專利名稱：晶圓堆疊制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶圓堆疊制作方法，具體涉及一種在堆疊晶圓的狀態(tài)下實(shí)施晶背 研磨工序而簡(jiǎn)化晶圓堆疊制作工序并減少制造費(fèi)用的晶圓堆疊制作方法。
背景技術(shù)：
最近，隨著電子產(chǎn)品的高性能化及小型化需求越來越多，有關(guān)半導(dǎo)體封裝及其制 造方法的研究也越來越多，特別是，正在積極研究有關(guān)在晶圓級(jí)垂直堆疊若干個(gè)晶圓的晶 圓級(jí)封裝技術(shù)或者晶圓堆疊制作技術(shù)的研究。上述晶圓堆疊制作工序?qū)⒍询B厚度為大約50μπι 60μπι左右的晶圓。此時(shí)，通 過晶背研磨(back grinding)工序調(diào)整晶圓的厚度。

圖1至圖3圖示了現(xiàn)有晶圓堆疊制作工序。圖1為即將堆疊的晶圓的斜視圖。圖1所示晶圓(10)是實(shí)施晶背研磨工序之前 的晶圓(10)，前面(11)形成了集成電路(未圖示)。晶背研磨工序研磨還沒有形成集成電 路的晶圓的后面(12)，實(shí)施該工序可以使晶圓(10)的厚度變薄。晶圓(10)的厚度變薄時(shí)， 很多時(shí)候會(huì)發(fā)生晶圓(10)卷起或者晶圓(10)斷裂的現(xiàn)象。因此，實(shí)施晶背研磨工序時(shí)，需 要在晶圓(10)粘附支撐部件(14)。圖2為粘附膠帶(13)的晶圓(10)的斜視圖。膠帶(13)是將支撐部件(14)粘貼 到晶圓(10)的粘合工具，其粘貼到形成集成電路的晶圓的上面(11)。圖3為粘貼支撐部件(14)的晶圓(10)的斜視圖。支撐部件(14)是指實(shí)施晶背 研磨工序的過程中支撐晶圓(10)的部分。本發(fā)明采用虛擬硅晶片(dummy silicon wafer) 或者玻璃晶片(glass wafer)等作為支撐部件(14)。完成晶圓(10)的晶背研磨工序之后，從晶圓(10)去除支撐部件(14)。此時(shí)，從晶 圓(10)去除膠帶(13)就可以去除支撐部件(14)。去除膠帶(13)時(shí)，可以通過UV或者加 熱完成。然后，堆疊已經(jīng)去除膠帶(13)和支撐部件(14)的晶圓(10)而形成晶圓堆疊?？墒牵鲜霈F(xiàn)有晶圓堆疊形成過程需要對(duì)于晶圓(10)實(shí)施單獨(dú)的晶背研磨工序。 在此過程中，需要粘貼和去除膠帶(13)和支撐部件(14)。所以，晶圓堆疊制作過程復(fù)雜，制 作費(fèi)用高。堆疊晶圓(10)的數(shù)量越多，上述弊端也越嚴(yán)重。進(jìn)一步，從晶圓(10)去除膠帶(13)的過程中使用的UV或者熱會(huì)損壞形成于晶圓的集成電路。發(fā)明技術(shù)問題的公開為了解決以上問題，本發(fā)明在堆疊晶圓的狀態(tài)下實(shí)施晶圓晶背研磨工序，以使分 布在下部的晶圓起到支撐部件的作用，從而簡(jiǎn)化晶圓堆疊的制作工序，降低制作費(fèi)用，并防 止去除現(xiàn)有支撐部件時(shí)發(fā)生的集成電路損壞。技術(shù)方案本發(fā)明晶圓堆疊制作方法是在基片上堆疊若干個(gè)分片而制作晶圓堆疊的方法，包 括以下步驟
(a)制備前面上形成活性層的基片和分片且在形成于所述基片的活性層上形成凸 塊的步驟；(b)堆疊所述分片時(shí)使所述分片的前面朝向所述基片的前面的步驟；(c)研磨所述分片的后面使所述分片的厚度變薄的步驟；(d)在所述分片的后面形成凸塊的步驟；(e) 1次以上反復(fù)實(shí)施所述步驟(b)至步驟(d)的步驟。所述步驟(a)可以進(jìn)一步包括形成于所述分片的活性層上形成凸塊的步驟。所述步驟(c)實(shí)施研磨時(shí)，優(yōu)選地，使所述分片的厚度達(dá)到1 μ m至20 μ m。本發(fā)明晶圓堆疊制作方法可以進(jìn)一步包括實(shí)施所述步驟(e)之后研磨所述基片 后面的(f)步驟和在所述基片形成貫通電極的(g)步驟。