CN103441083A

CN103441083A - 一种用于三维集成的临时键合方法

Info

Publication number: CN103441083A
Application number: CN2013102637522A
Authority: CN
Inventors: 蔡坚; 魏体伟; 王谦
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2033-06-27
Also published as: CN103441083B

Abstract

本发明提供一种用于三维集成的临时键合方法，由于在利用BCB的现有键合方法中，在键合之后不易将BCB去除，所以根据本发明该方法能够克服该缺陷，该方法包括：在支撑片上涂覆干刻蚀型苯丙环丁烯并使所述干刻蚀型苯丙环丁烯进行固化；在已完成硅通孔和正面制备工艺的晶圆的正面上涂覆临时键合胶；将所述支撑片和所述晶圆进行临时键合；对所述晶圆进行背面减薄和抛光，直至露出所述硅通孔；完成所述晶圆的背面制备工艺，并去除所述晶圆正面上的所述支撑片、临时键合胶以及所述干刻蚀型苯丙环丁烯。

Description

一种用于三维集成的临时键合方法

技术领域

本发明涉及半导体封装领域，具体地，涉及一种用于三维集成的临时键合方法，该方法能够应用于圆片级三维封装领域。

背景技术

在半导体三维集成技术中，为了满足器件的要求，需要将硅片减薄到一定的厚度来实现硅通孔（TSV）的上下互连。TSV结构的制作方式一般包括如下步骤：（1）TSV的深孔刻蚀，即采用DRIE（深反应离子刻蚀）工艺制备出高深宽比结构的TSV；（2）TSV的深孔电镀，即通过在深孔的侧壁上依次沉积绝缘层、扩散阻挡层以及种子层来进行TSV的填充；（3）正面制备工艺，即在晶圆的正面上形成布线以及相关的器件，其中根据实际的工艺需求，可以采用CMOS工艺、MEMS工艺、双极工艺等来完成晶圆正面上的布线和相关器件的制备；（4）通过临时键合胶将支撑片和正面制备工艺后的晶圆键合在一起；（5）对晶圆的背面进行减薄和抛光；（6）对减薄后的晶圆进行背面制备工艺；（7）将背面制备工艺后的晶圆与其他晶圆或者芯片进行键合；（8）去除支撑片。在目前的临时键合工艺中，除了上述的临时键合胶之外，常用的方法还有采用金属键合和光刻胶键合等。但是金属键合的成本和工艺温度高；而光刻胶和临时键合胶键合在后续的工艺中由于流动性等问题容易出现键合胶的软化和偏移，使得在晶圆减薄之后容易出现翘曲的现象,并且在后续的组装键合中，对准精度也容易出现偏差。

发明名称为“采用BCB辅助键合以实现穿硅通孔封装的制作工艺”的中国专利申请CN101834159A提出了利用BCB（干刻蚀型苯丙环丁烯）辅助键合来实现硅通孔封装的制作，其键合强度高，可以将晶圆减薄到更薄的厚度，但是这种键合方式中的BCB不容易去除。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于三维集成的临时键合方法，该临时键合方法能够避免现有技术中的上述缺陷。

本发明提供一种用于三维集成的临时键合方法，该方法包括：

在支撑片上涂覆干刻蚀型苯丙环丁烯并使所述干刻蚀型苯丙环丁烯进行固化；

在已完成硅通孔和正面制备工艺的晶圆的正面上涂覆临时键合胶；

将所述支撑片和所述晶圆进行临时键合；

对所述晶圆进行背面减薄和抛光，直至露出所述硅通孔；

完成所述晶圆的背面制备工艺，并去除所述晶圆正面上的所述支撑片、临时键合胶以及所述干刻蚀型苯丙环丁烯。

通过上述技术方案，由于在已完成硅通孔和正面制备工艺的晶圆的正面上涂覆临时键合胶，这样在将支撑片与晶圆进行临时键合时就在干刻蚀型苯丙环丁烯与所述晶圆之间形成有一层临时键合胶，也即根据本发明的方法是通过BCB和临时键合胶来实现硅通孔封装的临时键合工艺，从而克服了现有技术中完成键合之后干刻蚀型苯丙环丁烯不易被去除的缺陷。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1至图5是根据本发明的用于三维集成的临时键合方法的流程剖面图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

下面结合附图1至5来详细描述根据本发明的用于三维集成的临时键合方法。

首先，如图1所示，在支撑片1上涂覆干刻蚀型苯丙环丁烯（BCB）2并使所述干刻蚀型苯丙环丁烯（BCB）2进行固化。其中，所述在支撑片上涂覆干刻蚀型苯丙环丁烯可以包括：在所述支撑片1上涂覆粘附剂（未示出），并在所述粘附剂上涂覆所述干刻蚀型苯丙环丁烯2，以便于BCB2与支撑片1之间更好地粘附。另外，优选地，在图1所示的步骤之前，将支撑片1进行清洗（该步骤可选），以便于更容易地将BCB2涂覆到支撑片1上。

