用于多晶圆堆叠和切割的方法技术

一种方法包括：提供包括载体晶圆和第一设备晶圆的结构，粘附层在载体晶圆和第一设备晶圆之间；以及在结构中形成多个第一消融结构，多个第一消融结构中的每一者穿过第一设备晶圆、粘附层和载体晶圆的一部分延伸。多个第一消融结构中的每一者具有在载体晶圆内部的具有不大于载体晶圆的厚度的一半的深度的一部分。第一设备晶圆包括多个第一裸片，每对相邻的第一裸片由多个第一消融结构中的一者分离。多个第一消融结构通过激光切槽或机械锯切而形成。

Methods for stacking and cutting polycrystalline wafers

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多晶圆堆叠和切割的方法背景本公开内容的实施方式涉及用于多晶圆堆叠和切割的方法。可以用改进的制造工艺技术将平面集成电路缩小到较小的尺寸。然而，当目前制造能力允许制造的平面集成电路的最小特征尺寸接近物理限制时，用于产生平面集成电路的制造工艺变得越来越有挑战性且昂贵。对于半导体设备的连续增加的功能密度，可以使用三维(3D)存储器架构以通过堆叠多个设备晶圆并为堆叠式设备晶圆执行单个切割工艺来产生多个键合半导体设备。可以通过经由键合触点或铜到铜(Cu-Cu)连接键合多个设备晶圆来堆叠多个设备晶圆。键合触点可以是贯穿硅通孔(TSV)或贯穿硅触点(TSC)。多个键合半导体设备可以进一步被存储和封装以形成期望的半导体产品。概述本文公开了用于多晶圆堆叠和切割的方法的实施方式。在一个示例中，一种方法包括：提供包括载体晶圆和第一设备晶圆的结构，粘附层在载体晶圆和第一设备晶圆之间；以及在结构中形成多个第一消融结构，多个第一消融结构中的每一者穿过第一设备晶圆、粘附层和载体晶圆的一部分延伸。在另一示例中，一种方法包括：提供包括载体晶圆和第一设备晶圆的结构，粘附层在载体晶圆和第一设备晶圆之间；将第二设备晶圆堆叠到第一设备晶圆，第二设备晶圆具有多个第二裸片；以及在第二设备晶圆中形成多个第二消融结构，每对相邻的第二裸片由多个第二消融结构中的一者分离。在又一示例中，一种方法包括：提供具有多个固有消融结构的载体晶圆，多个固有消融结构中的每一者穿过载体晶圆的一部分延伸；以及将第一设备晶圆堆叠在载体晶圆上，粘附层在载体晶圆和第一设备晶圆之间，第一设备晶圆包括多个第一裸片。附图的简要说明被合并在本文中并形成说明书的一部分的附图示出本公开内容的实施方式，且连同本描述一起进一步用来解释本公开内容的原理并使相关领域中的技术人员能够制造并使用本公开内容。图1示出根据一些实施方式的用于堆叠和切割以产生多个键合半导体设备的多个设备晶圆的示意性顶视图。图2示出根据一些实施方式的从堆叠和切割如图1所示的多个设备晶圆产生的多个键合半导体设备的示意性横截面视图。图3A示出根据一些实施方式的如图1所示的设备晶圆的示意性横截面视图。图3B示出根据一些实施方式的如图1所示的设备晶圆的示意性横截面视图。图4示出根据一些实施方式的如图2所示的示例性键合半导体设备的示意性横截面视图。图5示出根据一些实施方式的用于堆叠和切割多个设备晶圆以产生多个键合半导体设备的示例性方法的流程图。图6-20示出根据一些实施方式的用于堆叠和切割多个设备晶圆以产生多个键合半导体设备的示例性过程。图21是根据一些实施方式的用于堆叠和切割多个设备晶圆以产生多个键合半导体设备的示例性方法的流程图。图22-36示出根据一些实施方式的用于堆叠和切割多个设备晶圆以产生多个键合半导体设备的示例性过程。图37是根据一些实施方式的用于堆叠和切割多个设备晶圆以产生多个键合半导体设备的示例性方法的流程图。图38示出根据一些实施方式的设备晶圆的示意性横截面视图。图39示出根据一些实施方式的载体晶圆的示意性横截面视图。将参考附图描述本公开内容的实施方式。详细描述虽然讨论了特定的配置和布置，但应理解，这可以仅为了说明性目的而完成。相关领域中的技术人员将认识到，其它配置和布置可以被使用而不偏离本公开内容的精神和范围。对相关领域中的技术人员将显而易见的是，本公开内容也可以在各种其它应用中被使用。注意，在本说明书中对“一个实施方式”、“实施方式”、“示例实施方式”、“一些实施方式”等的提及指示所描述的实施方式可以包括特定特征、结构或特性，但每个实施方式可能不一定包括特定特征、结构或特性。而且，这样的短语并不一定指同一实施方式。此外，当结合实施方式描述特定特征、结构或特性时，它将在相关领域中的技术人员的知识内以结合其它实施方式(不管是否被明确描述)来影响这样的特征、结构或特性。