一种晶圆键合对准结构及其对准方法技术

本发明专利技术提供了一种晶圆键合对准结构及其对准方法，本发明专利技术利用多个第一金属环与多个第二金属环形成于非有源区位置，并利用多个探针测试其电阻值，每两相邻的探针之间的电阻完全相同时，所述第一晶圆和第二晶圆完全对准，然后进行键合，实现键合的精确性。

A wafer bonding alignment structure and its alignment method

The invention provides a wafer bonding alignment structure and its alignment method. The invention uses a plurality of first metal rings and a plurality of second metal rings to form in the position of non active area, and uses a plurality of probes to test the resistance value. When the resistance between each two adjacent probes is exactly the same, the first wafer and the second wafer are fully aligned, and then the bonding is carried out to achieve the accuracy of the bonding \u3002

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆键合对准结构及其对准方法
本专利技术涉半导体加工领域，属于H01L21/00分类号下，尤其涉及一种晶圆键合对准结构及其对准方法。
技术介绍
晶圆级铜-铜键合(WaferlevelCu-Cubonding)作为3D集成电路一项关键技术，在高端产品上的有重要的应用趋势。晶圆级铜-铜键合是一种晶圆间的互连技术，将多个晶圆相互对准键合，使得多个晶圆表面的铜互连露出晶圆表面的贴合端相互贴合，从而实现多个之间互连结构的电连接。晶圆级铜-铜键合工艺对铜互连贴合端的表面平整度要求非常高，要保证良好的接触，并且要保证上下两个晶圆间的对齐，以防止铜互连之间的对齐电连接。如若晶圆间未进行对准，那么对于最终的集成电路有着非常大的影响。
技术实现思路
基于解决上述问题，本专利技术提供了一种晶圆键合对准结构，包括：第一晶圆结构，其包括第一晶圆和第一聚合物层，所述第一聚合物层形成于所述第一晶圆的第一表面上，所述第一晶圆包括第一中间区域和围绕所述第一中间区域的第一边缘区域，所述第一边缘区域的第一表面上设置有环绕所述第一中间区域的多个第一金属环，所述第一中间区域中设置有第一通孔结构，所述第一通孔结构从所述第一晶圆延伸至所述第一聚合物层中，且在所述第一通孔结构的末端设置有第一焊料层，所述第一焊料层以及所述多个第一金属环从所述第一聚合物层露出；第二晶圆结构，其包括第二晶圆和第二聚合物层，所述第二聚合物层形成于所述第二晶圆的第二表面上，所述第二晶圆包括第二中间区域和围绕所述第二中间区域的第二边缘区域，所述第二边缘区域的第二表面上设置有环绕所述第二中间区域的多个第二金属环，所述第二中间区域中设置有第二通孔结构，所述第二通孔结构从所述第二晶圆延伸至所述第二聚合物层中，且在所述第二通孔结构的末端设置有第二焊料层，所述第二焊料层以及所述多个第二金属环从所述第二聚合物层露出；所述第一晶圆结构的第一表面与所述第二晶圆结构的第二表面相互面对的设置；多个探针，设置于所述第一晶圆与第二晶圆之间，且包括第一探头和第二探头，其中所述第一探头用于与所述多个第一金属环的一个进行电接触，所述第二探头用于与所述多个第二金属环的一个进行电接触。根据本专利技术的实施例，所述第一聚合物层包括在所述第一边缘区域上的第一台阶，所述第一台阶露出所述多个第一金属环；所述第二聚合物层包括在所述第二边缘区域上的第二台阶，所述第二台阶露出所述多个第二金属环。根据本专利技术的实施例，所述第一焊料层的顶部与所述第一聚合物层的顶部齐平，所述第二焊料层的顶部与所述第二聚合物层的顶部齐平。根据本专利技术的实施例，所述多个探针包括四个探针，所述四个探针均匀的分布于所述第一晶圆结构和第二晶圆结构之间的位置。根据本专利技术的实施例，所述第一探头和第二探头的末端之间的距离大于所述第一台阶和所述第二台阶的距离。