上形成有MEMS器件，可以包括加速计、回转仪、扩音器和传感器。尽管不是排他地，但是传感器可以是以下类型的传感器的任何组合:磁性传感器、压力传感器、湿度传感器、温度传感器、化学传感器、生物传感器或惯性传感器。这些MEMS器件也可包括一种或多种沉积材料、一种或多种粘合材料或对于这种MEMS器件唯一的或对于其它MEMS器件共同的其它材料。
[0045]进行第一键合工艺，以将所述第一晶圆的正面和所述第二晶圆的正面接合。在一个示例中，所述第一键合工艺为熔融键合，所述熔融键合可以为硅-硅熔融键合、硅-二氧化硅熔融键合或二氧化硅-二氧化硅熔融键合。但并不局限于上述方法，还可采用本领域技术人员熟悉的任何适用的键合方法。
[0046]执行步骤S402，对所述第二晶圆进行第一修边。具体地，可采用任何适合的方法进行所述第一修边，例如激光切割或机械切割等。可选地，第一修边的宽度为2?2.5mm。
[0047]执行步骤S403，对所述第二晶圆的背面进行第一减薄。在该步骤中，所述第一减薄方法可以选用本领域常用的方法，例如可以采用机械研磨、化学机械抛光(CMP)、化学腐蚀、等离子刻蚀等方法。在一个示例中，所述第一减薄后第二晶圆的厚度为20?60μπι。
[0048]之后，还可以包括执行步骤S404，在所述第二晶圆的背面执行背部工艺，例如在所述第二晶圆的背面形成掩膜层以及蚀刻等工艺步骤，以形成各种元器件或者互连结构，例如硅通孔等。
[0049]进一步，还可以在第二晶圆的背面形成第一键合界面层。在一个实例中，第一键合界面层包括铝。第一键合界面层的实例组合物还可以包括铜铝合金、铜硅铝合金。可以通过CVD、物理气相沉积、电镀、和/或其他适合的工艺形成。在实施例中，第一键合界面层或其部分是半导体器件的多层互连结构的一部分。进一步地，第一键合界面层可以包括钛、镍、铜、金、银、铟、锡、其合金或其结合。
[0050]执行步骤S405，提供第三晶圆，进行第二键合工艺，以将所述第二晶圆的背面与所述第三晶圆的正面接合。
[0051 ] 具体地，所述第三晶圆内包括硅通孔。示例性地，所述硅通孔为垂直通孔。进一步地，所述第三晶圆还可以为包括硅通孔的硅晶圆或玻璃材料。
[0052]在所述第三晶圆的正面形成有第二键合界面层，在一个实例中，第二键合界面层包括铝。第二键合界面层的实例组合物还可以包括铜铝合金、铜硅铝合金。可以通过CVD、物理气相沉积、电镀、和/或其他适合的工艺形成。在实施例中，第二键合界面层或其部分是半导体器件的多层互连结构的一部分，例如硅通孔的一部分。进一步地，第二键合界面层可以包括钛、镍、铜、金、银、铟、锡、其合金或其结合。
[0053]如图3Α所示，将所述第三晶圆303的正面与所述第二晶圆302的背面进行键合。在一个示例中，通过共晶键合，将所述第三晶圆303正面的第二键合界面层和所述第二晶圆302背面的第一键合界面层接合，进而实现第一晶圆301、第二晶圆302和第三晶圆303的堆叠结构。
[0054]执行步骤S406，如图3Β所示，自所述第一晶圆301的背面开始对依次堆叠的所述第一晶圆301、所述第二晶圆302和所述第三晶圆303进行深修边。
[0055]具体地，可采用任何适合的方法进行所述深修边处理，例如激光切割或机械切割或各向异性干法刻蚀等方法。在本实施例中，深修边的宽度为2.5?3.5_，深度为1000?1300 μ mD
[0056]执行步骤S407，如图3C所示，对所述第一晶圆301的背面进行第二减薄。
[0057]在该步骤中，所述减薄方法可以选用本领域常用的方法，例如可以采用机械研磨、化学机械抛光(CMP)、化学腐蚀、等离子刻蚀等方法。可选地，所述第二减薄后所述第一晶圆301的厚度为100?300 μ m。
[0058]执行步骤S408，如图3D所示，对所述第三晶圆303的背面进行第三减薄，以使硅通孔(未示出)的底部从第三晶圆303的背面露出。由于要控制封装结构的整体厚度，硅通孔的深度通常比晶圆的厚度小，要实现互连的目的，必须使硅通孔的底部露出。而由于在之前的步骤中，未对第一晶圆和第二晶圆进行切割，故该步骤中，可以完全不用使用研磨胶带，即可实现对第三晶圆303的减薄。在该步骤中，所述第三减薄方法可以选用本领域常用的方法，例如可以采用机械研磨、化学机械抛光(CMP)、化学腐蚀、等离子刻蚀等方法。可选地，所述第三减薄后所述第三晶圆的厚度为100?200 μ m。
