多晶圆堆叠修边方法技术

本发明专利技术提供了一种多晶圆堆叠修边方法，对第i片晶圆切边、与第i‑1片晶圆键合减薄后，对堆叠的i片晶圆的边缘区域修边形成边缘良好的晶圆堆叠；之后填充底部填充层；底部填充层的存在使邻近的后续晶圆与堆叠的i片晶圆键合减薄后边缘产生的缺陷往外移，使邻近的后续晶圆的修边宽度设置较小，并为邻近的后续晶圆键合减薄时提供支撑，不至于减薄时劈裂；故对邻近第i片晶圆的后续晶圆的修边宽度不大于背面减薄后的第2片晶圆的边缘修边宽度,可去除邻近第i片晶圆的后续晶圆与堆叠的i片晶圆键合减薄后边缘产生的缺陷。W

【技术实现步骤摘要】
多晶圆堆叠修边方法
本专利技术属于集成电路制造
，具体涉及一种多晶圆堆叠修边方法。
技术介绍
在现有的一些半导体工艺中，例如3D-IC晶圆键合以及后续晶圆减薄流程中，为保证晶圆边缘的完整和光滑，需要对晶圆进行修边(Trim)处理。在对相邻的两片晶圆进行键合之前需要将其中一片晶圆进行第一次修边处理，接着相邻的两片晶圆键合，顶层的晶圆先研磨减薄，再采用酸刻蚀结合第二次修边工艺获得理想的边缘。在多晶圆堆叠工艺中，重复前面步骤，由于后续每次加入的位于顶层的晶圆研磨过程需要其底部有完整支撑，否则研磨过程边缘会碎，因此，对每次新加入的晶圆均需要修边，而且修边宽度越来越宽，必然使芯片有效面积的越来越少。同时随着对晶圆修边宽度不断增加，对机台控制能力要求更高。无论是从经济成本还是工艺难度上，传统的修边工艺都无法满足多片晶圆键合的修边需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多晶圆堆叠修边方法，减少晶圆修边宽度，提高晶圆有效面积。本专利技术提供一种多晶圆堆叠修边方法，包括：依次对第i片晶圆处理形成N片晶圆堆叠，N为大于1的自然数，2≤i≤N-1时，所述对第i片晶圆处理包括：步骤S1：对所述第i片晶圆的正面边缘区域修边，所述第i片晶圆修边后呈凸台状，包括基底部和从所述基底部延伸出的凸起部；所述凸起部与所述基底部形成第i片晶圆的顶部台阶；步骤S2：将所述第i片晶圆的所述凸起部面向所述第i-1片晶圆键合；步骤S3：对键合后的所述第i片晶圆的背面减薄，减薄的厚度至少为所述第i片晶圆修边后所述边缘区域剩余的厚度；步骤S4：对背面减薄后的所述第i片晶圆的边缘区域修边，厚度方向上修边至所述第1片晶圆以形成第i片晶圆的底部台阶，在垂直于厚度方向上修边宽度不大于背面减薄后的第2片晶圆的边缘修边宽度，以形成堆叠设置的具有底部台阶的i片晶圆；步骤S5：在所述第i片晶圆的底部台阶填充底部填充层形成堆叠的i片晶圆，所述底部填充层顶面不低于所述第i片晶圆顶面；其中，步骤S2中，i≥3时，所述第i片晶圆的所述凸起部所在的层的投影全部落在堆叠的i-1片晶圆所在的层上。进一步的，所述步骤S5还包括，填充底部填充层后通过修边去除部分宽度的所述底部填充层边缘。进一步的，对第i片晶圆处理还包括：步骤S11：对第i片晶圆执行步骤S1后、执行步骤S2之前，在所述第i片晶圆的顶部台阶填充顶部填充层，所述顶部填充层顶面不低于所述第i片晶圆的所述凸起部的顶面。进一步的，所述步骤S11还包括，填充顶部填充层后通过修边去除部分宽度的所述顶部填充层边缘。进一步的，步骤S5中，在所述第i片晶圆的底部台阶填充底部填充层，具体包括：旋涂所述底部填充层，所述底部填充层填充所述底部台阶并覆盖背面减薄后的所述第i片晶圆的上表面，在所述底部台阶处填充的所述底部填充层的顶面不低于背面减薄后的所述第i片晶圆的上表面；执行化学机械研磨工艺，去除位于背面减薄后的所述第i片晶圆上方的部分厚度或全部厚度的所述底部填充层并平坦化。进一步的，去除部分厚度的所述底部填充层时，步骤S2中，所述第i片晶圆的所述凸起部与所述第i-1片晶圆上方残留的所述底部填充层接触并键合；或者在所述第i-1片晶圆上方残留的所述底部填充层上形成介质层，所述第i片晶圆的所述凸起部与所述第i-1片晶圆上方的所述介质层接触并键合。进一步的，步骤S11中在所述第i片晶圆的顶部台阶填充所述顶部填充层，具体包括：旋涂所述顶部填充层，所述顶部填充层填充所述第i片晶圆的所述顶部台阶并覆盖所述第i片晶圆的所述凸起部，在所述顶部台阶处填充的所述顶部填充层的顶面不低于所述第i片晶圆的所述凸起部的顶面；执行化学机械研磨工艺，去除位于所述第i片晶圆的所述凸起部上方的部分厚度或全部厚度的所述顶部填充层并平坦化。