一种晶圆级封装结构及其封装方法技术

本发明专利技术提供一种晶圆级封装结构及其封装方法，所述方法包括:提供第一晶圆，在所述第一晶圆的表面上形成气体释放材料层；提供第二晶圆，在所述第二晶圆的正面上形成有芯片；将所述第一晶圆的所述表面与所述第二晶圆的正面键合，并在所述第一晶圆和第二晶圆之间形成空腔，所述气体释放材料层和所述芯片均位于所述空腔内；使所述气体释放材料层释放气体，以调节所述空腔内与外界的压力差；减薄所述第二晶圆的背面。根据本发明专利技术提供的晶圆级封装方法，当第一晶圆和第二晶圆完成键合后，每颗芯片的周围会形成一个密封的空腔，通过形成气体释放材料层，并使之向空腔中释放气体，调节空腔内与外界的压力差，从而避免晶圆破裂。

A Wafer-level Packaging Structure and Its Packaging Method

The invention provides a wafer-level packaging structure and a packaging method, which includes: providing a first wafer to form a gas release material layer on the surface of the first wafer; providing a second wafer to form chips on the front of the second wafer; bonding the surface of the first wafer to the front of the second wafer, and then bonding the first wafer and the second wafer. A cavity is formed between the circles, and the gas releasing material layer and the chip are located in the cavity; the gas releasing material layer releases gas to adjust the pressure difference between the inside and outside of the cavity; and the back of the second crystal circle is thinned. According to the wafer-level packaging method provided by the present invention, when the first wafer and the second wafer are bonded, a sealed cavity will be formed around each chip, which releases material layer by forming gas and releases gas into the cavity to adjust the pressure difference between the cavity and the outside so as to avoid wafer breakdown.

