背景技术:
1、电子集成封装是半导体集成工艺的重要环节。其中,传统的电子封装技术主要以2d堆叠为主,即,电子元器件平铺安装在pcb基板表面,这样的2d堆叠的芯片在性能、数量、运行速度等方面都有较大的局限性。
2、近年来,晶圆上芯片(die on wafer)集成方式通过将不同大小的芯片(die)通过混合键合(hybrid bond)的方式集成在目标晶圆上,可使其在三维方向堆叠的密度更大,并且大大改善芯片速度和功耗。
3、然而,现有的晶圆上芯片的集成方式中,芯片与晶圆的对准精度仍有较大的提升空间,且该键合集成工艺的效率较低,实际量产的难度较大。
技术实现思路
1、本发明解决的技术问题是,提供一种芯片载体、芯片载体的形成方法、晶圆键合结构及其形成方法,提高了芯片与晶圆键合过程中的对准精度,降低了对准难度,提升了键合集成工艺的效率。
2、为解决上述技术问题,本发明的技术方案提供一种芯片载体的形成方法,包括:提供初始基板;在所述初始基板内形成若干初始凹槽,形成基板;在所述初始凹槽侧壁表面形成侧墙结构,在所述初始凹槽内形成第一开口,所述侧墙结构暴露出所述基板表面,所述侧墙结构底部的厚度大于所述侧墙结构顶部的厚度,各所述第一开口用于固定芯片结构;向各所述第一开口的内表面施加第一极性的电荷使其带有第一极性的电荷。
3、可选的,所述侧墙结构的形成方法包括:在所述初始凹槽底部表面、侧壁表面以及基板顶部表面形成侧墙材料层;回刻蚀所述侧墙材料层,直至暴露出所述基板顶部表面以及初始凹槽底部表面,在所述初始凹槽侧壁表面形成侧墙结构。
4、可选的,所述侧墙结构为单层结构。
5、可选的,所述侧墙结构的材料包括氮化硅或柔性材料。
6、可选的,所述侧墙结构为双层结构,所述侧墙结构包括位于初始凹槽侧壁表面第一侧墙以及位于第一侧墙表面的第二侧墙,所述第二侧墙的材料硬度小于所述第一侧墙的材料硬度。
7、可选的,所述第一侧墙的材料包括氮化硅;所述第二侧墙的材料包括聚乙烯醇、聚酯或聚酰亚胺或聚萘二甲酸乙二醇酯。
8、可选的,所述侧墙结构包括多层侧墙,所述侧墙的层数大于2;各所述侧墙的材料硬度相同或不同。
9、可选的,各所述第一开口的底部尺寸与各芯片结构的尺寸相等。
10、可选的,所述初始基板的材料包括氧化硅。
11、相应的,本发明的技术方案还提供一种芯片载体,包括:基板,所述基板内具有若干初始凹槽;位于所述初始凹槽侧壁表面的侧墙结构,所述侧墙结构暴露出所述基板表面,所述侧墙结构底部的厚度大于所述侧墙结构顶部的厚度;位于所述初始凹槽内的第一开口,各所述第一开口用于固定芯片结构;各所述第一开口的内表面带有第一极性的电荷。
12、可选的,所述侧墙结构为单层结构。
13、可选的,所述侧墙结构的材料包括氮化硅或柔性材料。
14、可选的,所述侧墙结构为双层结构,所述侧墙结构包括位于初始凹槽侧壁表面第一侧墙以及位于第一侧墙表面的第二侧墙,所述第二侧墙的材料硬度小于所述第一侧墙的材料硬度。
15、可选的,所述第一侧墙的材料包括氮化硅;所述第二侧墙的材料包括聚乙烯醇、聚酯或聚酰亚胺或聚萘二甲酸乙二醇酯。
