晶圆级封装方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种晶圆级封装方法。
【背景技术】
[0002] 晶圆级封装（WaferLevelPackaging,WLP)是芯片封装方式的一种，是整片晶圆 生产完成后，直接在晶圆上进行封装和测试，完成之后才切割制成单颗芯片，不须经过打线 或填胶。晶圆级封装具有封装尺寸小和封装后电性能优良的优点，晶圆级封装还容易与晶 圆制造和芯片组装兼容，简化晶圆制造到产品出货的过程，降低整体生产成本。
[0003] 参考图1所示，晶圆级封装过程中，通常需要用胶粘剂13将晶圆10与基板12粘 接在一起，然后在晶圆10表面制作隔绝层11以将晶圆表面与后续形成的导电结构隔离开 来。为了避免胶粘剂因高温而失效，通常需要采用低温氧化物（Lowtemperatureoxide, LTO)来形成隔绝层11。
[0004] 然而，在向隔绝层11与晶圆10连接强度测试中，参考图2所示，向所述隔绝层11 边缘施加压力不久，在所述隔绝层11与晶圆10之间便开始出现裂缝10和11。其中，A点 为加压开始点，B点为开裂出现点。参考图3所示，在向隔绝层11中间部分施加一定压力 后，在间隔一段时间后，同样会出现较大的裂缝13和14。其中，A'点为加压开始点，B'点 为开裂出现点。隔绝层11与晶圆10的连接强度较差，存在隔离层11由晶圆10上剥落的 隐患，该隐患直接影响后续工艺进行，以及最终形成的半导体器件的可靠性。
[0005] 为此，需要一种新的晶圆级封装方法，以提高隔绝层和晶圆的连接强度，从而防止 隔绝层发生开裂或者剥离，是本领域技术人员亟需解决的问题。
【发明内容】
[0006] 本发明解决的问题是提供一种晶圆级封装方法，以提高以隔绝层的防水能力，防 止隔绝层发生开裂或者剥离，从而增强隔绝层的隔离作用。
[0007] 为解决上述问题，本发明提供一种晶圆级封装方法，包括：
[0008] 提供半导体晶圆，所述半导体晶圆包括第一表面和第二表面，所述第一表面和第 二表面位置相对；
[0009] 将所述半导体晶圆的第-表面粘附基板；
[0010] 在所述半导体晶圆的第一表面形成凹槽；
[0011] 在所述半导体晶圆的第一表面，以及所述凹槽的底部和侧壁形成粘附辅助层；
[0012] 在所述粘附辅助层上形成隔绝层；
[0013] 沿着所述凹槽刻蚀所述隔绝层和粘附辅助层，去除所述凹槽底部的隔绝层和粘附 辅助层，露出所述半导体晶圆；
[0014] 在所述隔绝层、所述凹槽的侧壁，以及所述凹槽底部裸露的半导体晶圆上形成金 属互连线层；
[0015] 在所述金属互连线层上形成焊盘，所述金属互连线层与所述焊盘电连接；
[0016] 在所述金属互连线层层和所述焊盘上形成钝化层；
[0017] 在所述钝化层中形成开口，所述开口暴露至少部分所述焊盘；
[0018] 在所述钝化层上以及暴露在开口中的焊盘上形成金属层，并在所述金属层上形成 焊球。
[0019] 可选地，所述粘附辅助层为二氧化硅层。
[0020] 可选地，所述粘附辅助层的厚度为卜-5KA。
[0021] 可选地，所述粘附辅助层的形成工艺为PECVD。
[0022] 可选地，所述粘附辅助层的形成工艺包括：调整反应腔体的气压为2~4torr，温 度为170~200°〇，向反应腔体内通入3迅和勵2，其中，所述51114的流量为60~10(^〇11， NO2 的流量为 6000 ~lOOOOsccm。
[0023] 可选地，所述隔绝层的厚度为15~20KA。
[0024] 可选地，所述隔绝层的形成工艺为PECVD。
[0025] 如权利要求7所述的晶圆级封装方法，可选地，所述隔绝层的形成工艺包括：调整 反应腔体的气压为3~4torr，温度为170~200°C，向反应腔体内通入TEOS和O2或是TEOS 和O3，所述TEOS的流量为1000~1500sccm，O2或O3的流量为2500~3200sccm。
[0026] 可选地，同时向所述反应腔体中通入稀释气体，所述稀释气体为惰性气体，流量为 1900 ~2300sccm〇
[0027] 可选地，所述稀释气体为He。
[0028] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
[0029] 在半导体晶圆的第一表面，以及第一表面的凹槽内的底部和侧壁形成一层粘附辅 助层之后，在所述粘附辅助层上形成所述隔绝层，之后沿着所述凹槽刻蚀所述隔绝层和粘 附辅助层，去除所述凹槽底部的隔绝层和粘附辅助层，露出所述半导体晶圆；在所述隔绝 层、所述凹槽的侧壁，以及所述凹槽底部裸露的半导体晶圆上形成金属互连线层；之后，在 所述金属互连线层上形成焊盘、钝化层、焊球等结构，完成晶圆级封装。上述技术方案在所 述隔绝层和半导体晶圆之间形成的粘附辅助层可有效提高所述隔绝层和半导体晶圆的结 合强度，从而提高完成晶圆封装后形成的半导体器件的稳定性。