进一步的，所述底部填充层和/或所述顶部填充层为光敏材料层。进一步的，步骤S2中，所述第i片晶圆的所述凸起部所在的层包括所述凸起部和环绕所述凸起部的所述顶部填充层。进一步的，步骤S2中，i≥3时，所述堆叠的i-1片晶圆所在的层包括堆叠设置的具有底部台阶的i-1片晶圆和填充于第i-1片晶圆的底部台阶的底部填充层。进一步的，i＝N时，对第N片晶圆处理依次执行所述步骤S1至所述步骤S4。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的多晶圆堆叠修边方法中，通过对第i片晶圆切边、与晶圆i-1键合减薄后，对堆叠的i片晶圆的边缘区域修边，晶圆i与晶圆i-1堆叠后能够形成边缘良好的晶圆堆叠；之后填充底部填充层并平坦化，一方面，底部填充层的存在使邻近第i片晶圆的后续晶圆与堆叠的i片晶圆键合减薄后边缘产生的缺陷往外移(向晶圆周边方向移)，能够使邻近第i片晶圆的后续晶圆的修边宽度可以设置较小；另一方面，底部填充层能够为邻近第i片晶圆的后续晶圆继续堆叠键合减薄时提供支撑，不至于减薄时劈裂；因此，对邻近第i片晶圆的后续晶圆的修边宽度不大于背面减薄后的第2片晶圆的边缘修边宽度,可去除邻近第i片晶圆的后续晶圆与堆叠的i片晶圆键合减薄后边缘产生的缺陷。Wdi≤Wd2,如此一来，所有晶圆处理过程中的修边均限制在Wd2的范围内，能够有效解决随着晶圆键合次数的增加、切边工艺次数的增加，边缘产生缺陷的地方逐次往内移(向晶圆圆心方向移)使晶圆有效面积不断减少的问题，且保证晶圆边缘的完整和光滑。进一步的，对第i片晶圆处理还包括：步骤S11：对第i片晶圆执行步骤S1后、执行步骤S2之前，在所述第i片晶圆的顶部台阶填充顶部填充层，通过填充顶部填充层将晶圆修边控制到更加小的范围内，更有效的减少晶圆修边宽度，提高晶圆有效面积。附图说明图1至图9为一种多晶圆堆叠修边方法各步骤示意图。图10为本专利技术实施例的相邻晶圆键合流程示意图。图11至图22为本专利技术实施例一的多晶圆堆叠修边方法各步骤示意图。图23至图38为本专利技术实施例二的多晶圆堆叠修边方法各步骤示意图。其中，附图标记如下：01-第1片晶圆；02-第2片晶圆；03-第3片晶圆；11-第1片晶圆；12-第2片晶圆；13-第3片晶圆；14-底部填充层；15-底部填充层；17-介质层；21-第1片晶圆；22-第2片晶圆；23-第3片晶圆；24-顶部填充层；25-底部填充层；26-顶部填充层；27-底部填充层；28-顶部填充层。具体实施方式如
技术介绍
所述，在多晶圆堆叠工艺中，对每次新加入的晶圆均需要修边，而且修边宽度越来越宽，必然使芯片有效面积的越来越少。具体的，如图1所示，对第2片晶圆02进行第一次修边处理，第一次修边的宽度为W1；接着，如图2所示，第2片晶圆02和第1片晶圆01键合；接着，如图3和图4所示，顶层的第2片晶圆02先研磨减薄，再湿法酸刻停在例如EPI层(外延层)，再用第二次修边修整酸刻以及洗边带来的边缘间隙，第二次修边区域为T01，第二次本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多晶圆堆叠修边方法，其特征在于，包括：/n依次对第i片晶圆处理形成N片晶圆堆叠，N为大于1的自然数，2≤i≤N-1时，所述对第i片晶圆处理包括：/n步骤S1：对所述第i片晶圆的正面边缘区域修边，所述第i片晶圆修边后呈凸台状，包括基底部和从所述基底部延伸出的凸起部；所述凸起部与所述基底部形成第i片晶圆的顶部台阶；/n步骤S2：将所述第i片晶圆的所述凸起部面向所述第i-1片晶圆键合；/n步骤S3：对键合后的所述第i片晶圆的背面减薄，减薄的厚度至少为所述第i片晶圆修边后所述边缘区域剩余的厚度；/n步骤S4：对背面减薄后的所述第i片晶圆的边缘区域修边，厚度方向上修边至所述第1片晶圆以形成第i片晶圆的底部台阶，在垂直于厚度方向上修边宽度不大于背面减薄后的第2片晶圆的边缘修边宽度，以形成堆叠设置的具有底部台阶的i片晶圆；/n步骤S5：在所述第i片晶圆的底部台阶填充底部填充层形成堆叠的i片晶圆，所述底部填充层顶面不低于所述第i片晶圆顶面；/n其中，步骤S2中，i≥3时，所述第i片晶圆的所述凸起部所在的层的投影全部落在堆叠的i-1片晶圆所在的层上。/n

