一種c-sam中接合晶圓的密封結(jié)構(gòu)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種C-SAM中接合晶圓的密封結(jié)構(gòu)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電子消費領(lǐng)域，多功能設(shè)備越來越受到消費者的喜愛，相比于功能簡單的設(shè)備，多功能設(shè)備制作過程將更加復(fù)雜，比如需要在電路版上集成多個不同功能的芯片，因而出現(xiàn)了 3D 集成電路(integrated circuit, IC)技術(shù)，3D 集成電路(integrated circuit, IC)被定義為一種系統(tǒng)級集成結(jié)構(gòu)，將多個芯片在垂直平面方向堆疊，從而節(jié)省空間，各個芯片的邊緣部分可以根據(jù)需要引出多個引腳，根據(jù)需要利用這些引腳，將需要互相連接的芯片通過金屬線互聯(lián)，但是上述方式仍然存在很多不足，比如堆疊芯片數(shù)量較多，而且芯片之間的連接關(guān)系比較復(fù)雜，那么就會需要利用多條金屬線，最終的布線方式比較混亂，而且也會導(dǎo)致體積增加。
[0003]3D IC是將原裸晶尺寸的處理器晶片、可程式化邏輯閘(FPGA)晶片、記憶體晶片、射頻晶片(RF)或光電晶片，打薄之后直接疊合，并透過TSV鉆孔連接。在3D IC立體疊合技術(shù)，娃通孔(TSV)、中介板(Interposer)等關(guān)鍵技術(shù)/封裝零組件的協(xié)助下，在有限面積內(nèi)進(jìn)行最大程度的晶片疊加與整合。
[0004]因此，晶圓水平上的晶圓之間的接合(Wafer level Cu-Cu bonding)為3D IC中的一項關(guān)鍵技術(shù)，如何有效的在線檢測晶圓接合(bonding)的質(zhì)量和良率顯得尤其重要。
[0005]近年來，超聲波掃描顯微鏡(C-SAM)已被成功地應(yīng)用在電子工業(yè)，尤其是封裝技術(shù)研究及實驗室之中。由于超音波具有不用拆除組件外部封裝之非破壞性檢測能力，故C-SAM可以有效的檢出IC構(gòu)裝中因水氣或熱能所造成的破壞如:脫層、氣孔及裂縫…等。超聲波在行經(jīng)介質(zhì)時，若遇到不同密度或彈性系數(shù)之物質(zhì)時，即會產(chǎn)生反射回波。而此種反射回波強(qiáng)度會因材料密度不同而有所差異，C-SAM即最利用此特性來檢出材料內(nèi)部的缺陷并依所接收之訊號變化將之成像。因此，只要被檢測的IC上表面或內(nèi)部芯片構(gòu)裝材料的接口有脫層、氣孔、裂縫…等缺陷時，即可由C-SAM影像得知缺陷之相對位置。
[0006]特別是低熔點接合(Eutectic bond)需要C-SAM來檢測接合質(zhì)量,其中所述低熔點接合(Eutectic bond)的兩個晶圓之間具有間隙(gap),如圖1所示,第一晶圓101和第二晶圓102接合在一起時，在邊緣處形成有間隙10，將所述接合后形成的晶圓放入所述C-SAM中后，水便會進(jìn)入所述間，10中，從而對檢測結(jié)果造成干擾。
[0007]為了解決上述問題，通常選用強(qiáng)力膠(super glue)涂抹在晶圓的邊緣，以防止水進(jìn)入所述晶圓之間的間隙，如圖2所示，其中右側(cè)為左側(cè)圖中圓圈部分的放大圖，所述方法能夠在一定程度上解決該問題，但是也帶來很多弊端，例如涂抹強(qiáng)力膠(super glue)會對晶圓造成破壞，在晶圓上形成強(qiáng)力膠區(qū)域20，無法去除。
[0008]因此，現(xiàn)有技術(shù)中選用C-SAM對晶圓接合質(zhì)量進(jìn)行檢測時，晶圓之間的間隙中會進(jìn)入水，對檢測質(zhì)量造成影響，而選用強(qiáng)力膠填充所述間隙時會對晶圓造成損害，目前還沒有很好的解決辦法，成為晶圓接合質(zhì)量檢測中亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0010]本發(fā)明為了克服目前存在問題，提供了一種C-SAM中接合晶圓的密封結(jié)構(gòu)，所述密封結(jié)構(gòu)位于所述接合晶圓的邊緣，將位于所述密封結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的所述接合晶圓形成密封區(qū)域，以防止C-SAM檢測中所述接合晶圓的間隙進(jìn)水；
[0011]其中，所述接合晶圓包括相互接合的上部接合晶圓和下部接合晶圓。
[0012]作為優(yōu)選，所述密封結(jié)構(gòu)和所述接合晶圓中的金屬層選用相同的材料。
[0013]作為優(yōu)選，所述密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于所述上部接合晶圓的第一凸起和設(shè)置于所述下部接合晶圓上的第二凸起，所述第一凸起和所述第二凸起之間密封接合為一體。
[0014]作為優(yōu)選，其中所述第一凸起和所述上部接合晶圓表面的金屬層具有相同的高度。
[0015]作為優(yōu)選，所述第二凸起和所述下部接合晶圓表面的金屬層具有相同的高度。
[0016]作為優(yōu)選，所述密封結(jié)構(gòu)呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
[0017]作為優(yōu)選，所述密封結(jié)構(gòu)包括內(nèi)外嵌套設(shè)置的兩個環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述兩個環(huán)狀結(jié)構(gòu)之間相互隔離設(shè)置。