所述步驟(f)實(shí)施研磨時(shí)，優(yōu)選地，使所述基片的厚度達(dá)到30 μ m至100 μ m。有益效果本發(fā)明晶圓堆疊制作方法在堆疊晶圓的狀態(tài)下實(shí)施晶背研磨工序而簡(jiǎn)化晶圓堆 疊制作工序，從而使置于下部的晶圓起到支撐部件的作用，簡(jiǎn)化晶圓堆疊的制作工序，減少 制作費(fèi)用，防止去除現(xiàn)有支撐部件的過程中可能會(huì)發(fā)生的集成電路損壞。附圖簡(jiǎn)要說明圖1是現(xiàn)有晶圓堆疊制作工序中即將堆疊的晶圓的斜視圖。圖2是現(xiàn)有晶圓堆疊制作工序中粘貼膠帶的晶圓的斜視圖。圖3是現(xiàn)有晶圓堆疊制作工序中粘貼支撐部件的晶圓的斜視圖。圖4是本發(fā)明晶圓堆疊制作過程即將使用的晶圓的截面圖。圖5為活性層形成導(dǎo)通孔時(shí)截面圖。圖6是形成電介質(zhì)層的晶圓的截面圖。圖7是形成UBM層的晶圓的截面圖。圖8是對(duì)于光刻膠實(shí)施制圖的晶圓的截面圖。圖9是UBM層上形成凸塊的晶圓的截面圖。圖10是去除光刻膠的晶圓的截面圖。圖11是去除部分UBM層的晶圓的截面圖。圖12為堆疊2張晶圓時(shí)截面圖。圖13為堆疊2張晶圓時(shí)截面圖。圖14為研磨分片時(shí)截面圖。圖15為堆疊3張晶圓時(shí)截面圖。圖16為研磨基片的后面時(shí)截面圖。圖17為形成貫通電極時(shí)截面圖。圖18是圖示貫通電極和凸塊的接觸狀態(tài)的截面圖。附圖主要部分的符號(hào)說明20:晶圓21 前面 22:后面23 活性層24:導(dǎo)通孔 25:光刻膠 26 電介質(zhì)層 27 :UBM層28:光刻膠 29:凸塊 30 貫通電極 40 基片50 第1分片 60 第2分片
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式以下參考附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。圖4是圖示本發(fā)明晶圓堆疊制作過程中即將使用的晶圓的概略截面圖。圖4所示晶圓(20)是實(shí)施晶背研磨之前的晶圓(20)，厚度大約達(dá)到700 μ m。晶 圓(20)的前面(21)形成活性層(23)。此時(shí)，活性層(23)是指形成晶體管或者電容器等半 導(dǎo)體元器件的部分。附圖符號(hào)22是指與晶圓(20)的前面(21)相反的面后面(22)。圖5至圖11是圖示圖4中晶圓(20)的活性層(23)上形成所述凸塊(bump)的過 程的截面圖。圖5是活性層形成導(dǎo)通孔(24)時(shí)截面圖。導(dǎo)通孔(24)是通過采用光刻膠(25) 作為掩膜板實(shí)施的蝕刻工序形成。即，對(duì)于光刻膠(25)制圖，以使活性層(23)的上面露出 即將形成導(dǎo)通孔(24)的區(qū)域，并使用掩模板對(duì)于制圖的光刻膠(25)實(shí)施蝕刻工序而形成 導(dǎo)通孔(24)。形成導(dǎo)通孔(24)之后，去除光刻膠(25)。然后，如圖6所示，在活性層(23) 的上面形成由氧化硅(silicon oxide)等組成的電介質(zhì)層(26)。如圖7所示，在電介質(zhì)層(26)的上面形成UBM層(under bump metallurgy layer) (27)之后，如圖8所示，對(duì)于光刻膠(28)制圖，以使部分UBM層露出。然后，如圖9所示， 在已經(jīng)露出的UBM層(27)上形成凸塊(29)。形成凸塊(29)之后，如圖10所示，去除光刻 膠。繼而，如圖11所示，去除沒有形成凸塊(29)的區(qū)域的UBM層(27)。凸塊(29)的材質(zhì)可以采用鉛(Pb)、錫(Sn)、銀(Ag)及銅(Cu)中選擇的單一金屬 或者由兩種以上組成的合金。所述合金，例如，可以具備PbSruSnAg、SnAgCu等結(jié)構(gòu)。而且，如圖5至圖11圖示了截面呈四角形的凸塊(29)。