16、本发明的技术方案提供一种晶圆键合结构的形成方法,其特征在于,包括:形成若干相互分立的芯片结构,各所述芯片结构包括相对的第一面以及第二面;向各所述芯片结构的第一面施加第二极性的电荷使其带有第二极性的电荷;提供芯片载体,所述芯片载体包括:基板,所述基板内具有若干初始凹槽;位于所述初始凹槽侧壁表面的侧墙结构,所述侧墙结构暴露出所述基板表面,所述侧墙结构底部的厚度大于所述侧墙结构顶部的厚度;位于所述初始凹槽内的若干第一开口;向各所述第一开口的内表面施加第一极性的电荷使其带有第一极性的电荷;在各第一开口内固定芯片结构,各芯片结构的第一面与所述基板表面直接接触;提供目标晶圆,所述目标晶圆具有相对的第三面和第四面;将芯片结构固定于所述芯片载体之后,将所述芯片载体和所述芯片结构的第二面朝向目标晶圆的第三面进行键合,使芯片结构与目标晶圆电连接。
17、可选的,各芯片结构的形成方法包括:提供初始晶圆结构,所述初始晶圆结构具有若干芯片区以及位于相邻芯片区之间的切割道区;沿切割道区将所述初始晶圆结构切割为若干芯片结构。
18、可选的,切割所述初始晶圆结构的工艺包括:等离子体干法刻蚀切割工艺。
19、可选的,所述初始晶圆结构包括:初始晶圆器件层;位于初始晶圆器件层上的初始介质层;位于初始介质层内的第一电互连层;位于第一电互连层和初始介质层表面的初始第一保护层;将初始晶圆结构切割后,所述初始晶圆器件层成为第一器件层,所述初始介质层成为第一介质层,所述初始第一保护层成为第一保护层,暴露出的第一器件层表面为各芯片结构的第一面,暴露出的第一保护层的表面为各芯片结构的第二面。
20、可选的,在切割所述初始晶圆结构之前,还包括:将所述初始第一保护层与初始载体贴合;将所述初始晶圆器件层贴合于粘合结构表面;去除所述初始载体,暴露出所述初始第一保护层表面;在形成各芯片结构之后,还包括:去除所述粘合结构。
21、可选的,将各芯片结构固定于所述芯片载体之后,还包括:在各所述芯片结构表面以及基板表面填充第二保护层;平坦化所述第二保护层;在所述第二保护层内形成第一混合键合插塞。
22、可选的,所述目标晶圆包括:第二器件层,所述第二器件层内具有电连接插塞;位于所述第二器件层表面的第三介质层;位于所述第三介质层内的第二电互连层;位于所述第三介质层以及第二电互连层表面的第四介质层;位于所述第四介质层内的第二混合键合插塞,所述第三面暴露出所述第二混合键合插塞,所述第四面暴露出所述第二器件层。
23、可选的,在芯片结构与目标晶圆键合之后,还包括:对所述第二器件层进行减薄处理,直至暴露出所述电连接插塞;在所述电连接插塞表面形成焊球。
24、相应的,本发明的技术方案还提供一种晶圆键合结构,包括:芯片载体,所述芯片载体包括:基板,所述基板内具有若干初始凹槽;位于所述初始凹槽侧壁表面的侧墙结构,所述侧墙结构暴露出所述基板表面,所述侧墙结构底部的厚度大于所述侧墙结构顶部的厚度;位于所述初始凹槽内的若干第一开口;固定于各第一开口内的芯片结构,各芯片结构具有相对的第一面和第二面,各芯片结构的第一面与所述基板表面直接接触;目标晶圆,所述目标晶圆具有相对的第三面和第四面,所述芯片结构的第二面与目标晶圆的第三面键合,使所述芯片结构与目标晶圆电连接。
25、可选的,所述基板的材料包括硅或玻璃。
26、与现有技术相比,本发明实施例的技术方案具有以下有益效果:
