一种晶圆载片键合结构及利用该结构进行TSV露头的方法技术

技术编号:17782202 阅读:52 留言:0更新日期:2018-04-22 12:16
本发明专利技术公开了一种用于TSV露头的晶圆载片键合结构,包括:硅片,设置在硅片第一面的器件及多个TSV通孔及填充铜柱,位于与所述硅片第一面相对的第二面;载片,所述载片具有平整的第三面,以及位于与所述第三面相对的非平整第四面;所述硅片第一面与所述载片第三面附连,其中所述多个TSV的铜柱底部到所述载片非平整第四面对应位置的距离基本相等。

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆载片键合结构及利用该结构进行TSV露头的方法
本专利技术涉及集成电路先进封装
,尤其涉及一种晶圆载片键合结构及利用该结构进行TSV露头的方法。
技术介绍
TSV(ThroughSiliconVia)技术是穿透硅通孔技术的缩写,一般简称为硅通孔技术或硅穿孔技术,是三维集成电路封装中堆叠芯片实现互连的一种新的技术解决方案。TSV能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大、芯片之间的互连线路可靠且最短、封装外形尺寸最小,并且可以大幅改善芯片的性能并降低功耗,这些特性使得TSV技术成为目前集成电路封装技术中最引人注目的一种技术。TSV技术具有封装尺寸小,高频特性出色,传输延时低,射频噪声低,寄生电阻小,芯片功耗低,热膨胀可靠性高等一系列的优点。但TSV工艺成本较高,技术难度较大。在通用的TSV工艺,尤其是低成本的TSV工艺中,一些TSV晶圆级产品(如硅转接板)在工艺流片时,由于TSV通孔刻蚀的深度均匀性不好(刻蚀TTV不好),因此会导致TSV通孔的底部硅片厚度剩余量的不一致。在后续的工艺中,TSV的通孔中会填充金属作为导电介质,从而和后续电路或焊盘形成电连接。由于上述的通孔深度不一致导致剩余硅片厚度的不一致,这将直接产生后续通过减薄和湿法腐蚀工艺露出TSV背面金属柱头部时会导致露头不一致。具体情况如图1和图2所示,图1A示出的是晶圆中心部位形成的TSV通孔及铜柱较深,边缘的TSV通孔及铜柱较浅的情况;在通常的TSV背面露头工艺后,其露头的结果如图2A所示,即晶圆中心部位的TSV铜柱已经露出,但晶圆边缘部位的TSV铜柱还在硅片中;图1B示出的是晶圆中心部位形成的TSV通孔及铜柱较浅,边缘的TSV通孔及铜柱较深的情况;在通常的TSV背面露头工艺后,其露头的结果如图2B所示,即晶圆边缘部位的TSV铜柱已经露出,但晶圆中心部位的TSV铜柱还在硅片中。这些工艺缺陷一般是不可接受的,因为这将会给后续贴片等工艺造成困难甚至缺陷。因此,急需一种改进型的晶圆级TSV背面露头辅助装置和背面露头的方法,从而至少部分的解决上述现有技术中存在的各种问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题,根据本专利技术的一个实施例,提供一种用于TSV露头的晶圆载片键合结构,包括:硅片,设置在硅片第一面的器件及多个TSV通孔及填充铜柱,位于与所述硅片第一面相对的第二面;载片,所述载片具有平整的第三面,以及位于与所述第三面相对的非平整第四面;所述硅片第一面与所述载片第三面附连,其中所述多个TSV的铜柱底部到所述载片非平整第四面对应位置的距离基本相等。在本专利技术的一个实施例中,所述硅片第一面中心部位的TSV铜柱长度大于所述硅片第一面边缘部位的TSV铜柱长度。在本专利技术的一个实施例中,所述硅片第一面边缘部位的TSV铜柱长度大于所述硅片第一面中心部位的TSV铜柱长度。在本专利技术的一个实施例中,所述载片非平整第四面为类凹面。在本专利技术的一个实施例中,所述载片非平整第四面为类凸面。在本专利技术的一个实施例中,所述载片非平整第四面为凹凸结合的曲面。在本专利技术的一个实施例中,所述载片为硅片、玻璃载片、有机基板、金属基板、陶瓷基板、有机基板与金属基板复合的基板。根据本专利技术的另一个实施例,提供一种形成优化的TSV露头结构的方法,包括:对含TSV晶圆中的TSV深度数据进行检测测量;依据TSV深度数据制造与该TSV深度数据匹配的晶圆载片;将含TSV硅片的TSV裸露表面与载片的平整表面键合起来;通过压合工艺或真空吸附工艺,使载板未与含TSV硅片接触的表面平整化,且使含TSV硅片表面产生对应的变形;对硅片背面进行减薄;通过刻蚀工艺对硅片进行背面TSV露头处理。在本专利技术的另一个实施例中,将含TSV硅片的TSV裸露表面与载片的平整表面键合起来后,各TSV铜柱底部到载片非键合表面的对应位置的距离基本相等。在本专利技术的另一个实施例中,对硅片背面进行减薄后,含TSV晶圆的TSV底部硅片厚度基本相等。在本专利技术的另一个实施例中,通过刻蚀工艺对硅片进行背面TSV露头处理后,TSV铜柱漏出尺寸基本相等。由于晶圆级TSV通孔的刻蚀深度存在规律性的分布,本专利提出一种根据晶圆上TSV通孔刻蚀深度的布局,来制备特殊形状的晶圆载片结构,利用该晶圆载片结构来中和TSV通孔刻蚀深度及金属填充均匀性不好的问题,通过该晶圆载片进行优化TSV露头的方法,可以在硅片减薄后,获得TSV通孔底部的剩余硅片厚度一致,后续TSV铜柱露头均匀性良好,良率较高的技术效果。且相对于在TSV通孔刻蚀阶段改善刻蚀均匀性等工艺调整,具成本低廉、工艺灵活度高等特点。附图说明为了进一步阐明本专利技术的各实施例的以上和其它优点和特征,将参考附图来呈现本专利技术的各实施例的更具体的描述。可以理解,这些附图只描绘本专利技术的典型实施例,因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中,为了清楚明了,相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。图1示出根据本专利技术的一个实施例的含TSV晶圆的TSV深度与晶圆位置对应关系的剖面示意图。图2示出基于现有硅片减薄及TSV背面露头工艺后的TSV背面露头情况的剖面示意图。图3示出根据本专利技术的一个实施例制作的载片晶圆的剖面示意图。图4A至图4F示出根据本专利技术的一个实施例形成优化的TSV露头结构的工艺过程剖面示意图。图5A至图5F示出根据本专利技术的又一实施例形成优化的TSV露头结构的工艺过程剖面示意图。图6示出根据本专利技术的一个实施例形成优化的TSV露头结构的流程图。具体实施方式在以下的描述中,参考各实施例对本专利技术进行描述。然而,本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中,未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本专利技术的各实施例的诸方面晦涩。类似地,为了解释的目的,阐述了特定数量、材料和配置,以便提供对本专利技术的实施例的全面理解。然而,本专利技术可在没有特定细节的情况下实施。此外,应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。在本说明书中,对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。需要说明的是,本专利技术的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述,然而这只是为了方便区分各步骤,而并不是限定各步骤的先后顺序,在本专利技术的不同实施例中,可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。本专利技术提供的提出一种根据晶圆上TSV通孔刻蚀深度的布局,来制备特殊形状的晶圆载片结构,利用该晶圆载片结构来解决TSV通孔刻蚀深度及金属填充均匀性不好的问题,通过该晶圆载片进行优化TSV露头的方法,可以在硅片减薄后,获得TSV通孔底部的剩余硅片厚度一致,后续TSV铜柱露头均匀性良好,良率较高的技术效果。且相对于在TSV通孔刻蚀阶段改善刻蚀均匀性等工艺调整,具成本低廉、工艺灵活度高等特点。下面结合附图详细介绍根据本专利技术的一个实施例的一种用于TSV露头的晶圆载片键合结构及利用该结构进行TSV露头的方法。图3示出根据本专利技术的一个实施例的两种用于TSV露头的晶圆载片结构310和320的剖面示意图。如图3A所示,该种用于TSV露头的晶圆载片结构310包括一平整的本文档来自技高网
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一种晶圆载片键合结构及利用该结构进行TSV露头的方法

