[发明专利]三维封装结构及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装技术，特别涉及一种三维封装结构及其形成方法。

背景技术

电子产品的小型化和多功能化，特别是计算机、手机等便携式产品持续不断的需求，对集成电路提出了新的要求，要求在芯片上实现系统的功能，三维封装技术应运而生。随着三维封装技术的发展，圆片-圆片键合技术成为当前的研究热点。目前圆片级键合技术包括薄膜封装、熔融键合、阳极键合、热压缩键合、玻璃浆料键合、共晶或焊料键合、聚合物或粘附层键合和局部加热等。

共晶或焊料键合是利用淀积在衬底上的材料通过扩散，在一个相对低的温度形成键合层实现键合。相对来讲，该键合方法的限制因素较小，可以选择的材料和工艺参数范围较大。在键合过程中升温到共晶温度附近时，两个接触面在压力下生成界面连接物质，形成共晶或焊料键合，从而将两个配对表面牢固地粘合在一起。该工艺的优点是在低温时实现圆片级键合，不需要高度平整的表面，金属合金使气体和湿气难以穿过封装层从而实现真空封装。

图1～图3为现有的三维封装结构形成过程的结构示意图。

参考图1，提供第一衬底10，所述第一衬底10上具有第一焊盘12，所述第一焊盘12与第一衬底10中的集成电路电连接；在第一焊盘12上形成第一键合层13。

参考图2，提供第二衬底20，所述第二衬底20上具有第二焊盘22，所述第二焊盘22与第二衬底20中的集成电路电连接；在第二焊盘22上形成第二键合层23。

参考图3，将第二衬底20倒装在第一衬底10上，第二衬底20上的第二键合层23与第一衬底10上的第一键合层13键合在一起。第二键合层23和第一键合层13的键合工艺为共晶或焊料键合。

但是第一键合层和第二键合层键合的过程中，常会出现键合偏移和键合金属溢出的现象。

发明内容

本发明解决的问题是防止键合时键合材料的溢出。

为解决上述问题，本发明提供一种三维封装结构的形成方法，包括：提供第一衬底，第一衬底上具有第一焊盘；在第一焊盘上形成第一键合层；在第一键合层周围形成保护墙，所述保护墙的顶部表面高于第一键合层的表面；提供第二衬底，所述第二衬底上具有第二焊盘；在所述第二焊盘上形成第二键合层；将第二衬底倒装在第一衬底上，将第二衬底上的第二键合层与第一衬底上的第一键合层键合连接，使得所述保护墙围绕所述第一键合层和第二键合层。

可选的，所述第一衬底中具有第一集成电路，所述第一焊盘与第一集成电路电连接，所述第二衬底中具有第二集成电路，所述第二焊盘与第二集成电路电连接。

可选的，所述保护墙的材料为有机高分子光刻胶。

可选的，所述有机高分子光刻胶为环氧树脂胶、聚酰亚胺胶、苯并环丁烯胶或聚苯并恶唑胶。

可选的，所述保护墙的形成过程为：形成覆盖所述第一键合层和第一衬底的保护材料层，对所述保护材料层进行曝光和显影工艺，在第一键合层的周围形成保护墙。

可选的，所述保护墙覆盖第一键合层的侧壁，并且所述保护墙包括相邻的第一部分和第二部分，保护墙的第一部分位于第一键合层的表面，保护墙的第二部分位于第一衬底的表面。

可选的，所述第二键合层的宽度小于或等于保护墙两相对内侧壁之间的距离。

可选的，所述保护墙位于第一衬底表面上，且保护墙的侧壁与第一键合层的侧壁接触。

可选的，所述保护墙位于第一衬底表面上，且保护墙的侧壁与第一键合层侧壁之间具有空隙。

可选的，所述保护墙的厚度小于第一键合层和第二键合层的总厚度。

可选的，所述第一键合层的形成过程为：在所述第二衬底上形成第二钝化层，所述第二钝化层中具有暴露第二焊盘表面的第二凹槽；在所述第二凹槽的侧壁和底部以及第二钝化层表面上形成第二导电层；在所述第二导电层上形成第二图形化的光刻胶层，所述第二图形化的光刻胶层中具有暴露出第二凹槽的第二开口；采用电镀工艺在第二凹槽中形成第二键合层，第二键合层表面高于第二钝化层的表面；去除所述第二图形化的光刻胶层；刻蚀去除第二键合层两侧的第二钝化层上的第二导电层。

可选的，所述第二键合层的形成过程为：在所述第二衬底上形成第二钝化层，所述第二钝化层中具有暴露第二焊盘表面的第二凹槽；在所述第二凹槽的侧壁和底部以及第二钝化层表面上形成第二导电层；在所述第二导电层上形成第二图形化的光刻胶层，所述第二图形化的光刻胶层中具有暴露出第二凹槽的第二开口；采用电镀工艺在第二凹槽中形成第二键合层，第二键合层表面高于第二钝化层的表面；去除所述第二图形化的光刻胶层；刻蚀去除第二键合层两侧的第二钝化层上的第二导电层。