晶圓級芯片封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種晶圓級封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 晶圓級封裝（WaferLevelPackaging,WLP)是芯片封裝方式的一種，是整片晶圓 生產(chǎn)完成后，直接在晶圓上進(jìn)行封裝和測試，完成之后才切割制成單顆芯片，不須經(jīng)過打線 或填膠。晶圓級封裝具有封裝尺寸小和封裝后電性能優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)，晶圓級封裝還容易與晶 圓制造和芯片組裝兼容，簡化晶圓制造到產(chǎn)品出貨的過程，降低整體生產(chǎn)成本。
[0003] 但是實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，晶圓級封裝結(jié)構(gòu)中使用的低溫氧化物層易脫落。
[0004] 因此，需要對晶圓級封裝方法進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的問題是提供一種晶圓級芯片封裝方法，可以防止或者減輕低溫氧 化物層易脫落的問題。
[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種晶圓級芯片封裝方法，包括：
[0007] 提供晶圓和基底，所述晶圓具有第一表面和第-表面，所述晶圓的第一表面具有 導(dǎo)電結(jié)構(gòu)；
[0008] 將所述晶圓的第一表面與所述基底粘結(jié)；
[0009] 沿所述晶圓的第二表面，在所述晶圓內(nèi)形成溝槽；
[0010] 對所述晶圓和基底進(jìn)行烘烤，所述烘烤的溫度為第一溫度；
[0011] 烘烤之后，在所述晶圓第二表面以及溝槽內(nèi)形成低溫氧化物層，形成所述低溫氧 化物層的溫度為第二溫度，所述第二溫度小于第一溫度。
[0012] 可選的，所述晶圓級芯片封裝方法還包括：在烘烤之后、形成低溫氧化物層之前， 清洗所述晶圓的第二表面和溝槽側(cè)壁和底部。
[0013] 可選的，所述清洗采用臭氧水、稀釋的氫氟酸或者丙酮進(jìn)行。
[0014] 可選的，所述晶圓的第一表面與所述基底粘結(jié)采用環(huán)氧樹脂（Epoxy)、聚酰亞胺 (PI)、苯環(huán)丁烯或者聚苯惡唑進(jìn)行。
[0015] 可選的，所述第一溫度小于或者等于200°C。 _6] 可選的，所述低溫氧化物層的厚度為1〇〇〇A~20000A。
[0017] 可選的，所述低溫氧化物層采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法形成。
[0018] 可選的，所述低溫氧化物層的形成工藝包括：調(diào)整反應(yīng)腔體的氣壓為3~4t〇rr， 溫度為170~200°C，向反應(yīng)腔體內(nèi)通入TE0S和02或是TE0S和03，所述TE0S的流量為 1000 ~1500sccm，02 或 03 的流量為 2500 ~3200sccm。
[0019] 可選的，所述晶圓級芯片封裝方法還包括：
[0020] 去除所述溝槽底部的低溫氧化物層，露出所述晶圓第一表面的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)；
[0021] 在所述低溫氧化物層上、所述溝槽的側(cè)壁和底部形成金屬互連線層；
[0022] 在所述金屬互連線層上形成焊盤，所述金屬互連線層與所述焊盤電連接；
[0023] 在所述金屬互連線層層和所述焊盤上形成鈍化層；
[0024] 在所述鈍化層內(nèi)形成開口，所述開口暴露出所述焊盤；
[0025] 在所述開口中的焊盤上形成焊球。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0027] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的晶圓級封裝方法，在形成低溫氧化物層之前，先對采用 粘膠劑粘合的晶圓和基底進(jìn)行烘烤，使膠粘劑中的易揮發(fā)性氣體釋放出來，之后再進(jìn)行低 溫氧化物層的沉積工藝。因此，能夠避免因?yàn)槟z粘劑中的易揮發(fā)性氣體的釋放對低溫氧化 物層與晶圓表面的粘附性能的影響，進(jìn)而解決所述低溫氧化物層從晶圓表面剝離的問題。
