【技术实现步骤摘要】
本专利技术实施例涉及半导体封装，尤其涉及一种封装结构以及封装方法。
技术介绍
1、三维集成电路(three-dimensional integrated circuit，3d ic)是利用先进的芯片堆叠技术制备而成，将具不同功能的芯片堆叠成具有三维结构的集成电路。相较于二维结构的集成电路，三维集成电路的堆叠技术不仅可使三维集成电路信号传递路径缩短，还可以使三维集成电路的运行速度加快，从而满足半导体器件更高性能、更小尺寸、更低功耗以及更多功能的需求。
2、其中，混合键合(hybrid bonding)是一种将封装结构/芯片上的金属电极和电介质绝缘层同时键合的技术，省去了微凸点(μbump)，能够进一步缩小键合的互连节距。因此，利用混合键合技术可以实现高密度的集成，其在3d封装中起到不可替代的作用。
3、但是，目前晶圆之间键合的可靠性和封装良率有待提升。
技术实现思路
1、本专利技术实施例解决的问题是提供一种封装结构以及封装方法，提高晶圆之间键合的可靠性和封装结构的性能，提升了产品良率。
2、为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种封装结构，包括：多个晶圆，包括第一晶圆和第二晶圆；每个晶圆包括基底和位于基底上的介质层，介质层露出的表面为键合面；晶圆包括键合区，键合区包括第一区域和环绕第一区域的第二区域；介质层中形成有电路结构层，电路结构层仅位于第一区域；第一晶圆和第二晶圆的键合面之间相对设置并键合，且第一晶圆位于第二晶圆上；凹槽，位于第二区域且贯穿第
3、可选的，凹槽贯穿第一晶圆、以及第二晶圆的介质层和部分厚度基底。
4、可选的，凹槽贯穿第二晶圆的基底的深度为2μm至100μm。
5、可选的，凹槽为环绕第一区域的环形凹槽。
6、可选的，凹槽的开口宽度为0.2mm至1mm。
7、可选的，第一区域中形成有有效裸片；凹槽与有效裸片之间的距离为0.2mm至1mm。
8、可选的，沿平行于键合面的方向，凹槽与晶圆边缘之间的距离为2.8mm至3.8mm。
9、可选的，阻挡结构为烧结体结构。
10、可选的，阻挡结构包括：底部阻挡层，填充于凹槽的底部内，且底部阻挡层的顶面低于第一晶圆背面；顶部阻挡层，位于底部阻挡层上且填充凹槽，底部阻挡层的机械强度大于顶部阻挡层的机械强度。
11、可选的，底部阻挡层中掺杂有韧性增强剂。
12、可选的，韧性增强剂包括金属粉末。
13、可选的，金属粉末包括铝粉。
14、可选的，晶圆与键合面相背的表面作为晶圆背面；沿垂直于键合面的方向，底部阻挡层的顶面位于键合面和第一晶圆背面之间。
15、可选的，底部阻挡层和顶部阻挡层均为烧结体结构。
16、可选的，阻挡结构的材料包括硅酸盐。
17、可选的，每个晶圆中，电路结构层包括后段互连结构层、位于后段互连结构层上的顶层互连线以及位于顶层互连线上的键合垫，键合垫与顶层互连线相接触。
18、相应的，本专利技术实施例还提供一种封装方法，包括：提供多个晶圆，包括第一晶圆和第二晶圆；每个晶圆包括基底和位于基底上的介质层，介质层露出的表面为键合面；晶圆包括键合区，键合区包括第一区域和环绕第一区域的第二区域；介质层中形成有电路结构层，电路结构层仅位于第一区域；实现第一晶圆和第二晶圆的键合面之间的键合，第一晶圆位于第二晶圆上；在第二区域形成贯穿第一晶圆和部分厚度第二晶圆的凹槽；在凹槽中填充阻挡结构。
19、可选的，晶圆与键合面相背的表面作为晶圆背面；封装方法还包括：在实现第一晶圆和第二晶圆的键合面之间的键合之后，且在形成凹槽之前，对第一晶圆背面进行第一背面减薄处理。
20、可选的，形成凹槽的步骤中，凹槽贯穿第一晶圆、以及第二晶圆的介质层和部分厚度基底。
21、可选的，凹槽为环绕第一区域的环形凹槽。
22、可选的，形成凹槽的步骤包括：在第一晶圆上形成硬掩膜层，硬掩膜中形成有位于第二区域的掩膜开口；以硬掩膜层为掩膜，刻蚀掩膜开口露出的第一晶圆和部分厚度第二晶圆，形成凹槽。
23、可选的，在形成凹槽的步骤中，凹槽的开口宽度为0.2mm至1mm。
24、可选的，第一区域中形成有有效裸片；在形成凹槽的步骤中，凹槽与有效裸片之间的距离为0.2mm至1mm。
25、可选的，在形成凹槽的步骤中，沿平行于键合面的方向，凹槽与晶圆边缘之间的距离为2.8mm至3.8mm。
26、可选的，阻挡结构为烧结体结构。
27、可选的，晶圆与键合面相背的表面作为晶圆背面；形成阻挡结构的步骤包括：在凹槽中形成底部阻挡层，底部阻挡层的顶面低于第一晶圆背面；在底部阻挡层上形成填充凹槽的顶部阻挡层，底部阻挡层的机械强度大于顶部阻挡层的机械强度。
28、可选的，形成底部阻挡层的步骤包括：在凹槽中形成纳米球溶液，纳米球溶液中掺杂有韧性增强剂；对纳米球溶液进行烧结处理，使纳米球聚集在一起形成底部阻挡层；形成顶部阻挡层的步骤包括：在底部阻挡层顶部上的凹槽中形成纳米球溶液；对纳米球溶液进行烧结处理，使纳米球聚集在一起形成顶部阻挡层。
29、可选的，韧性增强剂包括金属粉末。
30、可选的，金属粉末包括铝粉。
