所述支撐片上涂覆粘附劑，并在所述粘附劑上涂覆所述干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述臨時鍵合膠的厚度根據(jù)所述晶圓的正面制備工藝的高度來確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述在支撐片上涂覆干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯并使所述干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯進(jìn)行固化之后，該方法還包括:對固化后的干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯進(jìn)行表面粗糙度處理，以增加所述干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯與所述晶圓的鍵合強(qiáng)度并防止將所述支撐片和所述晶圓進(jìn)行臨時鍵合期間所述臨時鍵合膠的橫向滑動偏移。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在所述干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯的表面上形成任意形狀的溝槽以增加所述干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯與所述晶圓的鍵合強(qiáng)度并防止將所述支撐片和所述晶圓進(jìn)行臨時鍵合期間所述臨時鍵合膠的橫向滑動偏移。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，通過濕法刻蝕、干法刻蝕、等離子處理中的任意一種方式或其組合來實(shí)現(xiàn)所述干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯的表面粗糙度處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述臨時鍵合膠的厚度根據(jù)所述晶圓的正面制備工藝的高度以及所述干刻蝕型苯丙環(huán)丁烯的表面粗糙程度來確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述在已完成硅通孔和正面制備工藝的晶圓的正面上涂覆臨時鍵合膠之后，該方法還包括:在所述臨時鍵合膠上涂覆粘附劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對所述支撐片和所述晶圓進(jìn)行臨時鍵合的溫度應(yīng)低于使所述臨時鍵合膠性質(zhì)發(fā)生改變的溫度。
【文檔編號】H01L21/60GK103441083SQ201310263752
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月27日
【發(fā)明者】蔡堅(jiān), 魏體偉, 王謙 申請人:清華大學(xué)