【技术特征摘要】
1.一种多晶圆堆叠修边方法，其特征在于，包括：
依次对第i片晶圆处理形成N片晶圆堆叠，N为大于1的自然数，2≤i≤N-1时，所述对第i片晶圆处理包括：
步骤S1：对所述第i片晶圆的正面边缘区域修边，所述第i片晶圆修边后呈凸台状，包括基底部和从所述基底部延伸出的凸起部；所述凸起部与所述基底部形成第i片晶圆的顶部台阶；
步骤S2：将所述第i片晶圆的所述凸起部面向所述第i-1片晶圆键合；
步骤S3：对键合后的所述第i片晶圆的背面减薄，减薄的厚度至少为所述第i片晶圆修边后所述边缘区域剩余的厚度；
步骤S4：对背面减薄后的所述第i片晶圆的边缘区域修边，厚度方向上修边至所述第1片晶圆以形成第i片晶圆的底部台阶，在垂直于厚度方向上修边宽度不大于背面减薄后的第2片晶圆的边缘修边宽度，以形成堆叠设置的具有底部台阶的i片晶圆；
步骤S5：在所述第i片晶圆的底部台阶填充底部填充层形成堆叠的i片晶圆，所述底部填充层顶面不低于所述第i片晶圆顶面；
其中，步骤S2中，i≥3时，所述第i片晶圆的所述凸起部所在的层的投影全部落在堆叠的i-1片晶圆所在的层上。


2.如权利要求1所述的多晶圆堆叠修边方法，其特征在于，
所述步骤S5还包括，填充底部填充层后通过修边去除部分宽度的所述底部填充层边缘。


3.如权利要求1所述的多晶圆堆叠修边方法，其特征在于，
对第i片晶圆处理还包括：
步骤S11：对第i片晶圆执行步骤S1后、执行步骤S2之前，在所述第i片晶圆的顶部台阶填充顶部填充层，所述顶部填充层顶面不低于所述第i片晶圆的所述凸起部的顶面。


4.如权利要求3所述的多晶圆堆叠修边方法，其特征在于，所述步骤S11还包括，填充顶部填充层后通过修边去除部分宽度的所述顶部填充层边缘。


5.如权利要求1所述的多晶圆堆叠修边方法，其特征在于，
步骤S5中，在所述第i片晶圆的底部台阶填充底部填充层，具体包括：
旋涂所述底部...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶国梁，刘天建，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42