一種半導(dǎo)體器件、制備方法及封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件、制備方法及封裝方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電子消費(fèi)領(lǐng)域，多功能設(shè)備越來(lái)越受到消費(fèi)者的喜愛(ài)，相比于功能簡(jiǎn)單的設(shè)備， 多功能設(shè)備制作過(guò)程將更加復(fù)雜，比如需要在電路版上集成多個(gè)不同功能的芯片，因而出 現(xiàn)了 3D 集成電路（integrated circuit，IC)技術(shù)，3D 集成電路（integrated circuit，IC) 被定義為一種系統(tǒng)級(jí)集成結(jié)構(gòu)，將多個(gè)芯片在垂直平面方向堆疊，從而節(jié)省空間，各個(gè)芯片 的邊緣部分可以根據(jù)需要引出多個(gè)引腳，根據(jù)需要利用這些引腳，將需要互相連接的芯片 通過(guò)金屬線(xiàn)互聯(lián)，但是上述方式仍然存在很多不足，比如堆疊芯片數(shù)量較多，而且芯片之間 的連接關(guān)系比較復(fù)雜，那么就會(huì)需要利用多條金屬線(xiàn)，最終的布線(xiàn)方式比較混亂，而且也會(huì) 導(dǎo)致體積增加。
[0003] 因此，目前在所述3D集成電路（integrated circuit, IC)技術(shù)中大都采用娃通孔 (Through Silicon Via, TSV)以及位于娃通孔上方的金屬互連結(jié)構(gòu)形成電連接，然后進(jìn)一 步實(shí)現(xiàn)晶圓之間的鍵合。
[0004] 在3D IC立體疊合技術(shù)，娃通孔（TSV)、中介板（Interposer)等關(guān)鍵技術(shù)、封裝零 組件的協(xié)助下，在有限面積內(nèi)進(jìn)行最大程度的晶片疊加與整合，進(jìn)一步縮減晶片面積、封裝 體積并提升晶片溝通效率。因此，晶圓水平上的Cu-Cu接合（Wafer level Cu-Cu bonding) 作為3D IC中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在高端產(chǎn)品上的有重要的應(yīng)用趨勢(shì)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中晶圓水平上的Cu-Cu接合（Wafer level Cu-Cu bonding)的方法，如圖 3所示，首先提供第一晶圓10和第二晶圓20,其中第一晶圓10和第二晶圓20均包括接合 焊盤(pán)102以及層間介電層101，其中所述接合焊盤(pán)102嵌于層間介電層101中，第一晶圓10 和第二晶圓20通過(guò)各自的接合焊盤(pán)之間接合,實(shí)現(xiàn)晶片面對(duì)面堆疊（F2F Stacking)。其制 備工藝流程如圖2所示，提供第一晶圓和第二晶圓，在所述第一晶圓和所述第二晶圓中首 先形成層間介電層，然后在所述層間介電層上形成光罩，并圖案化所述層間介電層，在所述 層間介電層中形成金屬焊盤(pán)凹槽，然后在所述凹槽內(nèi)形成阻擋層以及種子層，然后在所述 凹槽內(nèi)通過(guò)Cu ECP形成金屬銅，然后執(zhí)行平坦化步驟，以形成銅焊盤(pán)；然后清潔所述晶圓， 接著通過(guò)低溫?zé)釅烘I合方式將所述第一晶圓和第二晶圓接合為一體，最后執(zhí)行退火步驟。
[0006] 在3D IC封裝技術(shù)，晶片面對(duì)面堆疊（F2F Stacking)、2. 硅中介層 (Interpose!·)等，都會(huì)涉及到硅片與硅片的鍵合技術(shù)，而目前常用的是銅-銅的低溫?zé)釅?鍵合方式。在這個(gè)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，由于Cu焊盤(pán)（pad)的密度越來(lái)越高，所以設(shè)計(jì)規(guī)則越來(lái) 越小，Cu焊盤(pán)（pad)與Cu焊盤(pán)（pad)之間的距離也越來(lái)越小。在接合的過(guò)程中，由于Cu在 熱壓過(guò)程中，Cu具有一定的延展性，當(dāng)鍵合時(shí)鍵合力控制不是很均勻，容易看到相鄰的接合 焊盤(pán)（Bonding pad)由于Cu在熱壓時(shí)的延展造成連接，造成短路（short)的情況，如圖Ib, 而接合質(zhì)量較好的情況如圖Ia所示。同時(shí)，接合質(zhì)量很好時(shí)，由于接合之后細(xì)縫的存在，會(huì) 導(dǎo)致穩(wěn)定性（reliability)問(wèn)題，接合界面（bonding interface)的接合力也不太夠。
