CN103390569A

CN103390569A - 一种高深宽比tsv形貌测量方法

Info

Publication number: CN103390569A
Application number: CN2013103081896A
Authority: CN
Inventors: 戴风伟; 于大全
Original assignee: National Center for Advanced Packaging Co Ltd
Current assignee: National Center for Advanced Packaging Co Ltd
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2013-11-13

Abstract

本发明涉及微电子技术领域一种制造或处理半导体或固体器件的方法，具体涉及一种微电子加工工艺中的高深宽比TSV形貌测量方法。方法的要点在于利用填充材料填充高深宽比TSV，使其在在孔内固化成型，然后从孔中取出呈凸起状结构的填充材料，并通过三维形貌测量工具测量取出的填充材料的形貌而间接地测量出高深宽比TSV孔内的形貌。与传统的测量方法相比，本发明的优势在于提供了一种简单易行、非破坏性的高深宽比TSV孔内形貌的测量问题。

Description

一种高深宽比TSV形貌测量方法

技术领域

本发明涉及微电子技术领域一种制造或处理半导体或固体器件的方法, 具体涉及微电子加工工艺中的一种高深宽比TSV形貌测量方法。

背景技术

微电子技术的不断进步推动集成电路的特征尺寸不断缩小，器件互连密度不断提高。以智能手机为代表的新型电子产品对芯片的高性能、低功耗要求不断提高。在这种情况下，靠二维结构进一步缩小互连线的线宽来提高性能的方式受到材料物理特性和设备工艺的限制，传统封装结构互连线的电阻电容（RC）延迟逐渐成为限制半导体芯片性能提高的瓶颈。硅通孔（Through Silicon Via，简称TSV）工艺通过在晶圆中形成金属立柱，并配以金属凸点，可以实现晶圆(芯片)之间或芯片与基板间直接的三维互连，这样可以弥补传统半导体芯片二维布线的局限性。这种互连方式与传统的堆叠技术如引线键合(Wire bonding)技术相比具有三维方向堆叠密度大、封装后外形尺寸小等优点，从而大大提高芯片的速度并降低功耗。因此，TSV技术已经被广泛认为是继引线键合、载带焊和倒装芯片之后的第四代封装技术，将逐渐成为高密度封装领域的主流技术。

而且随着TSV在微组装领域中的应用越来越广泛，其深宽比(Aspect Ratio)呈现出持续增大的趋势，目前5:1至10:1范围的TSV孔已经比较成熟。随着芯片三维堆叠技术对尺寸和性能要求的不断提升，更高深宽比的TSV将会出现。但随着深宽比的增大，TSV孔内形貌测量的难度也随之增大。现有技术中使用较多的诸如三维轮廓仪、表面形貌仪、红外显微镜等测量工具都很难精确测量深孔TSV孔内形貌。要想得到精确地测量结果，必须进行破坏性测试。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种非破坏性的高深宽比TSV形貌的测量方法。

为解决上述技术问题，本发明提出如下技术方案，一种高深宽比TSV形貌测量方法，包括以下步骤：

（1）在硅基底晶圆上制作高深宽比TSV孔；

（2）在制作完成的TSV孔内填充一种固化材料；

（3）使上述固化材料固化成型；

（4）固化成型后的填充材料与硅基底晶圆分离；

（5）对分离之后的能反映TSV孔形貌的填充材料进行三维形貌测量。

作为本发明的一个改进，在上述第2步骤结束后，引进一个临时性的承载晶圆，与上述硅基底晶圆实现键合。

进一步，承载晶圆与硅基底晶圆是通过粘结剂键合在一起，该粘结剂是通过旋涂方式涂到填充材料上面的，并且具有一定厚度。

在键合过程中，为保证键合的效果会施加一定温度，同时也有助于使填充的固化材料固化成型。

所述第2步骤中的固化材料可以通过旋涂的方式来填充。

上述第4步骤中，填充材料与硅基底晶圆之间的分离通过拆键合设备完成。

对上述固化材料具有一定的要求，即固化后具有一定的柔韧性，在外力作用下会发生变形，但撤销外力时又能够回复原状，固化材料还具有非粘性，与硅基底很容易分离。

与现有技术相比，本技术方案具有的技术优势在于，从TSV孔中取出的固化后的填充材料为凸起状结构，通过三维形貌测量工具很容易测量出其形貌，从而可以间接地精确地测量出深孔TSV的形貌。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为已完成TSV刻蚀的硅基底晶圆示意图；

