键合晶圆、器件晶圆及键合结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种键合晶圆、器件晶圆及键合结构，在键合晶圆上形成真空区和非真空区，真空区内设有钛薄膜，非真空区内没有钛薄膜，器件晶圆的电感和特定用途集成电路之间由键合材料隔离开，将器件晶圆和键合晶圆进行键合获得键合结构，使电感位于非真空区，特定用途集成电路位于真空区，由于电感和特定用途的集成电路之间由键合材料隔离开，因此真空区和非真空区互不影响，从而能够在不影响电感品质因数的前提下，保证真空腔的真空度。
【专利说明】键合晶圆、器件晶圆及键合结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体制造领域，尤其涉及一种键合晶圆、器件晶圆及键合结构。
【背景技术】
[0002]在MEMS(微电子机械系统)领域中，器件形成于器件晶圆上，引入顶层晶圆(Topwafer)与器件晶圆进行键合，达到连线及封装的目的，其中顶层晶圆也称为键合晶圆。在特定情况下，一些器件需要在真空环境下工作，因此在引入顶层晶圆时，通常会在顶层晶圆表面形成钛薄膜，金属钛用于吸附真空腔内的气体，保持真空腔内的真空度。
[0003]请参考图1至图2，图1为现有技术中器件键合后的结构示意图，图2为现有技术中器件晶圆10的俯视图，其中器件晶圆10上形成有各种器件，例如包括特定用途集成电路(ASIC)Il及电感12，为了便于后续进行键合，器件晶圆10上还形成有键合材料13，键合材料13包围所述特定用途集成电路11和电感12，键合晶圆32上设有钛薄膜31，键合晶圆32设有钛薄膜31的一面通过键合焊点20与器件晶圆10的键合材料13进行键合，形成真空腔40，以确保特定用途集成电路11处在特定的真空环境下。因钛薄膜31具有吸附功能，可以作为吸附剂(Getter)，从而可以保证真空腔40内的真空度。然而，使用中发现，金属钛会影响器件内电感12的品质因子(Q-factor)，不但影响器件的性能，还增加了器件的功耗。
[0004]为了解决钛薄膜对电感影响较大的问题，业界通常仅在键合晶圆对应特定用途集成电路11的区域上形成钛薄膜31。具体的请参考图3，在键合晶圆32上形成由缓冲层22和键合层21组成的键合焊点20之后，在凹槽内形成图案化的光阻，图案化的光阻暴露出部分凹槽的底部，接着在图案化的光阻及凹槽内形成钛薄膜31，接着去除图案化的光阻及位于图案化的光阻表面上的钛薄膜31，仅保留位于凹槽内的部分钛薄膜31，凹槽内不包含钛薄膜31的区域为非真空区1，凹槽内包含钛薄膜31的区域为真空区2，在进行键合时，使非真空区I位于电感12的上方，真空区2位于特定用途集成电路11的上方即可。然而，采用此种方式，会降低真空腔的真空度。
[0005]因此，如何在不影响电感品质因数的前提下，获得不降低真空度的键合结构是本领域技术人员急需解决的技术问题。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于提供一种键合晶圆、器件晶圆及键合结构，能够在不影响电感品质因数的前提下，保证真空腔的真空度。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型提出了一种键合晶圆，用于与器件晶圆进行键合，所述器件晶圆包括电感以及特定用途集成电路，所述键合晶圆包括:
[0008]衬底，所述衬底包括非真空区和真空区；
[0009]形成于所述非真空区上的多个键合焊点；
[0010]形成于所述衬底的非真空区和真空区上的多个凹槽，所述凹槽与所述键合焊点间隔分布，所述非真空区上的凹槽与器件晶圆上的电感相对应，所述真空区上的凹槽与器件晶圆上的特定用途集成电路相对应；以及
[0011]形成于所述真空区上的凹槽表面的钛薄膜。
[0012]可选的，在所述的键合晶圆中，所述键合焊点包括缓冲层及形成于所述缓冲层上的键合层。
[0013]本实用新型还提出了一种器件晶圆，用于与上文所述的键合晶键合，包括:
[0014]衬底；以及