[0007] 因此需要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的晶圓之間接合方法做進(jìn)一步的改進(jìn)，以消除現(xiàn)有技術(shù)中 存在的各種問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn) 一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的 關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0009] 本發(fā)明為了克服目前存在問(wèn)題，提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，包括：
[0010] 提供基底，所述基底上形成有層間介電層；
[0011] 在所述層間介電層中形成接合焊盤(pán)；
[0012] 在所述層間介電層和所述接合焊盤(pán)上形成苯并環(huán)丁烯材料層，以覆蓋所述層間介 電層和所述接合焊盤(pán)；
[0013] 圖案化所述苯并環(huán)丁烯材料層，以在所述苯并環(huán)丁烯材料層中形成開(kāi)口，露出所 述接合焊盤(pán)。
[0014] 作為優(yōu)選，在形成所述苯并環(huán)丁烯材料層之前，所述方法還包括：
[0015] 回蝕刻所述層間介電層，以去除部分所述層間介電層，降低所述層間介電層的厚 度。
[0016] 作為優(yōu)選，形成所述接合焊盤(pán)的方法為：
[0017] 在所述層間介電層上形成圖案化的掩膜層；
[0018] 以所述掩膜層為掩膜蝕刻所述層間介電層，以在所述層間介電層中形成接合焊盤(pán) 凹槽；
[0019] 在所述接合焊盤(pán)凹槽中形成銅擴(kuò)散阻擋層；
[0020] 沉積金屬Cu的種子層，并通過(guò)電化學(xué)鍍銅的方法形成金屬Cu,以填充所述接合焊 盤(pán)凹槽；
[0021] 執(zhí)行平坦化步驟，以獲得高度均一的接合焊盤(pán)。
[0022] 作為優(yōu)選，所述苯并環(huán)丁烯材料層通過(guò)旋涂的方法形成。
[0023] 作為優(yōu)選，所述開(kāi)口的關(guān)鍵尺寸大于所述接合焊盤(pán)的關(guān)鍵尺寸，以在所述苯并環(huán) 丁烯材料層和所述接合焊盤(pán)之間形成間隙。
[0024] 作為優(yōu)選，圖案化所述苯并環(huán)丁烯材料層的方法為：
[0025] 在所述苯并環(huán)丁烯材料層上形成圖案化的光刻膠層，所述光刻膠層中形成所述開(kāi) 口的圖案；
[0026] 以所述光刻膠層為掩膜，蝕刻所述苯并環(huán)丁烯材料層，以將圖案轉(zhuǎn)移至所述苯并 環(huán)丁烯材料層中；
[0027] 去除所述光刻膠層。
[0028] 本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體器件的封裝方法，包括：提供第一晶圓和第二晶圓，其 中所述第一晶圓和/或所述第二晶圓通過(guò)權(quán)利要求1至6之一所述的方法制備得到；
[0029] 將所述第一晶圓和所述第二晶圓中的苯并環(huán)丁烯材料層相互接合，或者將所述第 一晶圓和所述第二晶圓中的所述苯并環(huán)丁烯材料層和所述層間介電層相互接合；
[0030] 將所述第一晶圓和所述第二晶圓中接合焊盤(pán)相互接合。
[0031] 作為優(yōu)選，所述苯并環(huán)丁烯材料層之間接合的壓力為30kN~60kN，溫度為100~ 150度，時(shí)間為10~30分鐘；
[0032] 所述苯并環(huán)丁烯材料層和所述層間介電層之間接合的壓力為30kN~60kN，溫度 為100~150度，時(shí)間為10~30分鐘。
[0033] 作為優(yōu)選，所述接合焊盤(pán)相互接合的壓力為30kN~40kN，溫度為300~400度，時(shí) 間為20~60分鐘。
[0034] 作為優(yōu)選，在所述第一晶圓和所述第二晶圓接合步驟之前，所述方法還包括對(duì)所 述第一晶圓和所述第二晶圓進(jìn)行清洗的步驟，以去除所述晶圓表面形成的氧化物。
[0035] 作為優(yōu)選，在所述接合焊盤(pán)相互接合之后還進(jìn)一步包括退火的步驟。
[0036] 本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：
[0037] 基底；
[0038] 層間介電層，位于所述基底上；
[0039] 接合焊盤(pán)，嵌于所述層間介電層中，其高度高于所述層間介電層的高度；
[0040] 苯并環(huán)丁烯材料層，位于所述層間介電層的上方并環(huán)繞所述接合焊盤(pán)，并且露出 所述接合焊盤(pán)的上表面。
[0041] 作為優(yōu)選，所述苯并環(huán)丁烯材料層和所述接合焊盤(pán)之間具有間隙。
[0042] 作為優(yōu)選，所述BCB材料層的高度大于所述接合焊盤(pán)的高度。
[0043] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，在目前的工藝流程中，在圖案化密度 (pattern density)的影響下,增加上下兩片娃片界面之間的接合力。具體地,本發(fā)明通 過(guò)增加苯并環(huán)丁烯BCB材料層，在接合工藝中，不僅是Cu-C