31、可选的，采用喷墨打印工艺，在凹槽中形成纳米球溶液。
32、可选的，对纳米球溶液进行烧结处理包括：对纳米球溶液进行预烧结处理；在进行预烧结处理之后，对纳米球溶液进行激光照射处理。
33、与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下优点：
34、本专利技术实施例提供的封装结构，电路结构层仅位于第一区域，封装结构中还设置有凹槽，位于第二区域且贯穿第一晶圆和部分厚度第二晶圆，凹槽内填充有阻挡结构，阻挡结构能够对工艺制程中在晶圆边缘产生的应力变化、键合界面松动以及缝隙起到阻挡的作用，从而阻挡晶圆边缘产生的应力变化、松动以及缝隙向第一区域内部延伸，进而降低晶圆的第一区域产生分层脱落等问题的风险，有利于提高晶圆之间键合的可靠性和封装结构的性能，提升产品良率。
35、本专利技术实施例提供的封装方法中，电路结构层仅位于第一区域，从而实现第一晶圆和第二晶圆的键合面之间的键合之后，能够在第二区域形成贯穿第一晶圆和部分厚度第二晶圆的凹槽，之后在凹槽中填充阻挡结构，阻挡结构能够对后续工艺制程中在晶圆边缘产生的应力变化、键合界面松动以及缝隙起到阻挡的作用，从而阻挡晶圆边缘产生的应力变化、松动以及缝隙向第一区域内部延伸，进而有利于降低晶圆的第一区域产生分层脱落等问题的几率，有利于提高晶圆之间键合的可靠性和封装结构的性能，提升了封装可靠性和封装良率。
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1.一种封装结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述凹槽贯穿第一晶圆、以及所述第二晶圆的介质层和部分厚度基底。
3.如权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述凹槽贯穿所述第二晶圆的基底的深度为2μm至100μm。
4.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述凹槽为环绕第一区域的环形凹槽。
5.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述凹槽的开口宽度为0.2mm至1mm。
6.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第一区域中形成有有效裸片；所述凹槽与所述有效裸片之间的距离为0.2mm至1mm。
7.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，沿平行于所述键合面的方向，所述凹槽与所述晶圆边缘之间的距离为2.8mm至3.8mm。
8.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述阻挡结构为烧结体结构。
9.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述阻挡结构包括：底部阻挡层，填充于所述凹槽的底部内，且所述底部阻挡层的顶面低于所述第一晶圆背面；顶部阻挡
10.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于，所述底部阻挡层中掺杂有韧性增强剂。
11.如权利要求10所述的封装结构，其特征在于，所述韧性增强剂包括金属粉末。
12.如权利要求11所述的封装结构，其特征在于，所述金属粉末包括铝粉。
13.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于，所述晶圆与键合面相背的表面作为晶圆背面；沿垂直于键合面的方向，所述底部阻挡层的顶面位于所述键合面和第一晶圆背面之间。
14.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于，所述底部阻挡层和顶部阻挡层均为烧结体结构。
15.如权利要求1至14任一项所述的封装结构，其特征在于，所述阻挡结构的材料包括硅酸盐。
16.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，每个晶圆中，所述电路结构层包括后段互连结构层、位于所述后段互连结构层上的顶层互连线以及位于所述顶层互连线上的键合垫，所述键合垫与所述顶层互连线相接触。
17.一种封装方法，其特征在于，包括：
18.如权利要求17所述的封装方法，其特征在于，所述晶圆与键合面相背的表面作为晶圆背面；所述封装方法还包括：在实现所述第一晶圆和第二晶圆的键合面之间的键合之后，且在形成所述凹槽之前，对所述第一晶圆背面进行第一背面减薄处理。
19.如权利要求17所述的封装方法，其特征在于，形成所述凹槽的步骤中，所述凹槽贯穿第一晶圆、以及所述第二晶圆的介质层和部分厚度基底。
20.如权利要求17所述的封装方法，其特征在于，所述凹槽为环绕第一区域的环形凹槽。