图2为对图1所示的TSV进行填充材料涂覆后的示意图；

图3为在填充材料涂覆后再涂覆一层粘结剂的示意图；

图4为与承载晶圆[daifw1] 键合后的示意图；

图5为填充材料与硅基底晶圆分离后的示意图；

图6为对填充材料进行形貌测量的示意图。

具体实施方式

图1至图6给出了一个本发明的实施例，现在按照方法的步骤进行说明。图1中，101为硅基底晶圆，102为刻蚀出的TSV孔，此处的硅基底只是示例性，并不是将晶圆限定为硅基底，别的材质如砷化镓也完全适用。图2中, 201为填充材料，这种材料固化后具有一定的柔韧性，当受到外力时会发生变形，但撤销外力时又能够回复原状的特性，同时这种材料是非粘性的，与硅基底晶圆需要能够很容易分离。接下来进入键合准备阶段，为此在填充材料之上以旋涂方式涂覆一定厚度的粘结剂材料301，如图3所示。随后将承载晶圆401与硅基底晶圆101通过粘结剂材料301完成临时键合，如图4所示。在键合过程中可以施加一定温度使得键合的强度达到预期的强度，同时该施加温度的过程也客观地起到使填充材料固化成型的效果。待填充材料固化成型后，利用拆键合设备将填充材料从硅基底晶圆中抽出，实现与后者的分离，如图5所示，TSV孔的形貌信息已经完全在固化后的填充材料上得到了再现。因此，如图6所示，对分离后的填充材料进行三维形貌测量就可以间接地完成对高深宽比TSV孔内部形貌的测量。

毫无疑问，本发明的高深宽比TSV孔内部形貌的测量方法并不局限于上述具体实施方式，如基底晶圆还可以是硅以外的材质，粘结剂材料可以不限于以旋涂方式涂覆到填充材料上面等。本领域的普通专业技术人员只要在上述工艺中通过选择带有形状记忆能力的填充材料，以间接地完成对高深宽比TSV孔内部形貌的测量的方法均落在本发明的保护范围之中。

Claims

1.一种高深宽比TSV形貌测量方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）在硅基底晶圆上制作高深宽比TSV孔；

（2）在制作完成的TSV孔内填充一种固化材料；

（3）使上述固化材料固化成型；

（4）固化成型后的填充材料与硅基底晶圆分离；

2.根据权利要求1所述的高深宽比TSV形貌测量方法，其特征在于所述第2步骤结束后，引进一个承载晶圆，与上述硅基底晶圆键合。

3.根据权利要求2所述的高深宽比TSV形貌测量方法，其特征在于所述承载晶圆与硅基底晶圆是通过粘结剂键合在一起。

4.根据权利要求3所述的高深宽比TSV形貌测量方法，其特征在于所述粘结剂是通过旋涂方式涂到填充材料上面的，并且具有一定厚度。

5.根据权利要求3所述的高深宽比TSV形貌测量方法，其特征在于在键合过程中会施加一定温度同时使填充的固化材料固化成型。

6.根据权利要求1所述的高深宽比TSV形貌测量方法，其特征在于所述第2步骤中的固化材料可以通过旋涂的方式来填充。

7.根据权利要求1所述的高深宽比TSV形貌测量方法，其特征在于所述第4步骤中，填充材料与硅基底晶圆分离是通过拆键合设备完成的。

8.根据权利要求1至7任一项所述的高深宽比TSV形貌测量方法，其特征在于所述固化材料固化后具有一定的柔韧性，在外力作用下会发生变形，但撤销外力时又能够回复原状，固化材料还具有非粘性，与硅基底很容易分离。