晶圆切割方法技术

本发明专利技术提供了一种晶圆切割方法，首先从采用第一激光切割工艺沿器件晶圆的表面向下开槽，形成横向宽度较大的第一凹槽，然后刻蚀器件晶圆的表面，去除形成第一凹槽时产生并附着在器件晶圆的表面的颗粒物，然后平坦化器件晶圆的表面，保证器件晶圆的表面的洁净度和平整度，之后采用第二激光切割工艺沿第一凹槽的底面向下开槽，形成连通第一凹槽的且横向宽度较小的第二凹槽，此时，第二激光切割工艺产生的颗粒物仅会堆积在第一凹槽和第二凹槽内，不会影响器件晶圆的表面的洁净度和平整度，保证切割后产生的单个芯片的表面的洁净度和平整度，可提高混合键合工艺的键合效果。可提高混合键合工艺的键合效果。可提高混合键合工艺的键合效果。

【技术实现步骤摘要】
晶圆切割方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种晶圆切割方法。

技术介绍

[0002]随着半导体技术进入后摩尔时代，为满足高集成度和高性能的需求，芯片结构向着三维方向发展。其中，通过键合技术实现“异质混合”是“超摩尔定律”的重要技术之一，键合工艺能够将不同工艺节点制程的芯片进行高密度的互连，实现更小尺寸、更高性能和更低功耗的系统级集成。现有的键合方式通常有晶圆与晶圆的键合(W2W)、芯片与芯片的键合(C2C)和芯片与晶圆的键合(C2W)。由于C2W可以剔除不良芯片且产率较高，因此受到全球半导体巨头的青睐。
[0003]C2W可以利用单纯的金属键合工艺或键合强度更高的混合键合工艺来实现，由于混合键合技术具有更高的I/O连接密度及更好的散热性能，从而得到了广泛的应用，混合键合技术对芯片表面的洁净度和平整度要求极高。
[0004]目前对晶圆切割方式主要包括：刀轮切割方式、激光切割方式和等离子切割方式等，然而刀轮切割方式破坏性大，容易导致晶圆中的介质层碎裂产生蹦口或分层，影响芯片性能，且刀轮形成的切割道的横向宽度较大，不利于芯片微缩，切割产生的颗粒物会影响芯片表面的洁净度和平整度；激光切割方式形成的切割道的横向宽度较小，但是会导致材料的热重熔现象，即使在晶圆的表面盖上保护胶，熔渣作为颗粒物也会堆积在槽口周围；等离子切割方式应用面较窄，刻蚀剂的选择难度较大，且刻蚀产生的副产物也会附着在芯片的表面。因此，目前的晶圆切割方式各有优劣，但均无法保证芯片表面的洁净度和平整度，进而导致混合键合效果不佳。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种晶圆切割方法，能够保证芯片表面的洁净度，提高键合键合效果。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种晶圆切割方法，包括：
[0007]提供用于进行混合键合的器件晶圆；
[0008]采用第一激光切割工艺沿所述器件晶圆的表面向下开槽，形成从所述器件晶圆的表面延伸至所述器件晶圆内的第一凹槽；
[0009]刻蚀以去除所述器件晶圆的表面上的颗粒物；
[0010]平坦化所述器件晶圆的表面；以及，
[0011]采用第二激光切割工艺沿所述第一凹槽的底面向下开槽，形成连通所述第一凹槽的第二凹槽，且所述第一凹槽的横向宽度大于所述第二凹槽的横向宽度。
[0012]可选的，所述第一激光切割工艺的激光的线宽大于所述第二激光切割工艺的激光的线宽，以使所述第一凹槽的横向宽度大于所述第二凹槽的横向宽度。
[0013]可选的，所述第一凹槽的横向宽度为10微米
‑
30微米；和/或，所述第二凹槽的宽度
为8微米
‑
20微米。
[0014]可选的，所述第一激光切割工艺的激光的能量小于所述第二激光切割工艺的激光的能量，以使所述第一凹槽的深度小于所述第二凹槽的深度。
[0015]可选的，采用湿法刻蚀工艺刻蚀以去除所述器件晶圆表面上的颗粒物，且所述湿法刻蚀工艺刻蚀所述颗粒物的速率大于刻蚀所述器件晶圆的表面的材料的速率。
[0016]可选的，所述器件晶圆包括衬底、互联结构层及混合键合层，所述互联结构层覆盖所述衬底的正面，所述混合键合层覆盖所述互联结构层，沿所述器件晶圆的表面向下开槽时，是沿所述混合键合层的表面向下开槽。
[0017]可选的，所述第一凹槽和所述第二凹槽至少共同贯穿所述混合键合层及所述互联结构层。
[0018]可选的，所述第一凹槽及所述第二凹槽共同贯穿所述器件晶圆并构成切割道。
[0019]可选的，所述第二凹槽从所述第一凹槽的底面并延伸至所述衬底内，形成所述第二凹槽之后，还包括：
[0020]沿所述第二凹槽的底面向下开槽，形成连通所述第二凹槽的第三凹槽，所述第一凹槽、所述第二凹槽及所述第三凹槽共同贯穿所述器件晶圆并构成切割道。