[0018]本發(fā)明還提供了一種C-SAM中接合晶圓的密封結(jié)構(gòu)的制備方法，包括:
[0019]提供分離的上部接合晶圓和下部接合晶圓；
[0020]在所述上部接合晶圓的邊緣和所述下部接合晶圓的邊緣形成密封材料層；
[0021]在所述密封材料層上形成圖案化的掩膜層；
[0022]以所述掩膜層為掩膜蝕刻所述密封材料層，以分別在所述上部接合晶圓和所述下部接合晶圓的邊緣形成第一凸起和第二凸起；
[0023]將所述第一凸起和所述第二凸起接合為一體，以形成所述密封結(jié)構(gòu)，將位于所述密封結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的所述接合晶圓形成密封區(qū)域。
[0024]作為優(yōu)選，所述圖案化的掩膜層中形成有1:1的所述第一凸起和所述第二凸起。
[0025]作為優(yōu)選，所述第一凸起所選用的材料與所述上部接合晶圓表面的金屬層的材料相同。
[0026]作為優(yōu)選，所述第一凸起的高度與所述上部接合晶圓表面金屬層的高度相同。
[0027]作為優(yōu)選，所述第二凸起所選用的材料與所述下部接合晶圓表面的金屬層的材料相同。
[0028]作為優(yōu)選，所述第二凸起的高度與所述下部接合晶圓表面金屬層的高度相同。
[0029]作為優(yōu)選，將所述第一凸起和所述第二凸起接合為一體的同時，所述上部接合晶圓中的其他圖案與所述下部接合晶圓中的相應(yīng)的圖案接合為一體，實現(xiàn)所述上部接合晶圓和所述下部接合晶圓的接合。
[0030]作為優(yōu)選，所述第一凸起和所述第二凸起均為環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
[0031]作為優(yōu)選，所述上部接合晶圓上形成有內(nèi)外嵌套設(shè)置的兩個環(huán)狀結(jié)構(gòu)的所述第一凸起，所述兩個環(huán)狀結(jié)構(gòu)的所述第一凸起之間相互隔離設(shè)置。
[0032]作為優(yōu)選，所述下部接合晶圓上相應(yīng)地形成有內(nèi)外嵌套設(shè)置的兩個環(huán)狀結(jié)構(gòu)的所述第二凸起，所述兩個環(huán)狀結(jié)構(gòu)的所述第二凸起之間相互隔離設(shè)置。
[0033]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題提供了一種C-SAM中接合晶圓的密封結(jié)構(gòu)，所述密封結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述晶圓的邊緣，在C-SAM檢測過程中以防止水進(jìn)入兩晶圓之間的間隙中，然后對所述晶圓中所有區(qū)域的接合質(zhì)量進(jìn)行檢測，可以避免進(jìn)入水后對檢測結(jié)果造成影響，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0034](I)所述接合晶圓邊緣上設(shè)置的密封結(jié)構(gòu)可以在C-SAM檢測過程中將水封鎖在晶圓之外。
[0035](2)可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的檢測方法選用C-SAM對所述晶圓接合質(zhì)量進(jìn)行檢測。
[0036](3)所述晶圓在C-SAM檢測之后不會受到損壞。
【附圖說明】
[0037]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖中，
[0038]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中上部接合晶圓和下部接合晶圓接合在一起后的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0039]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中上部接合晶圓和下部接合晶圓接合時在邊緣涂覆強(qiáng)力膠的結(jié)構(gòu)示意圖，右圖為左側(cè)圖中圓圈部分的局部放大圖；
[0040]圖3為本發(fā)明一具體地實施方式中所述密封結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖3a為所述密封結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖3b為圖3a沿A-A的剖面示意圖；
[0041]圖4為本發(fā)明一具體地實施方式中所述密封結(jié)構(gòu)的制備工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0042]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細(xì)節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0043]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的描述，以說明本發(fā)明所述晶圓接合質(zhì)量的檢測結(jié)構(gòu)及其檢測方法。顯然，本發(fā)明的施行并不限于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的