导体晶圆100的第一表面101上形成一层厚度均匀的SiO2 层。
[0055] 结合参考图6所示，在形成所述粘附辅助层130后，再于所述粘附辅助层130上方 形成一层隔绝层140。所述隔绝层140的材料可选为低温氧化物。
[0056] 本实施例中，所述低温氧化物层可选为二氧化硅层。
[0057] 本实施例中，用于粘结所述半导体晶圆100和基板120的胶粘剂100采用有机胶 粘剂，所述胶粘剂耐热温度较低。本实施例中，所述粘附辅助层130和隔绝层140材料均为 低温氧化物层，因而在形成隔绝层时，可有效防止胶粘剂300受热过高而失去粘接作用。
[0058] 本实施例中，所述隔绝层140的形成工艺可选为PECVD,具体地包括：
[0059] 调整PECVD的反应腔体的气压为3~4torr(进一步可选地为3. 5torr左右)温度 控制为170~200°C，向反应腔体内通入TEOS(正硅酸乙酯)和O2，或是TEOS和O3。在向所 述反应腔内通入TEOS和O2 (或O3)后，所述TEOS在O2 (或O3)作用发生分解反应，从而在 所述半导体晶圆100的第一表面101上形成一层SiO2层。且PECVD内的温度小于200°C， 可有效防止胶粘剂300受热过高而失去粘接作用。
[0060] 本实施例中，所述TEOS的流量为1000~1500sccm(进一步可选为1200sccm左 右）所述O2或O3的流量为2500~3200sccm(进一步可选为2900sccm左右)。上述反应物 流量控制可在所述粘附辅助层130上形成厚度均匀的隔绝层140。
[0061] 进一步可选地，在通入所述TEOS和O2 (或O3)时，可同时向所述反应腔中通入 惰性气体，以作为稀释气体。本实施例中，所述惰性气体可选为氦气（He)，流量可选为 1900sccm~2300sccm，进一步可选为2100sccm左右。上述流量控制的惰性气体，可有效控 制TEOS的反应速率，以形成厚度均匀的SiO2层同时，提高反应系统的安全性。
[0062] 本实施例中，先以SiH4作为前驱体在所述半导体晶圆100的第一表面101上形成 一层SiO2层后，再采用TEOS为前驱体在已形成的SiO2层上继续生长一层SiO2层，两层SiO2 层作为一整体作为隔绝层。
[0063]本实施例中，所述粘附辅助层130的厚度可选为IKA~5KA。所述隔绝层140的 厚度可选为15KA~20KA。所述粘附辅助层，可有效提高后续形成的隔绝层140与半导 体晶圆100的连接强度。本实施例中，若所述粘附辅助层130厚度过小(小于IK人），则会 降低其粘附力，若过厚5KA同样会影响其连接隔绝层140与半导体晶圆100的强度。所述 隔绝层若过薄(小于丨5KA)无法起到很好的隔绝作用，若过厚(大于20KA)增加工艺成 本同时，增加后续形成的半导体器件的结构。
[0064] 参考图7所示，在所述半导体晶圆100的第一表面101，以及凹槽103的侧壁和底 部形成所述隔绝层140后，沿着所述凹槽103刻蚀所述凹槽103底部的粘附辅助层130和 隔绝层140,直至露出所述凹槽103底部的半导体晶圆100。
[0065]参考图8所示，在所述隔绝层140上，以及凹槽103的侧壁，以及所述凹槽130底 部裸露的半导体晶圆100的表面形成金属互连线层150,所述金属互连线层150与所述半导 体晶圆100内的器件电连接。
[0066]本实施例中，所述金属互连线层150的材料可选为Al。其形成工艺可为PVD(物 理气相沉积法)。
[0067] 参考图9所示，在所述金属互连线层150上形成焊盘160,所述金属互连线层150 与所述焊盘160电连接，之后在所述金属互连线层150和所述焊盘160上形成钝化层170 ; 刻蚀所述钝化层170,在所述钝化层170中形成开口（图中未标示)，所述开口暴露至少部分 所述焊盘160,之后，在所述钝化层170以及暴露在开口中的焊盘160上形成金属层180,并 在所述金属层180上形成焊球190。
[0068]本实施例中，所述焊盘610的材料可以包括铝、铜、银、金、镍、钨中的一种或者多 种的任意组合。钝化层170的材料既可以是环氧树脂（Epoxy)、聚酰亚胺（PI)、苯环丁烯、 聚苯恶唑等有机材料，也可以是氮化硅、氮氧化硅或者氧化硅等无机材料。金属层180可以 包括有扩散层、势垒层、润湿层和抗氧化层等多层结构。焊球190的材料可以为锡、锡银、锡 铅、锡银铜、锡银锌、锡锌、锡铋铟、锡铟、锡金、锡铜、锡锌铟或者锡银锑等金属中的一种或 者多种的任意组合，并且焊球190中可以包括有活性剂，焊球190可通过电镀工艺和回流焊 工艺形成。
[0069] 图10和图11为在所述半导体晶圆100上形成隔绝层140后，对所述半导体晶圆 100和隔绝层140的连接强度测试中，所述半导体晶圆100和隔绝层140的连接结构示意 图。
[0070] 图10中的细小粉末15以及图11中的细小粉末16为在向半导体封装结构施加压 力后，碾碎所述半导体晶圆100后形成的粉末。
[0071] 其中，图10为隔绝层(包括所述粘附辅助层130和隔绝层140形成的整体)和半导 体晶圆100边缘的测试结果的结构示意图。
[0072] 参考图10所示，C点为加压测试开始点，在经过加压测试一段时间后，即使半导体 晶圆100出现碎裂状况(压力过大)，所述隔绝层与半导体晶圆100间也未出现明显的开裂 状况。所述隔绝层与半导体晶圆100的连接状况良好。