[0028] 進(jìn)一步地，所述低溫氧化物層的沉積工藝的溫度設(shè)定在低于對晶圓和基底進(jìn)行烘 烤的溫度，這樣在進(jìn)行低溫氧化物層的沉積工藝時就不會有揮發(fā)性氣體從膠粘劑中釋放出 來，避免所述易揮發(fā)性氣體的釋放對低溫氧化物層與晶圓表面的粘附性能的不利影響。
[0029] 而且，在烘烤之后，本發(fā)明實(shí)施例還對待形成低溫氧化物層的表面進(jìn)行清洗去除 附著在晶圓表面的氣體，更進(jìn)一步加強(qiáng)低溫氧化物層與所述晶圓之間的結(jié)合力。
【附圖說明】
[0030] 為了更完整地理解本公開以及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在結(jié)合附圖參考以下描述，除非指明，否 則不同附圖中的相應(yīng)標(biāo)記和符號一般表示相應(yīng)的部分。繪制附圖是為了清晰地示出本公開 內(nèi)容的實(shí)施方式的有關(guān)方面，而未必是按照比例繪制的。
[0031] 圖1是本發(fā)明的一個實(shí)施例的晶圓級芯片封裝方法的流程示意圖；
[0032] 圖2至圖8是本發(fā)明實(shí)施例的晶圓級芯片封裝方法的中間結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 現(xiàn)有晶圓級封裝方法中，需要先在半導(dǎo)體晶圓表面形成一層低溫氧化物層作為隔 離層，以將晶圓與后續(xù)在所述半導(dǎo)體晶圓表面形成的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)隔離開來。然而在實(shí)際制造 過程中發(fā)現(xiàn)，采用現(xiàn)有工藝在所述半導(dǎo)體晶圓表面形成的隔離層與半導(dǎo)體晶圓的結(jié)合強(qiáng)度 較差，經(jīng)常會出現(xiàn)隔離層從半導(dǎo)體晶圓剝落的現(xiàn)象，其嚴(yán)重降低了封裝后形成的半導(dǎo)體器 件的穩(wěn)定性。
[0034] 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，造成現(xiàn)有的晶圓級芯片封裝方法中，位于晶圓表面的低溫氧化物層 易剝落的原因?yàn)椋?br>[0035] 現(xiàn)有晶圓級芯片封裝方法中，用來粘接晶圓和基板的膠粘劑一般為有機(jī)膠粘劑， 比如：環(huán)氧樹脂膠粘劑，后續(xù)工藝可能導(dǎo)致其中的揮發(fā)性氣體從膠粘劑中釋放出來，影響低 溫氧化物層在晶圓表面的附著性能，甚至導(dǎo)致其從晶圓表面剝落。
[0036] 為此，本發(fā)明提供一種新的晶圓級芯片封裝方法，所述方法在形成低溫氧化物層 之前，先對晶圓和基底進(jìn)行烘烤，使膠粘劑中的易揮發(fā)性氣體釋放出來，并清洗去除附著在 晶圓表面的氣體，之后再進(jìn)行低溫氧化物層的沉積工藝，這樣就能改善所述低溫氧化物層 與晶圓的粘附性能，避免因膠粘劑中釋放出來的氣體而導(dǎo)致其從晶圓表面剝離。
[0037] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。
[0038] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種晶圓級芯片封裝方法，圖1給出本發(fā)明實(shí)施例的晶圓級芯 片封裝方法的流程示意圖，圖2至圖8是本發(fā)明實(shí)施例的晶圓級芯片封裝方法的中間結(jié)構(gòu) 的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，下面結(jié)合圖1和圖2至圖8加以詳細(xì)說明。
[0039] 請參考圖1和圖2,在S101中，提供晶圓100和基底200,所述晶圓100具有第一 表面100A和相對第一表面設(shè)置的第二表面100B。在S102中，采用膠粘劑300將所述晶圓 100的第一表面100A所述基底200粘接。
[0040] 晶圓100中可以形成有多個芯片單元，芯片單元之間可具有切割道，每個芯片單 元經(jīng)過封裝和切割之后可以形成單個芯片，在沿第一表面100A上還形成有導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所述 導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可以使所述晶圓100中形成的半導(dǎo)體器件電連接。在本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體晶 圓100為硅晶圓，其中具有多個圖像傳感器芯片單元。
