CN116153763A - 晶圆键合结构及其修边方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供晶圆键合结构及其修边方法，所述方法包括：提供载体晶圆，所述载体晶圆表面键合有第一晶圆，所述第一晶圆的直径小于所述载体晶圆的直径；使用修边工具对所述第一晶圆进行第一修边，去除所述第一晶圆边缘的一部分，其中，所述修边工具的工作面被所述第一晶圆的边缘磨损；使用修复工具修复所述修边工具的工作面的磨损；使用修复后的修边工具对所述载体晶圆进行第二修边，去除所述载体晶圆边缘的一部分。本申请提供一种晶圆键合结构及其修边方法，在进行第一修边后，对修边工具进行修复，然后在进行第二修边，可以避免修边工艺在晶圆上留下痕迹，从而提高晶圆的良率。

Description

晶圆键合结构及其修边方法

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆键合结构及其修边方法。

背景技术

在进行晶圆键合时，为了避免减薄工艺对晶圆造成损伤缺陷，在晶圆减薄之前会对晶圆进行修边(trimming)，去除晶圆边缘1-5毫米的宽度。目前使用的修边工具为圆形(圆盘状或圆环状)的砂轮，修边工艺就是使用所述砂轮研磨去除晶圆边缘的一部分。

然而，在目前的一些修边工艺中，砂轮在研磨晶圆时可能会使砂轮工作面受到损伤。受到损伤的砂轮在进行后续的修边工艺时会在晶圆上也留下相应的损伤痕迹，从而影响了晶圆的良率。

因此，有必要提供更有效、更可靠的技术方案。

发明内容

本申请提供一种晶圆键合结构及其修边方法，可以避免修边工艺在晶圆上留下痕迹，从而提高晶圆的良率。

本申请的一个方面提供一种晶圆键合结构的修边方法，包括：提供载体晶圆，所述载体晶圆表面键合有第一晶圆，所述第一晶圆的直径小于所述载体晶圆的直径；使用修边工具对所述第一晶圆进行第一修边，去除所述第一晶圆边缘的一部分，其中，所述修边工具的工作面被所述第一晶圆的边缘磨损；使用修复工具修复所述修边工具的工作面的磨损；使用修复后的修边工具对所述载体晶圆进行第二修边，去除所述载体晶圆边缘的一部分。

在本申请的一些实施例中，所述修边工具包括砂轮，所述使用修复工具修复所述修边工具包括：修复所述砂轮工作面的磨损。

在本申请的一些实施例中，所述修复工具包括修刀板，所述使用修复工具修复所述修边工具包括：将所述修边工具的工作面置于所述修刀板表面反复研磨。

在本申请的一些实施例中，进行所述第一修边和所述第二修边后，所述第一晶圆的边缘和所述载体晶圆的部分边缘共面。

在本申请的一些实施例中，所述第一修边的修边宽度为1至5毫米。

在本申请的一些实施例中，所述第二修边的修边深度为50至200微米。

在本申请的一些实施例中，所述第一修边停止于所述载体晶圆表面。

在本申请的一些实施例中，所述载体晶圆表面形成有载体介质层，所述第一晶圆面向所述载体晶圆的一面形成有第一介质层，所述载体晶圆和所述第一晶圆通过所述载体介质层和所述第一介质层键合。

在本申请的一些实施例中，所述第一修边停止于所述载体介质层表面。

本申请的另一个方面还提供一种采用如上述所述的晶圆键合结构的修边方法形成的晶圆键合结构，包括：载体晶圆；第一晶圆，键合于所述载体晶圆表面，所述载体晶圆靠近所述第一晶圆的一部分的直径等于所述第一晶圆的直径，所述载体晶圆远离所述第一晶圆的一部分的直径大于所述第一晶圆的直径。