本专利技术还提供了一种晶圆键合对准方法，包括：（1）将第一晶圆结构固定于第一承载台上，所述第一晶圆包括第一晶圆和第一聚合物层，所述第一聚合物层形成于所述第一晶圆的第一表面上，所述第一晶圆包括第一中间区域和围绕所述第一中间区域的第一边缘区域，所述第一边缘区域的第一表面上设置有环绕所述第一中间区域的多个第一金属环，所述第一中间区域中设置有第一通孔结构，所述第一通孔结构从所述第一晶圆延伸至所述第一聚合物层中，且在所述第一通孔结构的末端设置有第一焊料层，所述第一焊料层以及所述多个第一金属环从所述第一聚合物层露出；（2）将第二晶圆结构固定于第二承载台上，所述第二晶圆包括第二晶圆和第二聚合物层，所述第二聚合物层形成于所述第二晶圆的第二表面上，所述第二晶圆包括第二中间区域和围绕所述第二中间区域的第二边缘区域，所述第二边缘区域的第二表面上设置有环绕所述第二中间区域的多个第二金属环，所述第二中间区域中设置有第二通孔结构，所述第二通孔结构从所述第二晶圆延伸至所述第二聚合物层中，且在所述第二通孔结构的末端设置有第二焊料层，所述第二焊料层以及所述多个第二金属环从所述第二聚合物层露出；（3）将多个探针的第一探头电接触至所述多个第一金属环的一个之上；（4）移动所述第二承载台，所述第一晶圆结构的第一表面与所述第二晶圆结构的第二表面相互面对的设置，且使得所述多个第二金属环中的一个电连接至所述多个第一探针的第二探头；（5）通过对比多个探针之间的电阻值来判定所述第一晶圆结构和第二晶圆结构的对准与否。根据本专利技术的实施例，所述多个第一金属环的每一个的宽度不同或者厚度不同，且所述多个第一金属环的每一个与所述多个第二金属环的每一个一一对应。根据本专利技术的实施例，所述第一探头与所述第二探头为弹性的可伸缩探头。本专利技术的优点如下：本专利技术利用多个第一金属环与多个第二金属环形成于非有源区位置，并利用多个探针测试其电阻值，每两相邻的探针之间的电阻完全相同时，所述第一晶圆和第二晶圆完全对准，然后进行键合，实现键合的精确性。附图说明图1为本专利技术的对准结构的剖面图；图2为本专利技术的对准结构的俯视图；图3为本专利技术的最终得到的键合结构的剖视图；图4-10为本专利技术的对准方法的流程示意图。具体实施方式本专利技术的目的在于提供一种可靠性较高的晶圆键合方法及结构。参见图1-2，晶圆键合对准结构，包括第一晶圆结构和第二晶圆结构。其中第一晶圆结构包括第一晶圆1和第一聚合物层4，所述第一聚合物层4形成于所述第一晶圆1的第一表面上，所述第一晶圆1包括第一中间区域和围绕所述第一中间区域的第一边缘区域，所述第一边缘区域的第一表面上设置有环绕所述第一中间区域的多个第一金属环5，所述第一中间区域中设置有第一通孔结构5，所述第一通孔结构从所述第一晶圆延伸至所述第一聚合物层中，且在所述第一通孔结构的末端设置有第一焊料层3，所述第一焊料层3以及所述多个第一金属环5从所述第一聚合物层4露出；所述第一聚合物层4包括在所述第一边缘区域上的第一台阶6，所述第一台阶6露出所述多个第一金属环5。所述第二晶圆结构包括第二晶圆12和第二聚合物层15，所述第二聚合物层15形成于所述第二晶圆12的第二表面上，所述第二晶圆12包括第二中间区域和围绕所述第二中间区域的第二边缘区域，所述第二边缘区域的第二表面上设置有环绕所述第二中间区域的多个第二金属环16，所述第二中间区域中设置有第二通孔结构13，所述第二通孔结构从所述第二晶圆延伸至所述第二聚合物层15中，且在所述第二通孔结构13的末端设置有第二焊料层14，所述第二焊料层14以及所述多个第二金属环16从所述第二聚合物层15露出；所述第一晶圆结构的第一表面与所述第二晶圆结构的第二表面相互面对的设置；所述第二聚合物层15包括在所述第二边缘区域上的第二台阶17，所述第二台阶17露出所述多个第二金属环16。多个探针7，设置于所述第一晶圆1与第二晶圆12之间，且包括第一探头8和第二探头9，其中所述第一探头8用于与所述多个第一金属环5的一个进行电接触，所述第二探头9用于与所述多个第二金属环16的一个进行电接触。其键合装置包括第一承载台10和第二承载台11，所述第一晶圆结构固定于第一承载台10上，所述第二晶圆结构固定于第二承载台11上，其固定方式可以是吸附、粘附等方式。并且所述第二承载台11可以在X、Y、Z三个方向上移动，以调整第一晶圆结构和第二晶圆结构之间的对准。再次参见图1和2，所述第一焊料层3的顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶圆键合对准结构，包括：第一晶圆结构，其包括第一晶圆和第一聚合物层，所述第一聚合物层形成于所述第一晶圆的第一表面上，所述第一晶圆包括第一中间区域和围绕所述第一中间区域的第一边缘区域，所述第一边缘区域的第一表面上设置有环绕所述第一中间区域的多个第一金属环，所述第一中间区域中设置有第一通孔结构，所述第一通孔结构从所述第一晶圆延伸至所述第一聚合物层中，且在所述第一通孔结构的末端设置有第一焊料层，所述第一焊料层以及所述多个第一金属环从所述第一聚合物层露出；第二晶圆结构，其包括第二晶圆和第二聚合物层，所述第二聚合物层形成于所述第二晶圆的第二表面上，所述第二晶圆包括第二中间区域和围绕所述第二中间区域的第二边缘区域，所述第二边缘区域的第二表面上设置有环绕所述第二中间区域的多个第二金属环，所述第二中间区域中设置有第二通孔结构，所述第二通孔结构从所述第二晶圆延伸至所述第二聚合物层中，且在所述第二通孔结构的末端设置有第二焊料层，所述第二焊料层以及所述多个第二金属环从所述第二聚合物层露出；所述第一晶圆结构的第一表面与所述第二晶圆结构的第二表面相互面对的设置；多个探针，设置于所述第一晶圆与第二晶圆之间，且包括第一探头和第二探头，其中所述第一探头用于与所述多个第一金属环的一个进行电接触，所述第二探头用于与所述多个第二金属环的一个进行电接触。...