[0041] 本實(shí)施例中，第一表面100A為晶圓100的有源面，第二表面100B為晶圓100的背 面。
[0042] 在一些實(shí)施例中，所述晶圓100的第二表面可以是經(jīng)過對原始晶圓減薄的表面。
[0043] 在本發(fā)明的本實(shí)施例中，膠粘劑300的材料可以是環(huán)氧樹脂（Epoxy)、聚酰亞胺 (PI)、苯環(huán)丁烯、聚苯惡唑等有機(jī)材料。雖然有機(jī)膠粘劑相對于無機(jī)膠粘劑而言，耐熱溫度 較低，但是有機(jī)膠粘劑具有粘著速度快、不影響粘接結(jié)構(gòu)、易拆除、成本低和粘接強(qiáng)度高等 特點(diǎn)，因此，在本發(fā)明的本實(shí)施例中，采用有機(jī)膠粘劑將晶圓100的第一表面100A與基板 200粘接在一起。具體的，膠粘劑300為環(huán)氧樹脂。
[0044] 由于本實(shí)施例的晶圓100中，芯片單元為圖像傳感器芯片單元，因此，晶圓100的 第一表面100A上制作有感光陣列單元。此時，基板200需要具有透光性能，以保證光線能 夠照射到圖像傳感器芯片單元中的感光陣列單元。所以本實(shí)施例中，基板200可以選用玻 璃基板，因?yàn)椴ＡЩ寰哂辛己玫耐腹庑阅堋?br>[0045] 請參考圖1和圖3,在S103中，在所述晶圓100的第二表面100B上形成溝槽（TSV) 400。所述溝槽400與所述半導(dǎo)體晶圓100第一表面的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)位置對應(yīng)。
[0046] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述溝槽400的形成工藝為：在所述晶圓100的第二表面 100B上形成圖形化的掩膜層500,所述圖形化的掩膜層500定義出需要形成溝槽400的位 置；以所述圖形化的掩膜層500為掩膜，采用各向異性的干法刻蝕工藝刻蝕所述晶圓100， 在所述晶圓100內(nèi)形成溝槽400。所述掩膜層500的材料為光刻膠或氮化硅。這些步驟均 為本領(lǐng)域技術(shù)成熟技術(shù)，在此不再贅述。
[0047] 請參考圖1和圖4,去除所述掩膜層500。所述掩膜層500的去除工藝為灰化或者 濕法刻蝕。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述掩膜層500采用第一試劑進(jìn)行濕法刻蝕去除。在另 外的實(shí)施例中，所述掩膜層500也可以采用灰化加濕法刻蝕的方法去除：首先采用灰化工 藝去除部分光刻膠層，然后采用濕法刻蝕工藝去除剩余的光刻膠層。所述第一試劑可以為 臭氧水、稀釋的氫氟酸、丙酮，或者其他任何適用于濕法刻蝕工藝的試劑。在本發(fā)明的實(shí)施 例中，所述第一試劑選用丙酮。
[0048] 請繼續(xù)參考圖4,在S104中，去除所述掩膜層500后，對所述結(jié)構(gòu)進(jìn)行烘烤。由于 膠粘劑300的材料是環(huán)氧樹脂（Epoxy)、聚酰亞胺（PI)、苯環(huán)丁烯、聚苯惡唑等有機(jī)材料，受 熱容易產(chǎn)生較多的含硫、碳、氟、氫等成分的揮發(fā)性氣體，對其進(jìn)行烘烤可以使其中的揮發(fā) 性氣體釋放出來，從而避免后續(xù)形成隔離層時因其釋放影響所述隔離層在晶圓100的第二 表面100B的附著性能，甚至導(dǎo)致所述隔離層從晶圓表面剝落。
[0049] 所述烘烤工藝具體包括：將圖4所示的結(jié)構(gòu)放進(jìn)恒溫烘箱進(jìn)行烘烤，烘箱溫度設(shè) 定為第一溫度。在本實(shí)施例中，所述烘烤在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下進(jìn)行。這里需要注意的是，本實(shí)施 例中是采用有機(jī)膠粘劑將晶圓100的第一表面100A與基板200粘接在一起，具體的，所述 有機(jī)膠粘劑可以為環(huán)氧樹脂膠粘劑，其耐熱溫度較低，因此所述烘烤工藝的溫度設(shè)置不能 太高。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述烘烤的第一溫度小于或者等