本申请提供一种晶圆键合结构及其修边方法，在进行第一修边后，对修边工具进行修复，然后在进行第二修边，可以避免修边工艺在晶圆上留下痕迹，从而提高晶圆的良率。

附图说明

以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的发明意图。应当理解，附图未按比例绘制。

其中：

图1至图3为一种晶圆键合结构的修边方法中各步骤的示意图；

图4为修边工具受到损伤后的示意图；

图5为本申请实施例所述的晶圆键合结构的修边方法的流程图；

图6至图12为本申请实施例所述的晶圆键合结构的修边方法中各步骤的结构示意图。

具体实施方式

以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本申请不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。

下面结合实施例和附图对本发明技术方案进行详细说明。

图1至图3为一种晶圆键合结构的修边方法中各步骤的示意图。

参考图1所示，提供载体晶圆100，所述载体晶圆100表面键合有第一晶圆110，所述第一晶圆110的直径小于所述载体晶圆100的直径。

所述载体晶圆100和所述第一晶圆110需要继续进行修边去除所述第一晶圆110和所述载体晶圆100边缘的一部分。

参考图1所示，目前的修边工艺通常是使用圆环状的砂轮120作为修边工具研磨去除晶圆边缘的一部分。图1中展示的是所述砂轮120的前视图。所述砂轮120的前视图为矩形，所述砂轮120的侧视图为圆环形，所述砂轮120的俯视图为矩形。

参考图2所示使用所述砂轮120对所述载体晶圆100和所述第一晶圆110进行修边。也就是使用所述砂轮120向下研磨所述载体晶圆100和所述第一晶圆110以去除所述载体晶圆100和所述第一晶圆110的边缘的一部分。在研磨过程中，所述砂轮120自转，所述载体晶圆100和所述第一晶圆110也自转，使得所述砂轮120可以研磨到晶圆的一圈。

参考图3所示，然而，目前的修边工艺完成后，会在所述载体晶圆100表面留下凸起130。所述凸起130在后续减薄工艺中会以颗粒的形式脱落，导致晶圆良率降低。

图4为修边工具受到损伤后的示意图。

参考图4所示，产生所述凸起130的原因是所述砂轮120在研磨所述第一晶圆110时会被所述第一晶圆110的边缘磨损，在所述砂轮120的工作面上形成凹陷140。当所述砂轮120研磨至所述载体晶圆100时，所述载体晶圆100上与所述凹陷140对应的位置则会形成所述凸起130。

在晶圆键合层数不高(例如1-2层)时，或者说晶圆整体厚度不厚时，所述砂轮120受到的磨损还较小，进而在载体晶圆100上产生的凸起130也较小，对晶圆良率影响不大，考虑到修改工艺带来的成本和起到的效果不成正比，因此并没有针对性地进行改良。然而，随着半导体技术的发展，晶圆键合层数越来越高，晶圆的整体厚度越来越厚，所述砂轮120受到的磨损也越来越大，进而在载体晶圆100上产生的凸起130越来越严重，已经严重影响晶圆良率了，因此有必要改良工艺来提高晶圆良率。

针对上述问题，本申请提供一种晶圆键合结构及其修边方法，在进行第一修边后，对修边工具进行修复，然后在进行第二修边，可以避免修边工艺在晶圆上留下痕迹，从而提高晶圆的良率。

图5为本申请实施例所述的晶圆键合结构的修边方法的流程图。

本申请的实施例提供一种晶圆键合结构的修边方法，参考图5所示包括：

步骤S1：提供载体晶圆，所述载体晶圆表面键合有第一晶圆；

步骤S2：使用修边工具对所述第一晶圆进行第一修边；

步骤S3：使用修复工具修复所述修边工具的工作面的磨损；

步骤S4：使用修复后的修边工具对所述载体晶圆进行第二修边。

图6至图12为本申请实施例所述的晶圆键合结构的修边方法中各步骤的结构示意图。下面结合附图对本申请实施例所述的晶圆键合结构的修边方法进行详细说明。

参考图5和图6所示，步骤S1，提供载体晶圆200，所述载体晶圆200表面键合有第一晶圆210，所述第一晶圆210的直径小于所述载体晶圆200的直径。

在本申请的一些实施例中，所述载体晶圆200表面形成有载体介质层201，所述第一晶圆210面向所述载体晶圆200的一面形成有第一介质层211，所述载体晶圆200和所述第一晶圆210通过所述载体介质层201和所述第一介质层211键合。

