[发明专利]一种接合晶圆及其制备方法

说明书

本发明涉及一种接合晶圆结构及其制备方法，所述接合晶圆的边缘设置有若干垫片区域，所述接合晶圆的边缘仅所述垫片区域中不形成图案，用于放置垫片。本发明所述接合晶圆的优点在于；（1）由于垫片区域的设置，所述垫片不会和所述金属图案接触，所述垫片选用不锈钢材料，所述垫片区域的表面为氧化物层，因此可以避免垫片粘连的问题。（2）可以进一步提高顶部接合晶圆和底部接合晶圆之间对准的精确度，以提高器件的良率。（3）由于所述垫片区域仅仅占所述晶圆的边缘很小的一部分，除垫片区域以外的地方设置有图案，起到支撑，避免了在研磨过程中发生碎裂现象，提高器件的良率。

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种接合晶圆结构及其制备方法。

背景技术

在电子消费领域，多功能设备越来越受到消费者的喜爱，相比于功能简单的设备，多功能设备制作过程将更加复杂，比如需要在电路版上集成多个不同功能的芯片，因而出现了3D集成电路（integrated circuit，IC）技术，3D集成电路（integrated circuit，IC）被定义为一种系统级集成结构，将多个芯片在垂直平面方向堆叠，从而节省空间。

3D IC是将原裸晶尺寸的处理器晶片、可程式化逻辑闸(FPGA)晶片、记忆体晶片、射频晶片(RF)或光电晶片，打薄之后直接叠合，并透过TSV钻孔连接。在3D IC立体叠合技术，硅通孔(TSV)、中介板(Interposer)等关键技术／封装零组件的协助下，在有限面积内进行最大程度的晶片叠加与整合，进一步缩减SoC晶片面积／封装体积并提升晶片沟通效率。

现有技术中晶圆接合涉及各种器件和领域，例如在集成CMOS和微机电系统（MEMS）中均涉及晶圆接合的步骤，但也并不局限于所列举的领域，现有技术中所述晶圆接合过程如图1a所示，通常在底部晶圆101和顶部晶圆102之间设置垫片103，所述垫片的设置方式可以如图1a-图1b所示，在接合过程中对顶部晶圆102施加压力，如图2a所示，同时将所述垫片103抽离，继续施加应力，如图2b所示，在较高的温度下实现底部晶圆101和顶部晶圆102之间的接合，如图2c所示。

但是现有技术所述晶圆的设计以及接合方法存在很多弊端，如图2d所示，其中所述顶部晶圆102和所述底部晶圆101上设置有相对应的图案，因此在接合的过程中需要将所述顶部晶圆102和所述底部晶圆101对准设置，但是由于所述接合工艺需要较大的应力以及较高的温度，例如400-500℃，而晶圆上的图案通常为金属材料，在较高的温度下所述垫片103会和所述晶圆上的金属图案发生粘连，在抽离的时候通常会导致晶圆的移动，从而使所述顶部晶圆102和所述底部晶圆101的对准出现偏差，从而不能实现有效的接合，如图2e所示。

为了解决所述垫片和所述晶圆结合的问题，在所述顶部晶圆102和所述底部晶圆101中距离边缘3mm以内的地方不再设置任何图案，但是在较大的区域内不设置任何图案在该区域内也就没有任何支撑，在晶圆接合完成之后通常还包括对顶部晶圆102进行研磨打磨的步骤，以使所述顶部晶圆102厚度减小，但是由于在接合过程中在晶圆的边缘设置垫片的地方出现空腔，在研磨的过程中使所述晶圆的边缘发生碎裂，如图2f所示。

因此，现有技术中所述晶圆的设计以及接合方法存在上述很多弊端，导致晶圆不能有效的接合，使器件的良率降低，需要对现有的晶圆结构进行改进，以便消除上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明为了克服目前存在问题，提供了一种接合晶圆，所述接合晶圆的边缘设置有若干垫片区域，所述接合晶圆的边缘仅所述垫片区域中不形成图案，用于放置垫片。

作为优选，在所述接合晶圆的边缘除所述垫片区域以外均设置有金属图案，接合后在所述接合晶圆的边缘形成支撑结构。