[0021]可选的，所述器件晶圆包括衬底、互联结构层及混合键合层，所述互联结构层覆盖所述衬底的正面，所述混合键合层覆盖所述衬底的背面，所述互联结构层中具有贯穿的第四凹槽，沿所述器件晶圆的表面向下开槽时，是沿所述混合键合层的表面向下开槽。
[0022]可选的，所述第一凹槽和所述第二凹槽至少共同贯穿所述混合键合层。
[0023]可选的，所述第一凹槽及所述第二凹槽共同贯穿所述混合键合层及所述衬底后与所述第四凹槽连通，第一凹槽、所述第二凹槽及所述第四凹槽共同贯穿所述器件晶圆并构成切割道。
[0024]可选的，所述第二凹槽从所述第一凹槽的底面并延伸至所述衬底内，形成所述第二凹槽之后，还包括：
[0025]沿所述第二凹槽的底面向下开槽，形成连通所述第二凹槽和所述第四凹槽的第三凹槽，所述第一凹槽、所述第二凹槽、所述第三凹槽及所述第四凹槽共同贯穿所述器件晶圆并构成切割道。
[0026]可选的，采用等离子体刻蚀工艺或刀轮切割工艺形成所述第三凹槽。
[0027]在本专利技术提供的晶圆切割方法中，首先从采用第一激光切割工艺沿器件晶圆的表面向下开槽，形成横向宽度较大的第一凹槽，然后刻蚀所述器件晶圆的表面，去除形成所述第一凹槽时产生并附着在所述器件晶圆的表面的颗粒物，然后平坦化所述器件晶圆的表面，保证所述器件晶圆的表面的洁净度和平整度，之后采用第二激光切割工艺沿所述第一凹槽的底面向下开槽，形成连通所述第一凹槽的且横向宽度较小的第二凹槽，此时，所述第二激光切割工艺产生的颗粒物仅会堆积在所述第一凹槽和所述第二凹槽内，不会影响所述器件晶圆的表面的洁净度和平整度，保证切割后产生的单个芯片的表面的洁净度和平整度，可提高混合键合工艺的键合效果。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例一提供的晶圆切割方法的流程图；
[0029]图2a～图2f为本专利技术实施例一提供的晶圆切割方法的相应步骤对应的结构示意图；
[0030]图3为本专利技术实施例二提供的切割道的示意图；
[0031]图4a为本专利技术实施例三提供的器件晶圆的示意图；
[0032]图4b为本专利技术实施例三提供的切割道的示意图；
[0033]图5为本专利技术实施例四提供的切割道的示意图；
[0034]其中，附图标记为：
[0035]100
‑
衬底；100a
‑
衬底的正面；100b
‑
衬底的背面；110
‑
互联结构层；111
‑
介质层；112
‑
互联结构；120
‑
混合键合层；121
‑
绝缘键合层；122
‑
导电键合垫；200
‑
切割道；200
‑
切割道；201
‑
第一凹槽；202
‑
第二凹槽；203
‑
第三凹槽；204
‑
第四凹槽；
[0036]h1
‑
第一凹槽的横向宽度；h2
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆切割方法，其特征在于，包括：提供用于进行混合键合的器件晶圆；采用第一激光切割工艺沿所述器件晶圆的表面向下开槽，形成从所述器件晶圆的表面延伸至所述器件晶圆内的第一凹槽；刻蚀以去除所述器件晶圆的表面上的颗粒物；平坦化所述器件晶圆的表面；以及，采用第二激光切割工艺沿所述第一凹槽的底面向下开槽，形成连通所述第一凹槽的第二凹槽，且所述第一凹槽的横向宽度大于所述第二凹槽的横向宽度。2.如权利要求1所述的晶圆切割方法，其特征在于，所述第一激光切割工艺的激光的线宽大于所述第二激光切割工艺的激光的线宽，以使所述第一凹槽的横向宽度大于所述第二凹槽的横向宽度。3.如权利要求1或2所述的晶圆切割方法，其特征在于，所述第一凹槽的横向宽度为10微米
‑
30微米；和/或，所述第二凹槽的宽度为8微米
‑
20微米。4.如权利要求1所述的晶圆切割方法，其特征在于，所述第一激光切割工艺的激光的能量小于所述第二激光切割工艺的激光的能量，以使所述第一凹槽的深度小于所述第二凹槽的深度。5.如权利要求1所述的晶圆切割方法，其特征在于，采用湿法刻蚀工艺刻蚀以去除所述器件晶圆表面上的颗粒物，且所述湿法刻蚀工艺刻蚀所述颗粒物的速率大于刻蚀所述器件晶圆的表面的材料的速率。6.如权利要求1所述的晶圆切割方法，其特征在于，所述器件晶圆包括衬底、互联结构层及混合键合层，所述互联结构层覆盖所述衬底的正面，所述混合键合层覆盖所述互联结构层，沿所述器件晶圆的表面向下开槽时，是沿所述混合键合层的表面向下开槽。7.如权利要求6所述的晶圆切割方法，其特征在于，所述第一凹槽和所述第二凹槽至少共同贯穿...

【专利技术属性】
技术研发人员：田应超，
申请(专利权)人：湖北三维半导体集成制造创新中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：