[0073] 图11为隔绝层和半导体晶圆100中间区域的测试结果的结构示意图。
[0074] 参考图11所示，D点为加压测试开始点，在经过加压测试一段时间后，即使半导体 晶圆100出现碎裂状况(压力过大)，所述隔绝层与半导体晶圆100间也未出现明显的开裂 状况。所述隔绝层与半导体晶圆1〇〇的连接状况良好。
[0075] 基于图10和图11所不，所述隔绝层和半导体晶圆100各部位的均具有良好的连 接结构。分析其原因可能是：
[0076] 若以TEOS为前驱体在半导体晶圆上形成SiO2层的技术方案中，所述TEOS分解后， 沉积在所半导体晶圆上形成SiO2层，其相当于物理吸附作用，吸附力较弱。本实施例中，以 SiH4作为前驱体，化学吸附在半导体晶圆的表面，之后再与NO2反应形成SiO2层，其可有效 增强所形成的SiO2层与半导体晶圆的连接强度。然而，在实际操作中，采用SiHJt为前驱 体在所述半导体晶圆100内的凹槽103的侧壁仅能形成薄薄一层SiO2层，难以形成较厚的 SiO2层。若单以SiH4作为前驱体无法在凹槽103的侧壁形成厚度满足要求的SiO2层。在 半导体制备的后续的刻蚀所述凹槽103底部的隔绝层时，采用SiH4形成的较薄的SiO2层易 被消耗殆尽。因而在以SiH4为前驱体形成一层较薄的SiO2层后，再以TEOS为前驱体在已 形成的SiO2层上继续形成一层SiO2层，两层SiO2层的连接强度高，两者形成一整体作为隔 绝层，以确保形成的隔绝层的厚度。本实施例中，两层SiO2层为一体的隔绝层在确保隔绝 层作用的同时，有效增加了隔绝层与半导体晶圆100的连接强度。
[0077] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本 发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所 限定的范围为准。
【主权项】
1. 一种晶圆级封装方法，其特征在于，包括： 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； 将所述半导体晶圆的第二表面粘附基板； 在所述半导体晶圆的第一表面形成凹槽； 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； 在所述粘附辅助层上形成隔绝层； 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； 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； 在所述金属互连线层层和所述焊盘上形成钝化层； 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； 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。
2. 如权利要求1所述的晶圆级封装方法，其特征在于，所述粘附辅助层为二氧化硅层。
3. 如权利要求1所述的晶圆级封装方法，其特征在于，所述粘附辅助层的厚度为 卜5KA。
4. 如权利要求1所述的晶圆级封装方法，其特征在于，所述粘附辅助层的形成工艺为 PECVD0
5. 如权利要求4所述的晶圆级封装方法，其特征在于，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°C，向反应腔体内通入SiH4和NO2, 其中，所述SiH4的流量为60~lOOsccm，NO2的流量为6000~lOOOOsccm。
6. 如权利要求1所述的晶圆级封装方法，其特征在于，所述隔绝层的厚度为 15~20KA〇
7. 如权利要求1所述的晶圆级封装方法，其特征在于，所述隔绝层的形成工艺为 PECVD0
8. 如权利要求7所述的晶圆级封装方法，其特征在于，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。
9. 如权利要求8所述的晶圆级封装方法，其特征在于，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。
10. 如权利要求9所述的晶圆级封装方法，其特征在于，所述稀释气体为He。
【专利摘要】一种晶圆级封装方法，包括：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，在所述半导体晶圆的第一表面形成凹槽；在所述半导体晶圆以及所述凹槽的底部和侧壁形成粘附辅助层；在所述粘附辅助层上形成隔绝层；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。上述技术方案中，在半导体晶圆上形成一层粘附辅助层，之后，在于所述粘附辅助层上方形成所述隔绝层，从而有效提高所述隔绝层和半导体晶圆的结合强度。
【IPC分类】H01L21-60, H01L21-56
【公开号】CN104716055
【申请号】CN201310675699
【发明人】何作鹏, 赵洪波, 向阳辉, 吴秉寰, 陈怡骏
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年12月11日