[0015]形成于所述衬底上的电感、特定用途集成电路以及键合材料，所述电感和特定用途集成电路由所述键合材料隔离开，所述电感与所述键合晶圆的非真空区上的凹槽相对应，所述特定用途集成电路与所述键合晶圆的真空区上的凹槽相对应。
[0016]可选的，在所述的器件晶圆中，所述键合材料包围所述电感及特定用途集成电路并将所述电感和特定用途集成电路隔离开。
[0017]可选的，在所述的器件晶圆中，所述键合材料的高度高于所述电感及特定用途集成电路的高度。
[0018]本实用新型还提出了一种键合结构，由上文所述的键合晶圆与上文所述的器件晶圆键合而成，所述器件晶圆的电感与所述键合晶圆的非真空区上的凹槽相对应，所述器件晶圆的特定用途集成电路与所述键合晶圆的真空区上的凹槽相对应。
[0019]可选的，在所述的键合结构中，所述键合晶圆的键合焊点与器件晶圆的键合材料通过键合连接。
[0020]与现有技术相比，本实用新型的有益效果主要体现在:在键合晶圆上形成真空区和非真空区，真空区内设有钛薄膜，非真空区内没有钛薄膜，器件晶圆的电感和特定用途集成电路之间由键合材料隔离开，将器件晶圆和键合晶圆键合获得键合结构，使电感位于非真空区,特定用途集成电路位于真空区，由于电感和特定用途的集成电路之间由键合材料隔离开，因此真空区和非真空区互不影响，从而能够在不影响电感品质因数的前提下，保证真空腔的真空度。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为现有技术中器件键合后的结构示意图；
[0022]图2为现有技术中器件晶圆的俯视图；
[0023]图3为现有技术中形成部分钛薄膜的顶层晶圆的剖面示意图；
[0024]图4为本实用新型一实施例中键合晶圆的剖面示意图；
[0025]图5为本实用新型一实施例中器件晶圆的剖面示意图；
[0026]图6为本实用新型一实施例中器件晶圆的俯视图；
[0027]图7为本实用新型一实施例中键合结构的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合示意图对本实用新型的键合晶圆、器件晶圆及键合结构进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。
[0029]为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本实用新型由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
[0030]在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
[0031]请参考图4，在本实施例中提出了一种键合晶圆，用于与器件晶圆进行键合，所述器件晶圆包括电感以及特定用途集成电路，所述键合晶圆包括:衬底320，所述衬底320包括非真空区I和真空区2 ;形成于所述非真空区2上的多个键合焊点330 ;形成于所述衬底320的非真空区I和真空区2上的多个凹槽，所述凹槽与所述键合焊点330间隔分布，所述非真空区I上的凹槽与器件晶圆上的电感相对应，所述真空区2上的凹槽与器件晶圆上的特定用途集成电路相对应；以及形成于所述真空区2上的凹槽表面的钛薄膜310。
[0032]在本实施例中，所述钛薄膜310用于吸附真空区2内的气体，保证后续形成真空腔的真空度，使需要在真空环境中工作的器件处于真空环境中，提高其工作寿命。
[0033]请继续参考图4，本实施例中，所述键合焊点330包括缓冲层331及形成于所述缓冲层331上的键合层332，所述缓冲层331形成于所述衬底320的表面。所述键合层332通常为锗，用于与后续器件晶圆进行键合，所述缓冲层331通常为二氧化硅，用于缓冲键合层332与衬底320之间的应力。在真空区2和非真空区I之间形成有键合焊点332，在键合之后用于隔离真空区2和非真空区I。键合之后，器件晶圆的电感位于非真空区I处未形成钛薄膜的凹槽内，特定用途集成电路位于真空区2处形成有钛薄膜310的凹槽内，由钛薄膜310保持特定用途集成电路处于真空环境中。