通常，可以至少部分地从在上下文中的用法来理解术语。例如，至少部分地根据上下文，如在本文使用的术语“一个或多个”可以用于在单数意义上描述任何特征、结构或特性或可以用于在复数意义上描述特征、结构或特性的组合。类似地，至少部分地根据上下文，术语例如“一(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”再次可以被理解为传达单数用法或传达复数用法。此外，至少部分地根据上下文，术语“基于”可以被理解为不一定意欲传达排他的一组因素，且可以替代地再次允许不一定被明确描述的额外因素的存在。应容易理解，在本公开内容中的“在……上”、“在……上面”和“在……之上”的含义应以最广泛的方式被解释，使得“在……上”不仅意指“直接在某物上”，而且还包括“在某物上”而在其之间有中间特征或层的含义，以及“在……上面”或“在……之上”不仅意指“在某物上面”或“在某物之上”的含义，但还可以包括它“在某物上面”或“在某物之上”而在其之间没有中间特征或层(即，直接在某物上)的含义。此外，空间相对术语例如“在……下面”、“在……之下”、“下部”、“在……之上”、“上部”等可以在本文为了便于描述而用于描述一个元件或特征与如在附图中所示的另外的元件或特征的关系。除了在附图中描绘的定向以外，空间相对术语意欲还包括在使用或操作中的设备的不同定向。装置可以另外方式被定向(旋转90度或在其它定向处)，且在本文使用的空间相对描述符可以相应地同样被解释。如在本文使用的，术语“衬底”、“衬底层”和“半导体层”指随后的材料层被添加到其上的材料。衬底本身可以被图案化。在衬底的顶部上添加的材料可以被图案化或可以保持未被图案化。此外，衬底可以包括大量半导体材料(诸如硅、锗、砷化镓、磷化铟等)。可选地，衬底可以由非导电材料(诸如玻璃、塑料或蓝宝石晶圆)制成。如在本文使用的，术语“层”指包括具有一定厚度的区域的材料部分。层可以在整个底层或上覆结构之上延伸，或可以具有比底层或上覆结构的宽度小的宽度。此外，层可以是具有比连续结构的厚度小的厚度的同质或不同质连续结构的区域。例如，层可以位于在连续结构的顶表面和底表面之间或在其处的任何对水平面之间。层可以水平地、垂直地和/或沿着锥形表面延伸。衬底可以是层，可以包括在其中的一个或多个层，和/或可以具有在其上、在其之上和/或在其之下的一个或多个层。层可以包括多个层。例如，互连层可以包括一个或多个导体和接触层(其中形成互连线和/或通孔触点)和一个或多个电介质层。如在本文使用的，术语“名义上/名义上地”指在产品或过程的设计阶段期间设置的部件或过程操作的特性或参数的期望或目标值连同高于和/或低于期望值的值的范围。值的范围可能是由于在制造过程或容限中的轻微变化。如在本文使用的，术语“大约”指示可以基于与主题半导体设备相关联的特定技术节点而变化的给定量的值。基于特定技术节点，术语“大约”可以指示在例如值的10-30％(例如，值的±10％、±20％或±30％)内变化的给定量的值。如在本文使用的，术语“3D存储器”指具有在横向定向的衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n提供结构，其包括：/n载体晶圆，以及/n第一设备晶圆，粘附层在所述载体晶圆和所述第一设备晶圆之间；以及/n在所述结构中形成多个第一消融结构，所述多个第一消融结构中的每一者穿过所述载体晶圆的一部分、所述第一设备晶圆和所述粘附层延伸。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括：
提供结构，其包括：
载体晶圆，以及
第一设备晶圆，粘附层在所述载体晶圆和所述第一设备晶圆之间；以及
在所述结构中形成多个第一消融结构，所述多个第一消融结构中的每一者穿过所述载体晶圆的一部分、所述第一设备晶圆和所述粘附层延伸。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个第一消融结构中的每一者具有在所述载体晶圆内部的具有不大于所述载体晶圆的厚度的一半的深度的一部分。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一设备晶圆包括多个第一裸片，每对相邻的第一裸片由所述多个第一消融结构中的一者分离。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，通过激光切槽或机械锯切来形成所述多个第一消融结构。