當(dāng)然，根據(jù)凸塊的材質(zhì)等， 凸塊(29)可以呈橢圓形等各種形狀。圖12是圖示通過上述圖5至圖11所示過程堆疊2張晶圓時(shí)狀態(tài)的截面圖。如圖 12示意了凸塊(29)的截面呈圓形時(shí)情況。以下，將最下層晶圓稱作基片(40)，將置于所述 基片(40)的上部的晶圓稱作第1分片(50)。如圖12所示，堆疊2張晶圓時(shí)，堆疊實(shí)施晶背研磨之前的晶圓。堆疊時(shí)，要使第1 分片(50)的前面與基片(40)的前面面對(duì)著面，即，要使第1分片(150)的活性層(23)和 基片的活性層(23)面對(duì)著面。此時(shí)，堆疊時(shí)，優(yōu)選地，使基片(40)和形成于第1分片(50)的活性層(23)上的凸 塊(29)相互接觸。由于所述凸塊(29)相互接觸，如圖12所示，將凸塊(29)形成為多層結(jié) 構(gòu)時(shí)，可以提高傳達(dá)電能的性能，使堆疊晶圓過程更易于排列(alignment)晶圓。只是，如圖13所示，凸塊(29)可以形成為單層結(jié)構(gòu)。將凸塊(29)形成為單層結(jié) 構(gòu)時(shí)，只在某一個(gè)晶圓形成凸塊，而在另一個(gè)晶圓只形成墊片，從而在堆疊晶圓的過程中， 使凸塊(29)緊貼在墊片。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解活性層(23)上形成墊片 的方法，因此，在此不做出詳細(xì)的說明。如圖12或者圖13所示，堆疊晶圓之后研磨第1分片(50)的后面使分片(50)的 厚度變薄。此時(shí)，晶圓的后面指與形成活性層(23)的晶圓的前面相反的面。通常情況下，按照粗磨(course grinding)、細(xì)磨(fine grinding)和拋 光(polishing)的順序?qū)嵤┚A研磨。此時(shí)，可以通過化學(xué)及物理性拋光(chemical mechanical) > M ζ M (wet etching) > zF^tiM (dry etching)(dry
5polishing)等方法實(shí)施。圖14是圖示研磨第1分片(50)時(shí)狀態(tài)的截面圖。此時(shí)，為了防止在研磨過程中 的活性層(23)損壞，實(shí)施研磨時(shí)，優(yōu)選地，使實(shí)施研磨之后殘留的第1分片(50)的厚度大 約達(dá)至丨J 1 μ m至20 μ m。如此，本發(fā)明晶圓堆疊制作方法在堆疊晶圓的狀態(tài)下實(shí)施晶背研磨，可以簡(jiǎn)化晶 圓堆疊制作工序。研磨完第1分片(50)之后，在第1分片(50)的后面上形成凸塊(29)。凸塊(29) 的星辰過程遵循上述圖5至圖11所示流程。反復(fù)實(shí)施上述圖5至圖11所示凸塊形成過程和圖12或者圖13所示晶圓堆疊過 程，從而制作出堆疊任意數(shù)量晶圓的晶圓堆疊。圖15是堆疊3張晶圓時(shí)狀態(tài)的截面圖，圖示了基片(40)上堆疊2張分片(50、60) 時(shí)狀態(tài)。圖15圖示的第1分片(50)是研磨后面之后形成凸塊(29)的狀態(tài)，堆疊在第1分 片(50)上的第2分片(60)是實(shí)施研磨之前的狀態(tài)。堆疊第2分片(60)時(shí)，與將第1分片 (50)堆疊在基片(40)上的方法相同，使形成活性層(23)的前面朝向基片(40)的前面。圖 15示意了將凸塊(29)形成為單層時(shí)的狀態(tài)。與上述圖12所示情況相同，凸塊(29)也可以 形成為多層結(jié)構(gòu)。制作由3張晶圓組成的晶圓堆疊時(shí)，第2分片(60)將成為最上層晶圓。優(yōu)選地， 為了保護(hù)晶圓堆疊，研磨該最上層晶圓之后的厚度要達(dá)到大約30 μ m至100 μ m。堆疊完晶圓之后，研磨最上層晶圓基片(40)的后面而減少晶圓堆疊的厚度。