【技术保护点】
一种用于TSV露头的晶圆载片键合结构,包括:硅片,设置在硅片第一面的器件及多个TSV通孔及填充铜柱,位于与所述硅片第一面相对的第二面;载片,所述载片具有平整的第三面,以及位于与所述第三面相对的非平整第四面;所述硅片第一面与所述载片第三面附连,其中所述多个TSV的铜柱底部到所述载片非平整第四面对应位置的距离基本相等。

【技术特征摘要】
1.一种用于TSV露头的晶圆载片键合结构,包括:硅片,设置在硅片第一面的器件及多个TSV通孔及填充铜柱,位于与所述硅片第一面相对的第二面;载片,所述载片具有平整的第三面,以及位于与所述第三面相对的非平整第四面;所述硅片第一面与所述载片第三面附连,其中所述多个TSV的铜柱底部到所述载片非平整第四面对应位置的距离基本相等。2.如权利要求1所述的用于TSV露头的晶圆载片键合结构,其特征在于,所述硅片第一面中心部位的TSV铜柱长度大于所述硅片第一面边缘部位的TSV铜柱长度。3.如权利要求1所述的用于TSV露头的晶圆载片键合结构,其特征在于,所述硅片第一面边缘部位的TSV铜柱长度大于所述硅片第一面中心部位的TSV铜柱长度。4.如权利要求1所述的用于TSV露头的晶圆载片键合结构,其特征在于,所述载片非平整第四面为类凹面。5.如权利要求1所述的用于TSV露头的晶圆载片键合结构,其特征在于,所述载片非平整第四面为类凸面。6.如权利要求1所述的用于TSV露头的...

【专利技术属性】
技术研发人员:张俊龙张鹏
申请(专利权)人:华进半导体封装先导技术研发中心有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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