在本申请的一些实施例中，所述载体晶圆200例如为半导体晶圆或玻璃晶圆等。在本申请的一些实施例中，所述第一晶圆210例如为半导体晶圆或玻璃晶圆等。

在本申请的一些实施例中，所述载体介质层201的材料例如为氧化硅或氮化硅。在本申请的一些实施例中，所述第一介质层211的材料例如为氧化硅或氮化硅。所述载体介质层201和所述第一介质层211的材料不同。

所述第一晶圆210的直径小于所述载体晶圆200的直径的原因是所述第一晶圆210在和所述载体晶圆200键合在一起之前就已经进行过一次修边。

所述载体晶圆200和所述第一晶圆210键合在一起后，需要继续进行修边去除所述第一晶圆210和所述载体晶圆200边缘的一部分。

参考图5和图7所示，步骤S2，使用修边工具220对所述第一晶圆210进行第一修边，去除所述第一晶圆210边缘的一部分，其中，所述修边工具220的工作面被所述第一晶圆210的边缘磨损。

参考图8所示，所述修边工具220的工作面被所述第一晶圆210的边缘磨损后形成凹陷221。

在本申请的一些实施例中，所述修边工具220包括砂轮。修边工艺就是使用所述砂轮220向下研磨所述第一晶圆210和所述第一介质层211以去除所述第一晶圆210和所述第一介质层211的边缘的一部分。在研磨过程中，所述砂轮220沿水平方向自转，所述第一晶圆210和所述第一介质层211沿垂直方向也自转，使得所述砂轮220可以研磨到晶圆的一圈。

在本申请的一些实施例中，所述砂轮的厚度为3-5毫米。

在本申请的一些实施例中，所述第一修边的修边宽度为1至5毫米。本申请实施例针对的是12寸的晶圆，因此所述第一修边的修边宽度为1至5毫米。在其他实施例中，若晶圆尺寸是其他尺寸，例如8寸，所述第一修边的修边宽度可以适应性调整。

在本申请的一些实施例中，所述第一修边停止于所述载体晶圆200表面。具体地，所述第一修边停止于所述载体介质层201表面。所述第一修边不能研磨至所述载体晶圆200表面或所述载体介质层201表面，以免在所述载体晶圆200表面或所述载体介质层201表面留下凸起。

所述载体晶圆200和所述第一晶圆210的键合界面(也就是所述载体介质层210和所述第一介质层211)的厚度波动较大，会影响修边工具220(砂轮)和载体晶圆200或载体介质层201的接触，导致第一修边后所述载体晶圆200的表面或载体介质层201的表面较为粗糙。也就是说，所述第一修边停止于所述载体晶圆200表面或载体介质层201表面时，由于修边工具和载体晶圆200表面或载体介质层201表面接触不好，修边工具工作面的凹陷221不会对载体晶圆200表面或载体介质层201表面造成影响。如果第一修边没有停止在载体晶圆200或载体介质层211表面，所述修边工具工作面的凹陷221会对载体晶圆200表面或载体介质层201表面造成影响，即使修复了修边工具，后续进行第二修边时，所述载体晶圆200表面或所述载体介质层211表面已经造成的影响仍然还会损伤修边工具，仍然会影响晶圆良率。

在常规工艺中(参考图1至图3)，是使用修边工具一次性对载体晶圆和第一晶圆都进行修边，这样在对第一晶圆进行修边后修边工具上的磨损会影响到后续对载体晶圆的修边。而在本申请的技术方案中，在对第一晶圆进行第一修边之后，在还没有对载体晶圆造成影响之前，修复所述修边工具的磨损，这样后续再对载体晶圆进行第二修边时就不会在载体晶圆上形成凸起。