[0030] 进一步可选方案中，所述粘附辅助层以SiH4和NO2为前驱体，采用PECVD工艺在所 述半导体晶圆表面以及半导体晶圆图形的凹槽的侧壁以及底部上形成二氧化硅层，之后再 以TEOS为前驱体并和O2或O3反应，以PECVD工艺在所述二氧化硅层上继续形成一层二氧 化硅的隔绝层。上述技术方案中，SiH4先以化学吸附方式沉积于半导体晶圆上，之后和NO2 反应形成二氧化硅层，上述技术方案可有效增加了二氧化硅层与半导体晶圆的结合强度， 之后在以TEOS和O2 (或O3)在二氧化硅层上继续生长二氧化硅层，可有效增加最终形成的 二氧化硅层的厚度。上述技术方案中，粘附辅助层和后续形成的二氧化硅层成一体，作为 隔离层，所述隔绝层可有效隔绝半导体晶圆与后续在所述半导体晶圆上方的导电结构的同 时，有效增强了隔离层和半导体晶圆的结合强度。
【附图说明】
[0031] 图1是现有的晶圆级封装过程中，半导体封装结构的示意图；
[0032] 图2是图1中的半导体封装结构的连接强度测试过程中，隔绝层和半导体晶圆边 缘的测试结构示意图；
[0033] 图3是图1中的半导体封装结构的连接强度测试过程中，隔绝层和半导体晶圆中 间区域的测试结构示意图；
[0034] 图4至图9为本发明实施例提供的晶圆级封装方法的结构示意图；
[0035] 图10为采用本发明实施例提供的晶圆级封装方法形成的半导体封装结构的隔绝 层和半导体晶圆边缘的测试结构示意图；
[0036] 图11为采用本发明实施例提供的晶圆级封装方法形成的半导体封装结构的隔绝 层和半导体晶圆中间区域的测试结构示意图。
【具体实施方式】
[0037] 现有晶圆级封装方法中，需要先在半导体晶圆表面形成一层低温氧化物层作为隔 绝层，用以将半导体晶圆与后续在所述半导体晶圆表面形成的导电结构隔绝开来。然而在 实际制造过程中发现，采用现有工艺在所述半导体晶圆表面形成的隔绝层与半导体晶圆的 结合强度较差，经常会出现隔绝层脱离半导体晶圆的现象，其严重降低了封装后形成的半 导体器件的稳定性。
[0038] 为此，本发明提供了一种晶圆级封装方法，在半导体晶圆表面形成隔绝层之前，先 于半导体晶圆的上形成一层粘附辅助层，之后在粘附辅助层上形成隔绝层，从而提高隔绝 层与半导体晶圆的结合强度，防止隔绝层由半导体晶圆表面脱离。
[0039] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施例做详细的说明。
[0040] 参考图4和图6为本实施例提供的一种晶圆级封装方法的示意图。
[0041] 参考图4所不，提供半导体晶圆100。所述半导体晶圆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位置相对设置。
[0042] 本实施例中，所述第一表面101为半导体晶圆100的有源面，第二表面102为半导 体晶圆100的背面。在所述半导体晶圆100的第二表面102上粘附基板120。
[0043] 所述半导体晶圆100为硅晶圆。在所述半导体晶圆100中形成有多个芯片单元（图 中未显示)，如，所述芯片单元可为图像传感器芯片单元等。每个芯片单元之间具有切割道， 每个芯片单元经过封装和切割之后可形成单个芯片。
[0044] 本实施例中，所述基板120可选为玻璃基板。所述基板120通过涂覆于所述第二 表面102的胶粘剂110与所述半导体晶圆100固定连接。
[0045] 本实施例中，胶粘剂100采用有机胶粘剂。所述有机胶粘剂具有粘着速度快、不影 响粘接结构、易拆除、成本低和粘接强度高等特点。具体地，所述胶粘剂可选为环氧树脂胶 粘剂。
[0046] 在所述半导体晶圆100的第一表面101上开设有凹槽103,所述凹槽103与所述半 导体晶圆1〇〇内的器件位置对应，后续可在所述凹槽103内形成互连线，以导通所述半导体 晶圆100中的器件和外部器件。
[0047] 所述凹槽103形成工艺包括：先在所述第一表面101上涂覆光刻胶层，
[0048] 经曝光显影等工艺在光刻胶层上形成光刻胶图案后，以光刻胶图案为掩膜刻蚀所 述半导体晶圆100的第一表面101以形成所述凹槽103,之后去除所述光刻胶层。这些步骤 均为本领域技术成熟技术，在此不再赘述。
[0049] 值得注意的是，除本实施例外的本发明其它实施例中，第一表面101可以为半导 体晶圆100的背面，而第二表面102可以为晶圆100的有源面，此时，晶圆100级封装方法 是一种倒装芯片（flipchip)封装方法。这些简单的改变均在本发明的保护范围内。
[0050] 参考图5所示，在所述半导体晶圆100的第一表面101上，以及所述凹槽103的侧 壁以及底部形成粘附辅助层130。
[0051 ] 所述粘附辅助层130可选为低温氧化层。本实施例中，所述粘附辅助层130可选为 二氧化娃（SiO2X所述粘附辅助层130形成方法可选为PECVD(PlasmaEnhancedChemical VaporDeposition,等离子体增强化学气相沉积法)。具体包括：
[0052] 调整PECVD的反应腔体的气压为2~4torr，温度控制为170~200°C，向反应腔 体内通入SiH4和NO2作为反应气体。其中，所述SiH4的流量为60~lOOsccm，NO2的流量 为 6000 ~lOOOOsccm。
[0053] 本实施例中，所述SiH4通入反应腔体后，迅速吸附在所述半导体晶圆100的第一 表面101上，之后与NO2发生氧化还原反应，从而在所述第一表面101上形成固态的SiO2层。
[0054] 本实施例中，进一步可选地所述反应腔体的气压为3torr左右，所述SiH4的流量 为800sccm左右，NO2的流量为8000sccm左右。上述反应气体的流量控制，可有效控制SiH4 和NO2的反应速率，从而在所述半