晶圓級(jí)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，尤其是涉及一種晶圓級(jí)封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 晶圓級(jí)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(cè)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(jí)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(jí)封裝還容易與晶 圓制造和芯片組裝兼容，簡(jiǎn)化晶圓制造到產(chǎn)品出貨的過程，降低整體生產(chǎn)成本。
[0003] 參考圖1所示，晶圓級(jí)封裝過程中，通常需要用膠粘劑13將晶圓10與基板12粘 接在一起，然后在晶圓10表面制作隔絕層11以將晶圓表面與后續(xù)形成的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)隔離開 來。為了避免膠粘劑因高溫而失效，通常需要采用低溫氧化物（Lowtemperatureoxide, LTO)來形成隔絕層11。
[0004] 然而，在向隔絕層11與晶圓10連接強(qiáng)度測(cè)試中，參考圖2所示，向所述隔絕層11 邊緣施加壓力不久，在所述隔絕層11與晶圓10之間便開始出現(xiàn)裂縫10和11。其中，A點(diǎn) 為加壓開始點(diǎn)，B點(diǎn)為開裂出現(xiàn)點(diǎn)。參考圖3所示，在向隔絕層11中間部分施加一定壓力 后，在間隔一段時(shí)間后，同樣會(huì)出現(xiàn)較大的裂縫13和14。其中，A'點(diǎn)為加壓開始點(diǎn)，B'點(diǎn) 為開裂出現(xiàn)點(diǎn)。隔絕層11與晶圓10的連接強(qiáng)度較差，存在隔離層11由晶圓10上剝落的 隱患，該隱患直接影響后續(xù)工藝進(jìn)行，以及最終形成的半導(dǎo)體器件的可靠性。
[0005] 為此，需要一種新的晶圓級(jí)封裝方法，以提高隔絕層和晶圓的連接強(qiáng)度，從而防止 隔絕層發(fā)生開裂或者剝離，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明解決的問題是提供一種晶圓級(jí)封裝方法，以提高以隔絕層的防水能力，防 止隔絕層發(fā)生開裂或者剝離，從而增強(qiáng)隔絕層的隔離作用。
[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種晶圓級(jí)封裝方法，包括：
[0008] 提供半導(dǎo)體晶圓，所述半導(dǎo)體晶圓包括第一表面和第二表面，所述第一表面和第 二表面位置相對(duì)；
[0009] 將所述半導(dǎo)體晶圓的第-表面粘附基板；
[0010] 在所述半導(dǎo)體晶圓的第一表面形成凹槽；
[0011] 在所述半導(dǎo)體晶圓的第一表面，以及所述凹槽的底部和側(cè)壁形成粘附輔助層；
[0012] 在所述粘附輔助層上形成隔絕層；
[0013] 沿著所述凹槽刻蝕所述隔絕層和粘附輔助層，去除所述凹槽底部的隔絕層和粘附 輔助層，露出所述半導(dǎo)體晶圓；
[0014] 在所述隔絕層、所述凹槽的側(cè)壁，以及所述凹槽底部裸露的半導(dǎo)體晶圓上形成金 屬互連線層；
[0015] 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；
[0016] 在所述金屬互連線層層和所述焊盤上形成鈍化層；
[0017] 在所述鈍化層中形成開口，所述開口暴露至少部分所述焊盤；
[0018] 在所述鈍化層上以及暴露在開口中的焊盤上形成金屬層，并在所述金屬層上形成 焊球。
[0019] 可選地，所述粘附輔助層為二氧化硅層。
[0020] 可選地，所述粘附輔助層的厚度為卜-5KA。
[0021] 可選地，所述粘附輔助層的形成工藝為PECVD。
[0022] 可選地，所述粘附輔助層的形成工藝包括：調(diào)整反應(yīng)腔體的氣壓為2~4torr，溫 度為170~200°〇，向反應(yīng)腔體內(nèi)通入3迅和勵(lì)2，其中，所述51114的流量為60~10(^〇11， NO2 的流量為 6000 ~lOOOOsccm。
[0023] 可選地，所述隔絕層的厚度為15~20KA。
[0024] 可選地，所述隔絕層的形成工藝為PECVD。
[0025] 如權(quán)利要求7所述的晶圓級(jí)封裝方法，可選地，所述隔絕層的形成工藝包括：調(diào)整 反應(yīng)腔體的氣壓為3~4torr，溫度為170~200°C，向反應(yīng)腔體內(nèi)通入TEOS和O2或是TEOS 和O3，所述TEOS的流量為1000~1500sccm，O2或O3的流量為2500~3200sccm。
[0026] 可選地，同時(shí)向所述反應(yīng)腔體中通入稀釋氣體，所述稀釋氣體為惰性氣體，流量為 1900 ~2300sccm〇