接下来，如图2所示，对固化后的BCB2进行表面粗糙度处理以在BCB2的表面上形成表面粗糙3（该步骤是可选的），以增加所述BCB2与晶圆4（请见图3）的键合强度并防止后续步骤中将所述支撑片1与已完成硅通孔5（请见图3）和正面制备工艺6（请见图3）的晶圆4（请见图3）进行临时键合期间临时键合胶7（请见图3）的横向滑动偏移，这样有效地避免了因临时键合胶7在高温下容易软化而导致的晶圆4在背面减薄之后容易出现翘曲的现象，而且增加BCB2的表面粗糙度还能够增强BCB2与临时键合胶7之间的键合强度。其中，可以通过刻蚀工艺（例如，干法刻蚀、湿法刻蚀、等离子刻蚀等）在所述BCB2的表面上形成表面粗糙3，当然还可以通过刀刻等其他方式来形成表面粗糙3。而且，优选地，可以通过在所述BCB2的表面上形成任意形状的沟槽3来增加所述BCB2与晶圆4（请见图3）的键合强度并防止将所述支撑片1和所述晶圆4进行临时键合期间所述临时键合胶7的横向滑动偏移。另外，晶圆4的正面制备工艺6可以包括晶圆4的正面布线和相关器件的制备，而且根据实际的工艺要求，可以采用CMOS工艺、MEMS工艺、双极工艺等完成晶圆4的正面布线和相关器件的制备。

接下来，如图3所示，在已完成硅通孔5和正面制备工艺6的晶圆4的正面上涂覆临时键合胶7，以便于后续步骤中在进行晶圆4的背面减薄工艺之后能够容易地将BCB2与晶圆4解键合。优选地，在涂覆临时键合胶7之后，还可以在所述临时键合胶7上涂覆粘附剂（未示出），以增强与BCB2的键合强度。另外，临时键合胶7的厚度不宜太厚或太薄，其具体厚度可根据晶圆4的正面制备工艺的高度以及对BCB2进行表面粗糙度处理的情况下BCB2的表面粗糙程度（例如，BCB2的表面深槽高度）来确定。

接下来，如图4所示，将所述支撑片1和所述晶圆4进行临时键合（其中，对所述支撑片1和所述晶圆4进行临时键合的温度应低于使所述临时键合胶7性质发生改变的温度），对所述晶圆4进行背面减薄和抛光直至露出所述硅通孔5为止，并且完成所述晶圆4的背面制备工艺（例如，完成晶圆4的背面布线8或者在晶圆4的背面形成其他所需器件等等）。

接下来，如图5所示，在将背面减薄后的晶圆4与其他晶圆（如图5中由标号9-11所表示的组件所组成的部分）组装之后，可以利用解键合溶剂来去除所述晶圆4正面上的所述支撑片1、临时键合胶7以及所述BCB2，从而实现了最终的三维集成。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种用于三维集成的临时键合方法，该方法包括：

将所述支撑片和所述晶圆进行临时键合；

对所述晶圆进行背面减薄和抛光，直至露出所述硅通孔；

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述在支撑片上涂覆干刻蚀型苯丙环丁烯包括：在所述支撑片上涂覆粘附剂，并在所述粘附剂上涂覆所述干刻蚀型苯丙环丁烯。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述临时键合胶的厚度根据所述晶圆的正面制备工艺的高度来确定。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述在支撑片上涂覆干刻蚀型苯丙环丁烯并使所述干刻蚀型苯丙环丁烯进行固化之后，该方法还包括：对固化后的干刻蚀型苯丙环丁烯进行表面粗糙度处理，以增加所述干刻蚀型苯丙环丁烯与所述晶圆的键合强度并防止将所述支撑片和所述晶圆进行临时键合期间所述临时键合胶的横向滑动偏移。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述干刻蚀型苯丙环丁烯的表面上形成任意形状的沟槽以增加所述干刻蚀型苯丙环丁烯与所述晶圆的键合强度并防止将所述支撑片和所述晶圆进行临时键合期间所述临时键合胶的横向滑动偏移。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，通过湿法刻蚀、干法刻蚀、等离子处理中的任意一种方式或其组合来实现所述干刻蚀型苯丙环丁烯的表面粗糙度处理。

7.根据权利要求4至6中任一项权利要求所述的方法，其中，所述临时键合胶的厚度根据所述晶圆的正面制备工艺的高度以及所述干刻蚀型苯丙环丁烯的表面粗糙程度来确定。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述在已完成硅通孔和正面制备工艺的晶圆的正面上涂覆临时键合胶之后，该方法还包括：在所述临时键合胶上涂覆粘附剂。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述支撑片和所述晶圆进行临时键合的温度应低于使所述临时键合胶性质发生改变的温度。