半导体结构及其形成方法技术

一种半导体结构及其形成方法，其中，半导体结构的形成方法包括：提供具有第一表面、与第一表面相对的第二表面的第一晶圆，第一表面具有至少一个半导体器件，半导体器件的顶部为第一导电层；提供具有第三表面、与第三表面相对的第四表面的第二晶圆，第二晶圆的第三表面上具有至少一个图形化的第二导电层，第二导电层与第一导电层的位置相对应；将第一导电层顶部与第二导电层顶部键合连接；键合连接后，减薄第二表面，使第一晶圆的厚度至最终厚度；由第四表面起，在第二晶圆内部形成导电插塞，导电插塞的底部电连接第二导电层；在减薄后的第一晶圆的第二表面形成第三导电层。采用本发明专利技术的方法可以提高整个芯片制程效率，并且降低成本。

Semiconductor structure and method of forming the same

A semiconductor structure and forming method thereof, which comprises a method for forming a semiconductor structure includes providing a first wafer has a first surface, and a second surface opposite the first surface, the first surface having at least one semiconductor device, semiconductor device for the top of the first conductive layer; with third, third and second of the surface of the wafer fourth surface relatively, with at least one graphic of the second conductive layer on the surface of the second wafer third, corresponding to the second conductive layer and the first conductive layer; the first conductive layer and the top second top conductive layer bonding; bonding after thinning second surface of the first wafer thickness to the final thickness; by fourth surface, forming a conductive plug in the second wafer inside the conductive plug at the bottom of the electric plug is connected with the second conductive layer; after thinning. A third conductive layer is formed on the second surface of the first wafer. By adopting the method of the invention, the efficiency of the whole chip process can be improved, and the cost can be reduced.

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法
本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及半导体结构及其形成方法。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，为了不断的减小晶圆的自身电阻阻值，需要将晶圆的厚度不断减小。而且，用于制作含有绝缘栅双极晶体管的晶圆厚度比制作其他半导体器件的晶圆厚度小。在晶圆上形成绝缘栅双极晶体管后，需要将晶圆减薄至最终厚度，所述最终厚度小于60微米，接着，对该晶圆进行切割以形成含有绝缘栅双极晶体管的裸片，然后对裸片进行封装形成芯片。在上述芯片的制程中，需要对减薄后的晶圆进行固定支撑。否则，晶圆会由于厚度太小发生弯曲，从而使机械臂在传输晶圆的过程中，无法准确找到晶圆的位置而与晶圆撞击，严重时会造成晶圆的破损而报废，进而影响整个工艺的良率。