21.如权利要求17所述的封装方法，其特征在于，形成所述凹槽的步骤包括：在所述第一晶圆上形成硬掩膜层，所述硬掩膜中形成有位于所述第二区域的掩膜开口；以所述硬掩膜层为掩膜，刻蚀所述掩膜开口露出的所述第一晶圆和部分厚度第二晶圆，形成所述凹槽。
22.如权利要求17所述的封装方法，其特征在于，在形成所述凹槽的步骤中，所述凹槽的开口宽度为0.2mm至1mm。
23.如权利要求17所述的封装方法，其特征在于，所述第一区域中形成有有效裸片；在形成所述凹槽的步骤中，所述凹槽与所述有效裸片之间的距离为0.2mm至1mm。
24.如权利要求17所述的封装方法，其特征在于，在形成所述凹槽的步骤中，沿平行于所述键合面的方向，所述凹槽与所述晶圆边缘之间的距离为2.8mm至3.8mm。
25.如权利要求17所述的封装方法，其特征在于，所述阻挡结构为烧结体结构。
26.如权利要求17或25所述的封装方法，其特征在于，所述晶圆与键合面相背的表面作为晶圆背面；形成所述阻挡结构的步骤包括：在所述凹槽中形成底部阻挡层，所述底部阻挡层的顶面低于所述第一晶圆背面；
27.如权利要求26所述的封装方法，其特征在于，形成所述底部阻挡层的步骤包括：在所述凹槽中形成纳米球溶液，所述纳米球溶液中掺杂有韧性增强剂；
28.如权利要求27所述的封装方法，其特征在于，所述韧性增强剂包括金属粉末。
29.如权利要求28所述的封装方法，其特征在于，所述金属粉末包括铝粉。
30.如权利要求27所述的封装方法，其特征在于，采用喷墨打印工艺，在凹槽中形成纳米球溶液。
31.如权利要求27所述的封装方法，其特征在于，对纳米球溶液...
【技术特征摘要】
1.一种封装结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述凹槽贯穿第一晶圆、以及所述第二晶圆的介质层和部分厚度基底。
3.如权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述凹槽贯穿所述第二晶圆的基底的深度为2μm至100μm。
4.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述凹槽为环绕第一区域的环形凹槽。
5.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述凹槽的开口宽度为0.2mm至1mm。
6.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第一区域中形成有有效裸片；所述凹槽与所述有效裸片之间的距离为0.2mm至1mm。
7.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，沿平行于所述键合面的方向，所述凹槽与所述晶圆边缘之间的距离为2.8mm至3.8mm。
8.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述阻挡结构为烧结体结构。
9.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述阻挡结构包括：底部阻挡层，填充于所述凹槽的底部内，且所述底部阻挡层的顶面低于所述第一晶圆背面；顶部阻挡层，位于所述底部阻挡层上且填充所述凹槽，所述底部阻挡层的机械强度大于所述顶部阻挡层的机械强度。
10.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于，所述底部阻挡层中掺杂有韧性增强剂。
11.如权利要求10所述的封装结构，其特征在于，所述韧性增强剂包括金属粉末。
12.如权利要求11所述的封装结构，其特征在于，所述金属粉末包括铝粉。
13.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于，所述晶圆与键合面相背的表面作为晶圆背面；沿垂直于键合面的方向，所述底部阻挡层的顶面位于所述键合面和第一晶圆背面之间。
14.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于，所述底部阻挡层和顶部阻挡层均为烧结体结构。
15.如权利要求1至14任一项所述的封装结构，其特征在于，所述阻挡结构的材料包括硅酸盐。
16.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，每个晶圆中，所述电路结构层包括后段互连结构层、位于所述后段互连结构层上的顶层互连线以及位于所述顶层互连线上的键合垫，所述键合垫与所述顶层互连线相接触。
17.一种封装方法，其特征在于，包括：
18.如权利要求17所述的封装方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：隋凯，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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