[0027] 可選地，所述稀釋氣體為He。
[0028] 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)：
[0029] 在半導(dǎo)體晶圓的第一表面，以及第一表面的凹槽內(nèi)的底部和側(cè)壁形成一層粘附輔 助層之后，在所述粘附輔助層上形成所述隔絕層，之后沿著所述凹槽刻蝕所述隔絕層和粘 附輔助層，去除所述凹槽底部的隔絕層和粘附輔助層，露出所述半導(dǎo)體晶圓；在所述隔絕 層、所述凹槽的側(cè)壁，以及所述凹槽底部裸露的半導(dǎo)體晶圓上形成金屬互連線層；之后，在 所述金屬互連線層上形成焊盤、鈍化層、焊球等結(jié)構(gòu)，完成晶圓級(jí)封裝。上述技術(shù)方案在所 述隔絕層和半導(dǎo)體晶圓之間形成的粘附輔助層可有效提高所述隔絕層和半導(dǎo)體晶圓的結(jié) 合強(qiáng)度，從而提高完成晶圓封裝后形成的半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性。
[0030] 進(jìn)一步可選方案中，所述粘附輔助層以SiH4和NO2為前驅(qū)體，采用PECVD工藝在所 述半導(dǎo)體晶圓表面以及半導(dǎo)體晶圓圖形的凹槽的側(cè)壁以及底部上形成二氧化硅層，之后再 以TEOS為前驅(qū)體并和O2或O3反應(yīng)，以PECVD工藝在所述二氧化硅層上繼續(xù)形成一層二氧 化硅的隔絕層。上述技術(shù)方案中，SiH4先以化學(xué)吸附方式沉積于半導(dǎo)體晶圓上，之后和NO2 反應(yīng)形成二氧化硅層，上述技術(shù)方案可有效增加了二氧化硅層與半導(dǎo)體晶圓的結(jié)合強(qiáng)度， 之后在以TEOS和O2 (或O3)在二氧化硅層上繼續(xù)生長(zhǎng)二氧化硅層，可有效增加最終形成的 二氧化硅層的厚度。上述技術(shù)方案中，粘附輔助層和后續(xù)形成的二氧化硅層成一體，作為 隔離層，所述隔絕層可有效隔絕半導(dǎo)體晶圓與后續(xù)在所述半導(dǎo)體晶圓上方的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的同 時(shí)，有效增強(qiáng)了隔離層和半導(dǎo)體晶圓的結(jié)合強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0031] 圖1是現(xiàn)有的晶圓級(jí)封裝過程中，半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0032] 圖2是圖1中的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的連接強(qiáng)度測(cè)試過程中，隔絕層和半導(dǎo)體晶圓邊 緣的測(cè)試結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖3是圖1中的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的連接強(qiáng)度測(cè)試過程中，隔絕層和半導(dǎo)體晶圓中 間區(qū)域的測(cè)試結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖4至圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的晶圓級(jí)封裝方法的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖10為采用本發(fā)明實(shí)施例提供的晶圓級(jí)封裝方法形成的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的隔絕 層和半導(dǎo)體晶圓邊緣的測(cè)試結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036] 圖11為采用本發(fā)明實(shí)施例提供的晶圓級(jí)封裝方法形成的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的隔絕 層和半導(dǎo)體晶圓中間區(qū)域的測(cè)試結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 現(xiàn)有晶圓級(jí)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 絕層，用以將半導(dǎo)體晶圓與后續(xù)在所述半導(dǎo)體晶圓表面形成的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)隔絕開來。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絕層與半導(dǎo)體晶圓的 結(jié)合強(qiáng)度較差，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)隔絕層脫離半導(dǎo)體晶圓的現(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。