此 時(shí)，為了保護(hù)晶圓堆疊，優(yōu)選地，實(shí)施研磨之后基片(40)的厚度要達(dá)到30 μ m至200 μ m。圖 16是圖示研磨基片(40)后面時(shí)狀態(tài)的截面圖。研磨完基片(40)之后，如圖17所示，在基片(40)上形成貫通電極(30)。貫通電 極(30)將從外部輸入的電力其它電氣信號(hào)輸入到形成于基片(40)上部的凸塊(29)。圖17圖示了貫通電極(30)的截面呈四角形時(shí)狀態(tài)。可是，貫通電極(30)的截面 可以呈梯形等各種形態(tài)。特別是，如圖18所示，向晶圓堆疊供應(yīng)電力的貫通電極(30)可以 與2個(gè)以上凸塊(29)進(jìn)行電氣性接觸。通常情況下，貫通電極(30)的基片(40)后面?zhèn)饶?端形成凸塊(30)。以上以堆疊2張或者3張晶圓時(shí)為準(zhǔn)詳細(xì)說明了本發(fā)明，但其并非限制本發(fā)明。本 發(fā)明中晶圓堆疊數(shù)量可以根據(jù)需要改變。
權(quán)利要求
一種晶圓堆疊制作方法，其特征在于在基片上堆疊分片而制作晶圓堆疊的方法包括以下步驟(a)制備前面上形成活性層的基片和分片且在形成于所述基片的活性層上形成凸塊的步驟；(b)堆疊所述分片時(shí)使所述分片的前面朝向所述基片的前面的步驟；(c)研磨所述分片的后面使所述分片的厚度變薄的步驟；(d)在所述分片的后面形成凸塊的步驟；及(e)1次以上反復(fù)實(shí)施所述步驟(b)至步驟(d)的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓堆疊制作方法，其特征在于所述步驟(a)進(jìn)一步包括 形成于所述分片的活性層上形成凸塊的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的晶圓堆疊制作方法，其特征在于所述步驟(c)在進(jìn) 行研磨時(shí)，使所述分片的厚度達(dá)到1 μ m至20 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的晶圓堆疊制作方法，其特征在于進(jìn)一步包括實(shí)施所 述步驟(e)之后研磨所述基片的后面的(f)步驟以及在所述基片形成貫通電極的(g)步 馬聚ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的晶圓堆疊制作方法，其特征在于所述步驟(f)在進(jìn)行研磨 時(shí)，使所述基片的厚度達(dá)到30 μ m至100 μ m。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種晶圓堆疊制作方法，具體涉及一種在堆疊晶圓的狀態(tài)下實(shí)施晶背研磨工序而簡(jiǎn)化晶圓堆疊制作工序并減少制造費(fèi)用的晶圓堆疊制作方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中，在基片上堆疊若干個(gè)分片而制作晶圓堆疊的方法包括以下步驟(a)制備前面上形成活性層的基片和分片且在形成于所述基片的活性層上形成凸塊的步驟；(b)堆疊所述分片時(shí)使所述分片的前面朝向所述基片的前面的步驟；(c)研磨所述分片的后面使所述分片的厚度變薄的步驟；(d)在所述分片的后面形成凸塊的步驟；(e)1次以上反復(fù)實(shí)施所述步驟(b)至步驟(d)的步驟。
文檔編號(hào)H01L23/12GK101971328SQ200880127544
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2008年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月26日
發(fā)明者張東瑩, 成在庸, 金恩卿, 金星杰 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人首爾科技園區(qū)