现有技术中，对减薄后的晶圆进行固定支撑的方法使得整个芯片制程效率低下，并且成本高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有技术中，对减薄后的晶圆进行固定支撑的方法使得整个芯片制程效率低下，并且成本高。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供第一晶圆，所述第一晶圆具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，所述第一表面上具有至少一个半导体器件，所述半导体器件的顶部为第一导电层；提供第二晶圆，所述第二晶圆具有第三表面和与第三表面相对的第四表面，所述第二晶圆的第三表面上具有至少一个图形化的第二导电层，所述第二导电层与所述第一导电层的位置相对应；将所述第一导电层顶部与所述第二导电层顶部键合连接；所述键合连接后，减薄第一晶圆第二表面，使第一晶圆的厚度至最终厚度；由所述第二晶圆的第四表面起，在第二晶圆内部形成导电插塞，所述导电插塞的底部电连接所述第二导电层；在所述减薄后的第一晶圆的第二表面形成第三导电层。可选的，所述第一导电层的材料为铝。可选的，所述第二导电层的材料为铝，所述键合连接的具体工艺为：将所述第一晶圆的第一表面与所述第二晶圆的第三表面相对，在键合温度为540～550℃、键合气体包括氮气的条件下，同时对第一晶圆的第二表面和第二晶圆的第四表面施加键合压力，所述键合压力大于60～100KN。可选的，所述第一晶圆的边缘具有第一环形结构，所述第一环形结构的材料与第一导电层相同；所述第二晶圆的边缘具有第二环形结构，所述第二环形结构与所述第一环形结构的位置相对应，所述第二环形结构的材料与第二导电层相同；所述第一导电层与所述第二导电层键合连接时，所述第一环形结构的顶部与所述第二环形结构的顶部进行键合连接。可选的，所述半导体器件为绝缘栅双极晶体管。可选的，所述最终厚度小于150微米。可选的，形成导电插塞后的第二晶圆的厚度为150～300微米。可选的，在所述第二晶圆内部形成导电插塞的方法包括：刻蚀所述第二晶圆，由所述第二晶圆的第四表面起，在第二晶圆的内部至少形成一个通孔，所述通孔的底部露出所述第二导电层；采用第四导电层填充所述通孔，形成导电插塞。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：第一晶圆第一表面的第一导电层与第二晶圆第三表面的第二导电层键合连接后，当第一晶圆从第二表面减薄至最终厚度时，第二晶圆可以实现对第一晶圆的固定支撑。由第二晶圆的第四表面起，在第二晶圆的内部形成导电插塞，把第一晶圆切割成裸片的步骤之前就可以实施对第一晶圆的测试。因此，在切割步骤之前就可以判断第一晶圆中失效的半导体器件的位置，从而避免对失效的半导体器件进行切割的步骤，因此，可以节省工艺成本并且提高工艺效率。本专利技术的技术方案中，对键合连接后的第一晶圆和第二晶圆进行切割形成裸片后，因为每一个裸片上都具有导电插塞，因此，不需要对各裸片进行封装就可以实现对裸片的测试，节省了封装的工艺步骤，从而节省了工艺成本并且提高了工艺效率。本专利技术还提供一种半导体结构，包括：第一晶圆，所述第一晶圆具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，所述第一晶圆的第一表面具有至少一个半导体器件；第一导电层，位于所述半导体器件的顶部；第三导电层，位于所述第一晶圆的第二表面上；还包括：第二晶圆，所述第二晶圆具有第三表面和与第三表面相对的第四表面；第二导电层，位于第二晶圆的第三表面，所述第二导电层与第一晶圆上的第一导电层对应键合连接；导电插塞，位于第二晶圆内部，且顶部与第二晶圆的第四表面齐平，底部与所述第二导电层电连接。可选的，所述第一晶圆的最终厚度小于150微米，所述半导体器件为绝缘栅双极晶体管，所述第一导电层与第二导电层为铝。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：第一晶圆第一表面的第一导电层与第二晶圆第三表面的第二导电层键合连接后，当第一晶圆从第四表面减薄至最终厚度时，第二晶圆可以实现对第一晶圆的固定支撑。由第二晶圆的第四表面起，在第二晶圆的内部形成导电插塞，把第一晶圆切割成裸片的步骤之前就可以实施对第一晶圆的测试。因此，在切割步骤之前就可以判断第一晶圆中失效的半导体器件的位置，从而避免对失效的半导体器件进行切割的步骤，因此，可以节省工艺成本并且提高工艺效率。本专利技术的技术方案中，对键合连接后的第一晶圆和第二晶圆进行切割形成裸片后，因为每一个裸片上都具有导电插塞，因此，不需要对各裸片进行封装就可以实现对裸片的测试，节省了封装的工艺步骤，从而节省了工艺成本并且提高了工艺效率。