参考图5和图9所示，使用修复工具修复所述修边工具220的工作面的磨损。

在本申请的一些实施例中，所述使用修复工具修复所述修边工具220包括：修复所述修边工具220(也就是砂轮)工作面的磨损。

在本申请的一些实施例中，所述修复工具包括修刀板，所述使用修复工具修复所述修边工具包括：将所述修边工具220的工作面置于所述修刀板表面反复研磨。所述修刀板的表面粗糙，所述修边工具220的工作面可以被粗糙的修刀板表面摩擦进而使得所述修边工具220的表面恢复平整。

参考图10所示，在本申请的另一些实施例中，修复所述修边工具220的工作面的磨损时还可以进一步将所述修边工具220的工作面的边角从90度直角调整成具有圆滑曲线的圆角。

后续对载体晶圆200进行第二修边时，所述修边工具220的侧面会接触到所述载体晶圆200被修边的那一部分的侧边(也就是所述载体晶圆200靠近所述第一晶圆210的那一部分的侧边)。使用圆角的修边工具220可以避免所述修边工具220损伤所述载体晶圆200被修边的那一部分的侧边。

参考图5和图11至图12，使用修复后的修边工具220对所述载体晶圆200进行第二修边，去除所述载体晶圆200边缘的一部分。

参考图12，由于所述修边工具220被修复，因此不会在所述载体晶圆200的边缘形成凸起，提高了晶圆良率。

在本申请的一些实施例中，进行所述第一修边和所述第二修边后，所述第一晶圆210的边缘和所述载体晶圆200的部分边缘共面。也就是所述第一晶圆210的边缘和所述载体晶圆200靠近所述第一晶圆210的一部分的边缘共面。

在本申请的一些实施例中，所述第二修边的修边深度为50至200微米。

本申请所述的一种晶圆键合结构的修边方法中，将常规工艺中的一次性修边调整为两次修边，并且在进行第一修边后，对修边工具进行修复，然后在进行第二修边，可以避免修边工艺在晶圆上留下痕迹，从而提高晶圆的良率。

本申请的实施例还提供一种采用如上述所述的晶圆键合结构的修边方法形成的晶圆键合结构，参考图12所示，包括：载体晶圆200；第一晶圆210，键合于所述载体晶圆200表面，所述载体晶圆200靠近所述第一晶圆210的一部分的直径等于所述第一晶圆210的直径，所述载体晶圆200远离所述第一晶圆210的一部分的直径大于所述第一晶圆210的直径。其中所述载体晶圆200的边缘表面光滑平整，没有任何凸起。

在本申请的一些实施例中，所述载体晶圆200表面形成有载体介质层201，所述第一晶圆210面向所述载体晶圆200的一面形成有第一介质层211，所述载体晶圆200和所述第一晶圆210通过所述载体介质层201和所述第一介质层211键合。

在本申请的一些实施例中，所述载体晶圆200例如为半导体晶圆或玻璃晶圆等。在本申请的一些实施例中，所述第一晶圆210例如为半导体晶圆或玻璃晶圆等。

在本申请的一些实施例中，所述载体介质层201的材料例如为氧化硅或氮化硅。在本申请的一些实施例中，所述第一介质层211的材料例如为氧化硅或氮化硅。所述载体介质层201和所述第一介质层211的材料不同。

本申请提供一种晶圆键合结构及其修边方法，在进行第一修边后，对修边工具进行修复，然后在进行第二修边，可以避免修边工艺在晶圆上留下痕迹，从而提高晶圆的良率。

综上所述，在阅读本申请内容之后，本领域技术人员可以明白，前述申请内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本申请意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改都在本申请的示例性实施例的精神和范围内。