[0038] 為此，本發(fā)明提供了一種晶圓級(jí)封裝方法，在半導(dǎo)體晶圓表面形成隔絕層之前，先 于半導(dǎo)體晶圓的上形成一層粘附輔助層，之后在粘附輔助層上形成隔絕層，從而提高隔絕 層與半導(dǎo)體晶圓的結(jié)合強(qiáng)度，防止隔絕層由半導(dǎo)體晶圓表面脫離。
[0039] 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(duì)本發(fā)明 的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。
[0040] 參考圖4和圖6為本實(shí)施例提供的一種晶圓級(jí)封裝方法的示意圖。
[0041] 參考圖4所不，提供半導(dǎo)體晶圓100。所述半導(dǎo)體晶圓100包括第一表面101和第 二表面102。所述第一表面101和第二表面102位置相對(duì)設(shè)置。
[0042] 本實(shí)施例中，所述第一表面101為半導(dǎo)體晶圓100的有源面，第二表面102為半導(dǎo) 體晶圓100的背面。在所述半導(dǎo)體晶圓100的第二表面102上粘附基板120。
[0043] 所述半導(dǎo)體晶圓100為硅晶圓。在所述半導(dǎo)體晶圓100中形成有多個(gè)芯片單元（圖 中未顯示)，如，所述芯片單元可為圖像傳感器芯片單元等。每個(gè)芯片單元之間具有切割道， 每個(gè)芯片單元經(jīng)過封裝和切割之后可形成單個(gè)芯片。
[0044] 本實(shí)施例中，所述基板120可選為玻璃基板。所述基板120通過涂覆于所述第二 表面102的膠粘劑110與所述半導(dǎo)體晶圓100固定連接。
[0045] 本實(shí)施例中，膠粘劑100采用有機(jī)膠粘劑。所述有機(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)。具體地，所述膠粘劑可選為環(huán)氧樹脂膠 粘劑。
[0046] 在所述半導(dǎo)體晶圓100的第一表面101上開設(shè)有凹槽103,所述凹槽103與所述半 導(dǎo)體晶圓1〇〇內(nèi)的器件位置對(duì)應(yīng)，后續(xù)可在所述凹槽103內(nèi)形成互連線，以導(dǎo)通所述半導(dǎo)體 晶圓100中的器件和外部器件。
[0047] 所述凹槽103形成工藝包括：先在所述第一表面101上涂覆光刻膠層，
[0048] 經(jīng)曝光顯影等工藝在光刻膠層上形成光刻膠圖案后，以光刻膠圖案為掩膜刻蝕所 述半導(dǎo)體晶圓100的第一表面101以形成所述凹槽103,之后去除所述光刻膠層。這些步驟 均為本領(lǐng)域技術(shù)成熟技術(shù)，在此不再贅述。
[0049] 值得注意的是，除本實(shí)施例外的本發(fā)明其它實(shí)施例中，第一表面101可以為半導(dǎo) 體晶圓100的背面，而第二表面102可以為晶圓100的有源面，此時(shí)，晶圓100級(jí)封裝方法 是一種倒裝芯片（flipchip)封裝方法。這些簡(jiǎn)單的改變均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0050] 參考圖5所示，在所述半導(dǎo)體晶圓100的第一表面101上，以及所述凹槽103的側(cè) 壁以及底部形成粘附輔助層130。
[0051 ] 所述粘附輔助層130可選為低溫氧化層。本實(shí)施例中，所述粘附輔助層130可選為 二氧化娃（SiO2X所述粘附輔助層130形成方法可選為PECVD(PlasmaEnhancedChemical VaporDeposition,等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法)。具體包括：
[0052] 調(diào)整PECVD的反應(yīng)腔體的氣壓為2~4torr，溫度控制為170~200°C，向反應(yīng)腔 體內(nèi)通入SiH4和NO2作為反應(yīng)氣體。其中，所述SiH4的流量為60~lOOsccm，NO2的流量 為 6000 ~lOOOOsccm。
[0053] 本實(shí)施例中，所述SiH4通入反應(yīng)腔體后，迅速吸附在所述半導(dǎo)體晶圓100的第一 表面101上，之后與NO2發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而在所述第一表面101上形成固態(tài)的SiO2層。
[0054] 本實(shí)施例中，進(jìn)一步可選地所述反應(yīng)腔體的氣壓為3torr左右，所述SiH4的流量 為800sccm左右，NO2的流量為8000sccm左右。上述反應(yīng)氣體的流量控制，可有效控制SiH4 和NO2的反應(yīng)速率，從而在所述半