【技术特征摘要】
1.一种晶圆键合对准结构，包括：第一晶圆结构，其包括第一晶圆和第一聚合物层，所述第一聚合物层形成于所述第一晶圆的第一表面上，所述第一晶圆包括第一中间区域和围绕所述第一中间区域的第一边缘区域，所述第一边缘区域的第一表面上设置有环绕所述第一中间区域的多个第一金属环，所述第一中间区域中设置有第一通孔结构，所述第一通孔结构从所述第一晶圆延伸至所述第一聚合物层中，且在所述第一通孔结构的末端设置有第一焊料层，所述第一焊料层以及所述多个第一金属环从所述第一聚合物层露出；第二晶圆结构，其包括第二晶圆和第二聚合物层，所述第二聚合物层形成于所述第二晶圆的第二表面上，所述第二晶圆包括第二中间区域和围绕所述第二中间区域的第二边缘区域，所述第二边缘区域的第二表面上设置有环绕所述第二中间区域的多个第二金属环，所述第二中间区域中设置有第二通孔结构，所述第二通孔结构从所述第二晶圆延伸至所述第二聚合物层中，且在所述第二通孔结构的末端设置有第二焊料层，所述第二焊料层以及所述多个第二金属环从所述第二聚合物层露出；所述第一晶圆结构的第一表面与所述第二晶圆结构的第二表面相互面对的设置；多个探针，设置于所述第一晶圆与第二晶圆之间，且包括第一探头和第二探头，其中所述第一探头用于与所述多个第一金属环的一个进行电接触，所述第二探头用于与所述多个第二金属环的一个进行电接触。2.根据权利要求1所述的晶圆键合对准结构，其特征在于：所述第一聚合物层包括在所述第一边缘区域上的第一台阶，所述第一台阶露出所述多个第一金属环；所述第二聚合物层包括在所述第二边缘区域上的第二台阶，所述第二台阶露出所述多个第二金属环。3.根据权利要求2所述的晶圆键合对准结构，其特征在于：所述第一焊料层的顶部与所述第一聚合物层的顶部齐平，所述第二焊料层的顶部与所述第二聚合物层的顶部齐平。4.根据权利要求1所述的晶圆键合对准结构，其特征在于：所述多个探针包括四个探针，所述四个探针均匀的分布于所述第一晶圆结构和第二晶圆结构之间的位置。...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴世元，
申请(专利权)人：南通沃特光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32