应当理解，本实施例使用的术语″和/或″包括相关联的列出项目中的一个或多个的任意或全部组合。应当理解，当一个元件被称作″连接″或″耦接″至另一个元件时，其可以直接地连接或耦接至另一个元件，或者也可以存在中间元件。

类似地，应当理解，当诸如层、区域或衬底之类的元件被称作在另一个元件″上″时，其可以直接在另一个元件上，或者也可以存在中间元件。与之相反，术语″直接地″表示没有中间元件。还应当理解，术语″包含″、″包含着″、″包括″或者″包括着″，在本申请文件中使用时，指明存在所记载的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

还应当理解，尽管术语第一、第二、第三等可以在此用于描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。因此，在没有脱离本申请的教导的情况下，在一些实施例中的第一元件在其他实施例中可以被称为第二元件。相同的参考标号或相同的参考标记符在整个说明书中表示相同的元件。

此外，本申请说明书通过参考理想化的示例性截面图和/或平面图和/或立体图来描述示例性实施例。因此，由于例如制造技术和/或容差导致的与图示的形状的不同是可预见的。因此，不应当将示例性实施例解释为限于在此所示出的区域的形状，而是应当包括由例如制造所导致的形状中的偏差。例如，被示出为矩形的蚀刻区域通常会具有圆形的或弯曲的特征。因此，在图中示出的区域实质上是示意性的，其形状不是为了示出器件的区域的实际形状也不是为了限制示例性实施例的范围。

Claims (10)

1.一种晶圆键合结构的修边方法，其特征在于，包括：

提供载体晶圆，所述载体晶圆表面键合有第一晶圆，所述第一晶圆的直径小于所述载体晶圆的直径；

使用修边工具对所述第一晶圆进行第一修边，去除所述第一晶圆边缘的一部分，其中，所述修边工具的工作面被所述第一晶圆的边缘磨损；

使用修复工具修复所述修边工具的工作面的磨损；

使用修复后的修边工具对所述载体晶圆进行第二修边，去除所述载体晶圆边缘的一部分。

2.如权利要求1所述的晶圆键合结构的修边方法，其特征在于，所述修边工具包括砂轮，所述使用修复工具修复所述修边工具包括：修复所述砂轮工作面的磨损。

3.如权利要求2所述的晶圆键合结构的修边方法，其特征在于，所述修复工具包括修刀板，所述使用修复工具修复所述修边工具包括：将所述修边工具的工作面置于所述修刀板表面反复研磨。

4.如权利要求1所述的晶圆键合结构的修边方法，其特征在于，进行所述第一修边和所述第二修边后，所述第一晶圆的边缘和所述载体晶圆的部分边缘共面。

5.如权利要求1所述的晶圆键合结构的修边方法，其特征在于，所述第一修边的修边宽度为1至5毫米。

6.如权利要求1所述的晶圆键合结构的修边方法，其特征在于，所述第二修边的修边深度为50至200微米。

7.如权利要求1所述的晶圆键合结构的修边方法，其特征在于，所述第一修边停止于所述载体晶圆表面。

8.如权利要求1所述的晶圆键合结构的修边方法，其特征在于，所述载体晶圆表面形成有载体介质层，所述第一晶圆面向所述载体晶圆的一面形成有第一介质层，所述载体晶圆和所述第一晶圆通过所述载体介质层和所述第一介质层键合。

9.如权利要求8所述的晶圆键合结构的修边方法，其特征在于，所述第一修边停止于所述载体介质层表面。

10.一种采用如权利要求1-9中的任意一项所述的晶圆键合结构的修边方法形成的晶圆键合结构，其特征在于，包括：

载体晶圆；

第一晶圆，键合于所述载体晶圆表面，所述载体晶圆靠近所述第一晶圆的一部分的直径等于所述第一晶圆的直径，所述载体晶圆远离所述第一晶圆的一部分的直径大于所述第一晶圆的直径。

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