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆级封装结构及其封装方法
本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种晶圆级封装结构及其封装方法。
技术介绍
对于CIS(CMOSImageSensor，互补金属氧化物半导体图像传感器)芯片，传统的封装采取分立式封装方式，这种封装方式需要对每颗芯片进行单独的封装。随着安装于各种电子产品中的相机数量不断增多，每年对于图像传感器的需求达到数十亿颗之多，分立式封装产能低、良率低、成本高的缺点已经无法适应这种增长。在这种背景下，一种适用于大规模量产的封装方式被开发出来，即晶圆级封装。在CIS芯片的晶圆级封装过程中，首先将玻璃和晶圆键合在一起，然后将晶圆减薄至100微米，最后再进行TSV和RDL等其他制程。随着CIS芯片的像素提高，其感光区所在的空腔尺寸也会越大，在晶圆减薄过程中研磨的机械力很容易造成晶圆破裂，而且空腔内与外界的压力差会使100微米厚度的晶圆产生变形影响成像。因此，有必要提出一种晶圆级封装方法，能有效避免CIS芯片的晶圆级封装过程中晶圆的破裂和变形。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。针对现有技术的不足，本专利技术提供一种晶圆级封装方法，包括：提供第一晶圆，在所述第一晶圆的表面上形成气体释放材料层；提供第二晶圆，在所述第二晶圆的正面上形成有芯片；将所述第一晶圆的所述表面与所述第二晶圆的正面键合，并在所述第一晶圆和第二晶圆之间形成空腔，所述气体释放材料层和所述芯片均位于所述空腔内；使所述气体释放材料层释放气体，以调节所述空腔内与外界的压力差；减薄所述第二晶圆的背面。进一步，所述气体释放材料层的材料包括丙烯酸聚合物、2-苄基-2-(二甲氨基)-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、偶氮二甲酰胺或N,N-二亚硝基戊次甲基四胺。进一步，通过激光照射、加热和/或微波辐射使所述气体释放材料层释放气体。进一步，所述激光照射包括采用波长小于380nm的紫外光进行照射。进一步，所述气体释放材料层的形成方式包括旋涂或喷涂。进一步，在所述芯片的外侧采用键合胶将所述第一晶圆的所述表面与所述第二晶圆的正面部分键合，所述第一晶圆、第二晶圆和所述键合胶围成所述空腔。进一步，所述第一晶圆包括玻璃晶圆。进一步，所述第二晶圆包括半导体晶圆。进一步，所述芯片包括CIS芯片。进一步，所述气体释放材料层释放完所述气体之后，所述空腔的压力大于所述外界的大气压。另外，本专利技术还提供了一种晶圆级封装结构，其包括：第一晶圆，所述第一晶圆的表面上形成有气体释放材料层；第二晶圆，所述第二晶圆的正面上形成有芯片；所述第一晶圆的所述表面与所述第二晶圆的正面键合，在所述第一晶圆和第二晶圆之间形成有空腔，所述气体释放材料层和所述芯片均位于所述空腔内；所述空腔中还包括所述气体释放材料层释放的气体。进一步，在所述芯片的外侧采用键合胶将所述第一晶圆的所述表面与所述第二晶圆的正面部分键合，所述第一晶圆、第二晶圆和所述键合胶围成所述空腔。进一步，所述第一晶圆包括玻璃晶圆。进一步，所述第二晶圆包括半导体晶圆。进一步，所述芯片包括CIS芯片。进一步，其特征在于，所述气体释放材料层释放完所述气体之后，所述空腔的压力大于外界的大气压。进一步，所述气体释放材料层的材料包括丙烯酸聚合物、2-苄基-2-(二甲氨基)-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、偶氮二甲酰胺或N,N-二亚硝基戊次甲基四胺。根据本专利技术提供的晶圆级封装方法，在芯片的晶圆级封装过程中，当第一晶圆和第二晶圆完成键合后，每颗芯片的周围会形成一个密封的空腔，通过形成气体释放材料层，并使之向空腔中释放气体，调节空腔内与外界的压力差，以抵消第二晶圆减薄过程中的机械力，从而避免晶圆破裂，同时有效消除由于空腔内外的压力差导致的芯片变形对成像的影响。附图说明通过结合附图对本专利技术实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。附图中：图1是根据本专利技术示例性实施例一的一种晶圆级封装方法的示意性流程图。图2A-2D是根据本专利技术示例性实施例一的方法依次实施的步骤所分别获得的器件的示意性剖面图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本专利技术的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本专利技术提出的技术方案。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶圆级封装方法，其特征在于，包括以下步骤：提供第一晶圆，在所述第一晶圆的表面上形成气体释放材料层；提供第二晶圆，在所述第二晶圆的正面上形成有芯片；将所述第一晶圆的所述表面与所述第二晶圆的正面键合，并在所述第一晶圆和第二晶圆之间形成空腔，所述气体释放材料层和所述芯片均位于所述空腔内；使所述气体释放材料层释放气体，以调节所述空腔内与外界的压力差；减薄所述第二晶圆的背面。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆级封装方法，其特征在于，包括以下步骤：提供第一晶圆，在所述第一晶圆的表面上形成气体释放材料层；提供第二晶圆，在所述第二晶圆的正面上形成有芯片；将所述第一晶圆的所述表面与所述第二晶圆的正面键合，并在所述第一晶圆和第二晶圆之间形成空腔，所述气体释放材料层和所述芯片均位于所述空腔内；使所述气体释放材料层释放气体，以调节所述空腔内与外界的压力差；减薄所述第二晶圆的背面。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体释放材料层的材料包括丙烯酸聚合物、2-苄基-2-(二甲氨基)-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、偶氮二甲酰胺或N,N-二亚硝基戊次甲基四胺。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过激光照射、加热和/或微波辐射使所述气体释放材料层释放气体。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述激光照射包括采用波长小于380nm的紫外光进行照射。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体释放材料层的形成方式包括旋涂或喷涂。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述芯片的外侧采用键合胶将所述第一晶圆的所述表面与所述第二晶圆的正面部分键合，所述第一晶圆、第二晶圆和所述键合胶围成所述空腔。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一晶圆包括玻璃晶圆。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二晶圆包括半导体晶圆。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述芯片包括CIS芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：付俊，陈福成，施林波，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31