27、本发明的技术方案提供的芯片载体的形成方法中,在所述基板内形成了初始凹槽,并且在所述初始凹槽侧壁表面形成侧墙结构,所述侧墙结构底部的厚度大于所述侧墙结构顶部的厚度,从而,在所述侧墙结构暴露出的部分形成了第一开口,向所述第一开口的内表面施加第一极性的电荷使其带有第一极性的电荷,向芯片结构的第一面施加第二极性的电荷使其带有第二极性的电荷,在芯片结构放入相应的第一开口的过程中,利用异性电荷的吸引力作用,实现芯片结构在基板内的自对准定位;进一步的,通过侧墙结构调整初始凹槽的开口形貌,使所述第一开口顶部的尺寸大于底部的尺寸,因此,较大的顶部开口为芯片结构的放置提供了更多的冗余空间,降低了精准定位的难度;在芯片结构放入相应的第一开口后,又可以通过第一开口自上而下逐渐收缩的侧壁形貌实现芯片结构在基板内的自对准定位,;最终形成极性吸引和自对准侧壁的双重自对准功能,使芯片结构更精准的与基板的预定位置贴合,从而提升了芯片结构的定位精度、降低了精准定位的难度,同时减少了定位所需的时间,提升了定位的效率。
28、进一步,所述侧墙结构的材料包括柔性材料,在所述芯片结构在第一开口内的自对准过程中,所述柔性材料对于芯片结构的侧壁有保护作用,且所述柔性材料更易于变形,从而使芯片结构与第一开口侧壁的贴合度更好,减少了芯片结构与周围结构之间的缝隙和气泡。
29、本发明的技术方案提供的芯片载体中,所述初始凹槽侧壁表面具有侧墙结构,所述侧墙结构底部的厚度大于所述侧墙结构顶部的厚度,从而,所述侧墙结构暴露出的部分成为了第一开口,向所述第一开口的内表面施加第一极性的电荷使其带有第一极性的电荷,向芯片结构的第一面施加第二极性的电荷使其带有第二极性的电荷,在芯片结构放入相应的第一开口的过程中,利用异性电荷的吸引力作用,实现芯片结构在基板内的自对准定位;通过侧墙结构调整初始凹槽的开口形貌,使所述第一开口顶部的尺寸大于底部的尺寸,因此,较大的顶部开口为芯片结构的放置提供了更多的冗余空间,降低了精准定位的难度;在芯片结构放入相应的第一开口后,又可以通过第一开口自上而下逐渐收缩的侧壁形貌实现芯片结构在基板内的自对准定位,最终形成极性吸引和自对准侧壁的双重自对准功能,使芯片结构更精准的与基板的预定位置贴合,从而提升了芯片结构的定位精度、降低了精准定位的难度,同时减少了定位所需的时间,提升了定位的效率。
30、本发明的技术方案提供的晶圆键合结构的形成方法中,所述芯片载体包括的所述侧墙结构调整了基板初始凹槽的开口形貌,使所述第一开口顶部的尺寸大于底部的尺寸,同时在第一开口的内表面和芯片结构的第一表面施加不同极性的电荷,在芯片结构放入相应的第一开口的过程中,利用异性电荷的吸引力作用,实现芯片结构在基板内的自对准定位,最终形成极性吸引和自对准侧壁的双重自对准功能,从而提升了芯片结构在基板上的定位精度、降低了精准定位的难度,同时减少了定位所需的时间,提升了定位的效率,进而,也提升了芯片结构与目标晶圆键合的精度和效率。
31、本发明的技术方案提供的晶圆键合结构中,所述芯片载体包括的所述侧墙结构调整了基板初始凹槽的开口形貌,使所述第一开口顶部的尺寸大于底部的尺寸,同时在第一开口的内表面和芯片结构的第一表面施加不同极性的电荷,在芯片结构放入相应的第一开口的过程中,利用异性电荷的吸引力作用,实现芯片结构在基板内的自对准定位,最终形成极性吸引和自对准侧壁的双重自对准功能,从而提升了芯片结构在基板上的定位精度、降低了精准定位的难度,进而,也提升了芯片结构与目标晶圆键合的精度。