5.根据权利要求1、2和4中的任一项所述的方法，还包括：
在所述多个第一消融结构形成之前，在所述结构上形成第一保护层；以及
在所述多个第一消融结构形成之后，移除所述第一保护层。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一设备晶圆包括所述第一设备晶圆的第一侧面和与所述第一设备晶圆的所述第一侧面相对的所述第一设备晶圆的第二侧面，所述第一设备晶圆的所述第一侧面与所述粘附层接触，并且所述第一设备晶圆的所述第二侧面包括被配置为键合到第二设备晶圆的多个第一键合触点。


7.根据权利要求6所述的方法，还包括：
使所述第一设备晶圆减薄；以及
在所述第一设备晶圆减薄之后，在所述第一设备晶圆的所述第二侧面上形成所述多个第一键合触点。


8.根据权利要求6或7所述的方法，还包括：
通过所述多个第一键合触点将所述第二设备晶圆键合到所述第一设备晶圆。


9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
根据所述多个第一消融结构在所述第二设备晶圆中形成多个第二消融结构，所述多个第二消融结构中的每一者穿过所述第二设备晶圆的一部分延伸，其中所述多个第二消融结构的横截面的至少大部分当覆盖具有所述多个第一消融结构的横截面的所述载体晶圆的横截面和具有所述多个第二消融结构的横截面的所述第二设备晶圆的横截面时，与所述多个第一消融结构的横截面重叠。


10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二设备晶圆包括多个第二裸片，每对相邻的第二裸片由所述多个第二消融结构中的一者分离。


11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多个第二消融结构中的每一者具有不大于所述第二设备晶圆的厚度的一半的深度。


12.根据权利要求10或11所述的方法，还包括：
在所述多个第二消融结构形成之前，在所述第二设备晶圆上形成第二保护层；以及
在所述多个第二消融结构形成之后，移除所述第二保护层。


13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
通过沿着至少所述第一消融结构和所述第二消融结构穿过至少所述载体晶圆、所述粘附层、所述第一设备晶圆和所述第二设备晶圆进行切割来提供多个单独的键合半导体设备，其中所述多个单独的键合半导体设备中的每一者包括来自所述第一设备晶圆和所述第二设备晶圆中的每一者的裸片。


14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
在提供所述多个单独的键合半导体设备之前，通过使具有在50mJ/cm2至500mJ/cm2之间的功率的紫外辐射通过所述载体晶圆照射到所述粘附层一段在10秒至200秒之间的时间，来将所述粘附层的粘附性减小90％至99％之间。


15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
在提供所述多个单独的键合半导体设备之前，从所述多个单独的键合半导体设备移除所述载体晶圆和所述粘附层。


16.根据权利要求1、2、4、6、7、9-11、13-15中的任一项所述的方法，其中，所述载体晶圆由玻璃制成。


17.一种方法，包括：
提供结构，其包括：
载体晶圆，以及
第一设备晶圆，粘附层在所述载体晶圆和所述第一设备晶圆之间；
将第二设备晶圆堆叠到所述第一设备晶圆，所述第二设备晶圆具有多个第二裸片；以及
在所述第二设备晶圆中形成多个第二消融结构，每对相邻的第二裸片由所述多个第二消融结构中的一者分离。


18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述多个第二消融结构中的每一者穿过所述第二设备晶圆的一部分延伸。


19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述多个第二消融结构中的每一者具有不大于所述第二设备晶圆的厚度的一半的深度。


20.根据权利要求18或19所述的方法，还包括：
在所述多个第二消融结构形成之前，在所述第二设备晶圆上形成第二保护层；以及
在所述多个第二消融结构形成之后，移除所述第二保护层。


21.根据权利要求17-19中的任一项所述的方法，还包括：
在所述结构中形成多个第一消融结构，所述多个第一消融结构中的每一者穿过所述载体晶圆的一部分、所述第一设备晶圆和所述粘附层延伸。


22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述多个第一消融结构中的每一者具有在所述载体晶圆内部的具有不大于所述载体晶圆的厚度的一半的深度的一部分。


23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第一设备晶圆包括多个第一裸片，每对相邻的第一裸片由所述多个第一消融结构中的一者分离。


24.根据权利要求22或23所述的方法，其中，通过激光切槽或机械锯切来形成所述多个第一消融结构。


25.根据权利要求24所述的方法，其中，根据所述多个第一消融结构在所述第二设备晶圆中形成所述多个第二消融结构，其中所述多个第二消融结构的横截面的至少大部分当覆盖具有所述多个第一消融结构的横截面的所述载体晶圆的横截面和具有所述多个第二消融结构的横截面的所述第二设备晶圆的横截面时，与所述多个第一消融结构的横截面重叠。


26.根据权利要求25所述的方法，还包括：
在所述多个第一消融结构形成之前，在所述结构上形成第一保护层；以及
在所述多个第一消融结构形成之后，移除所述第一保护层。


2...

【专利技术属性】
技术研发人员：何家兰，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42