[0034]请参考图5和图6，在本实用新型的另一方面，还提出了一种器件晶圆，其与上文所述的键合晶圆配合使用，器件晶圆包括:衬底100、形成于衬底100上的特定用途集成电路110、电感120及键合材料200，所述电感120和特定用途集成电路110由所述键合材料200隔离开，所述电感120与所述键合晶圆的非真空区I相对应，所述特定用途集成电路110与所述键合晶圆的真空区2相对应。
[0035]在本实施例中，所述键合材料200包围所述电感120及特定用途集成电路110，用于后续键合时形成不同密封的腔室。所述键合材料200的高度高于所述电感120及特定用途集成电路110的高度，其与键合晶圆的键合焊点相对应，后续两者键合连接在一起。
[0036]请参考图7，在本实施例的另一方面，还提出了一种键合结构，其是由上文所述的键合晶圆与上文所述的器件晶圆键合而成。键合时，将键合晶圆的键合焊点与器件晶圆的键合材料200键合在一起，并使所述器件晶圆的电感120与所述键合晶圆的非真空区I相对，所述器件晶圆的特定用途集成电路110与所述键合晶圆的真空区2相对。
[0037]键合后，获得的键合结构包括真空腔室4和非真空腔室3，其中，真空腔室4内设有钛薄膜310，即钛薄膜，所述特定用途集成电路110位于所述真空腔室4内，由于钛薄膜可以用于吸附气体，可以确保真空腔室4为特定用途集成电路110提供真空环境，非真空腔室3内不包括钛薄膜310，电感120位于所述非真空腔室3内，确保金属钛不会影响电感120的品质因数。
[0038]综上，在本实用新型实施例提供的键合晶圆、器件晶圆及键合结构中，在键合晶圆上形成真空区和非真空区，真空区内设有钛薄膜，非真空区内没有钛薄膜，器件晶圆的电感和特定用途集成电路之间由键合材料隔离开，将器件晶圆和键合晶圆键合获得键合结构，使电感位于非真空区，特定用途集成电路位于真空区，由于电感和特定用途的集成电路之间由键合材料隔离开，因此真空区和非真空区互不影响，从而能够在不影响电感品质因数的前提下，保证真空腔的真空度。
[0039]上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属【技术领域】的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种键合晶圆，用于与器件晶圆进行键合，所述器件晶圆包括电感以及特定用途集成电路，其特征在于，所述键合晶圆包括: 衬底，所述衬底包括非真空区和真空区； 形成于所述非真空区上的多个键合焊点； 形成于所述衬底的非真空区和真空区上的多个凹槽，所述凹槽与所述键合焊点间隔分布，所述非真空区上的凹槽与器件晶圆上的电感相对应，所述真空区上的凹槽与器件晶圆上的特定用途集成电路相对应；以及 形成于所述真空区上的凹槽表面的钛薄膜。
2.如权利要求1所述的键合晶圆，其特征在于，所述键合焊点包括缓冲层及形成于所述缓冲层上的键合层。
3.一种器件晶圆，用于与权利要求1或2所述的键合晶圆键合，其特征在于，包括: 衬底；以及 形成于所述衬底上的电感、特定用途集成电路以及键合材料，所述电感和特定用途集成电路由所述键合材料隔离开，所述电感与所述键合晶圆的非真空区上的凹槽相对应，所述特定用途集成电路与所述键合晶圆的真空区上的凹槽相对应。
4.如权利要求3所述的器件晶圆，其特征在于，所述键合材料包围所述电感及特定用途集成电路并将所述电感和特定用途集成电路隔离开。
5.如权利要求3所述的器件晶圆，其特征在于，所述键合材料的高度高于所述电感及特定用途集成电路的高度。
6.一种键合结构，其特征在于，由权利要求1或2所述的键合晶圆与权利要求3至5中任一项所述的器件晶圆键合而成，所述器件晶圆的电感与所述键合晶圆的非真空区上的凹槽相对应，所述器件晶圆的特定用途集成电路与所述键合晶圆的真空区上的凹槽相对应。
7.如权利要求6所述的键合结构，其特征在于，所述键合晶圆的键合焊点与器件晶圆的键合材料通过键合连接。
【文档编号】B81B7/02GK204079474SQ201420416544
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】郑超, 刘炼, 王伟 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司