附图说明图1至图4是现有技术中对减薄晶圆进行固定支撑的一个方法的工艺流程剖面结构示意图；图5至图8是现有技术中对减薄晶圆进行固定支撑的另一个方法的工艺流程剖面结构示意图；图9至图16是本专利技术具体实施例的对减薄晶圆进行固定支撑的工艺流程剖面结构示意图。具体实施方式经过发现和分析，现有技术中，对减薄后的晶圆进行固定支撑的方法使得整个芯片制程效率低下，并且成本高的原因如下：现有技术中，在芯片的制程中，对晶圆进行固定支撑的方法主要有两种。参考图1至图4，方法一为玻璃片固定支撑法，具体为：参考图1，提供厚度为725微米的晶圆10，晶圆10上已经形成有半导体器件（图未示），例如，形成有若干个工作电压为600伏的绝缘栅双极晶体管（IGBT，InsulatedGateBipolarTransistor）。参考图2，在晶圆10的正面粘贴厚度为725～1000微米厚的玻璃片11。接着，翻转晶圆10，采用化学机械抛光装置减薄晶圆10的背面，此时，玻璃片11与抛光台的台面接触可以避免晶圆10的正面受损。参考图3，晶圆10减薄至最终厚度（小于60微米）后，玻璃片11对减薄后的晶圆起到固定支撑作用，防止减薄后的晶圆10弯曲。接着，继续在晶圆10的背面形成金属层（BacksideMetal）12，金属层12的作用为导通晶圆10上的半导体器件。参考图4，在晶圆10的背面形成金属层12后，将玻璃片11去除，为了继续防止减薄后的晶圆发生弯曲，需要立即将晶圆10固定在切割蓝膜（DicingTape）13上以对晶圆10进行切割，形成裸片（Die）。随后，对裸片进行封装形成芯片。晶圆10被减薄至最终厚度后，如果没有玻璃片11对其固定支撑，晶圆会发生弯曲。然而，经过研究发现，芯片的整个制作过程中，只有封装后才能对芯片进行测试，中间的制作过程中，即使在晶圆10的背面已经形成金属层12，由于玻璃片11对晶圆10正面的阻挡，也无法对晶圆10实施测试（WaferTesting），从而无法在封装的步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供第一晶圆，所述第一晶圆具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，所述第一表面上具有至少一个半导体器件，所述半导体器件的顶部为第一导电层，所述第一导电层的材料为铝；提供第二晶圆，所述第二晶圆具有第三表面和与第三表面相对的第四表面，所述第二晶圆的第三表面上具有至少一个图形化的第二导电层，所述第二导电层与所述第一导电层的位置相对应，所述第二导电层的材料为铝；将所述第一导电层顶部与所述第二导电层顶部键合连接，所述键合连接的具体工艺为：将所述第一晶圆的第一表面与所述第二晶圆的第三表面相对，在键合温度为540～550℃、键合气体包括氮气的条件下，同时对第一晶圆的第二表面和第二晶圆的第四表面施加键合压力，所述键合压力的范围为60～100KN；所述键合连接后，减薄第一晶圆的第二表面，使第一晶圆的厚度至最终厚度；由所述第二晶圆的第四表面起，在第二晶圆内部形成导电插塞，所述导电插塞的底部电连接所述第二导电层；在所述减薄后的第一晶圆的第二表面形成第三导电层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供第一晶圆，所述第一晶圆具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，所述第一表面上具有至少一个半导体器件，所述半导体器件的顶部为第一导电层，所述第一导电层的材料为铝；提供第二晶圆，所述第二晶圆具有第三表面和与第三表面相对的第四表面，所述第二晶圆的第三表面上具有至少一个图形化的第二导电层，所述第二导电层与所述第一导电层的位置相对应，所述第二导电层的材料为铝；将所述第一导电层顶部与所述第二导电层顶部键合连接，所述键合连接的具体工艺为：将所述第一晶圆的第一表面与所述第二晶圆的第三表面相对，在键合温度为540～550℃、键合气体包括氮气的条件下，同时对第一晶圆的第二表面和第二晶圆的第四表面施加键合压力，所述键合压力的范围为60～100KN；所述键合连接后，减薄第一晶圆的第二表面，使第一晶圆的厚度至最终厚度；由所述第二晶圆的第四表面起，在第二晶圆内部形成导电插塞，所述导电插塞的底部电连接所述第二导电层；在所述减薄后的第一晶圆的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄锦才，刘玮荪，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31