[0059]执行步骤S409，执行硅通孔(TSV)的后续工艺。例如在第三晶圆的背面通过热氧化等方法沉积介质层。在利用湿法或干法刻蚀工艺去掉一定晶圆背面的损伤层，然后进行后续的互连工艺如再分布线(RDL)、金属凸块(bump)等。
[0060]执行步骤S410，如图3E所示，进行切割工艺，将堆叠晶圆分割为单个的晶粒。切割是将晶圆分割为电路体系完整的芯片或者晶粒单位的过程。所述切割方法可以采用本领域技术人员熟知的任何方法，例如物理切割或者激光切割。
[0061]至此完成了对多层堆叠晶圆的封装过程。
[0062]综上所述，根据本发明的制作方法，采用深修边工艺对键合晶圆进行分步修边处理，使得可以对键合后晶圆正面和背面连续减薄，最后通过一步切割实现晶粒的分割，本发明具有以下优点:
[0063]1、采用深修边工艺对键合后晶圆进行分步修边处理，大大降低了现有技术中补胶造成的空隙引起的边缘崩裂问题出现的风险，为实现键合后晶圆双面研磨提供有利条件；
[0064]2、通过双面研磨工艺，无需使用背部研磨胶带，并可以一步实现晶粒的分割，简化了工艺流程，降低了生产成本。
[0065]本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
【主权项】
1.一种半导体器件的制作方法，包括: 提供第一晶圆和第二晶圆，进行第一键合工艺，以将所述第一晶圆的正面和所述第二晶圆的正面接合； 对所述第二晶圆的背面进行第一减薄； 提供第三晶圆，所述第三晶圆内形成有硅通孔； 进行第二键合工艺，以将所述第二晶圆的背面与所述第三晶圆的正面接合； 自所述第一晶圆的背面开始对依次堆叠的所述第一晶圆、所述第二晶圆和所述第三晶圆进行深修边； 对所述第一晶圆的背面进行第二减薄； 对所述第三晶圆的背面进行第三减薄，以使所述硅通孔的底部从所述第三晶圆的背面露出； 进行切割工艺。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第一键合工艺为熔融键合。3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第二键合工艺为共晶键合工艺。4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述深修边的宽度为2.5?3.5mm,深度为1000?1300 μ m。5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在对所述第二晶圆的背面进行减薄的步骤之前，还包括对所述第二晶圆进行第一修边的步骤。6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述第一修边的宽度为2?2.5mm。7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第一减薄后所述第二晶圆的厚度为20?60 μ m。8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第二减薄后所述第一晶圆的厚度为100?300 μ m。9.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第三减薄后所述第三晶圆的厚度为100?200 μ m。10.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第一晶圆上形成有CMOS器件，所述第二晶圆上形成有MEMS器件。
【专利摘要】本发明提供一种半导体器件的制作方法，包括：提供第一晶圆和第二晶圆，进行第一键合工艺，以将所述第一晶圆的正面和所述第二晶圆的正面接合；对所述第二晶圆的背面进行第一减薄；提供第三晶圆，所述第三晶圆内形成有硅通孔；进行第二键合工艺，以将所述第二晶圆的背面与所述第三晶圆的正面接合；自所述第一晶圆的背面开始对依次堆叠的所述第一晶圆、所述第二晶圆和所述第三晶圆进行深修边；对所述第一晶圆的背面进行第二减薄；对所述第三晶圆的背面进行第三减薄，以使所述硅通孔的底部从所述第三晶圆的背面露出；进行切割工艺。本发明的方法，大大降低了补胶造成的空隙引起的边缘崩裂问题出现的风险，简化了工艺流程，降低了生产成本。
【IPC分类】H01L21/78, H01L21/02
【公开号】CN105513943
【申请号】CN201410486976
【发明人】施林波, 陈福成
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年9月22日