[发明专利]一种精密控制的固化处理介电材料的半导体装置及方法

说明书

本发明涉及半导体制造与封装技术领域，提出一种精密控制固化处理介电材料的半导体装置，包括晶圆放置架；晶圆台盘；以及低压固化晶圆腔室等装置。本发明还提出一种利用所述精密控制固化处理介电材料的装置实施介电材料固化的工艺方法。本发明通过使晶圆的背面处于减压状态与晶圆台盘紧密接触，在低压状态加热，使得晶圆与介电材料涂层等到均匀加热升温、或者断电降温，因此介电材料在低压受热固化时产生均匀收缩，带来的应力减小，固化后的介电材料性能提高，同时晶圆翘曲程度大大地降低。

技术领域

本发明涉及半导体制造与封装技术领域，具体而言，本发明涉及一种精密控制的固化处理介电材料的半导体装置及方法。

背景技术

在实施晶圆级芯片封装技术时，通常在晶圆表面上涂敷液态介电材料(例如聚酰亚胺PI、聚苯并恶唑PBO、苯并环丁烯BCB等)涂层作为导电互连的重布线(RDL)之间的介电层，该涂层需要经过脱水、脱气硬化、再到化学键重新整合等固化处理。介电材料的性能与可靠性与固化工艺密切相关。由于有机介电材料加热时内部发生化学键重新整合，现有技术在进行高温固化处理后，整体晶圆出现较大翘曲变形。这种晶圆翘曲变形一般是由于介电材料涂层在加热时快速收缩，涂层的厚度降低，这样x/y/z三个方向不均匀收缩的介电材料涂层对其底部的晶圆产生很大的拉应力。最终晶圆的翘曲程度与固化处理工艺方法、晶圆厚度、涂层厚度、晶圆材质等相关，其中以固化处理工艺的影响最为关键，尤其对于硬度、刚性较弱的塑封树脂晶圆的影响为最大，即在进行扇出型晶圆封装(FOWLP)工艺制备的时候，固化处理介电材料所带来的晶圆翘曲最为明显，因此创新固化处理工艺就显得尤为重要。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种精密控制固化处介电材料的半导体装置，包括：

晶圆放置架，所述晶圆放置架被配置为承载晶圆台盘，并且所述晶圆放置架上布置有真空导管，所述真空导管连接所述晶圆台盘的背面与真空系统；

晶圆台盘，所述晶圆台盘的上表面被配置为承载晶圆，并且所述晶圆台盘上构造有通孔，所述通孔连通所述晶圆台盘的上表面和下表面，并且所述通孔与所述真空导管相连接；以及

低压固化晶圆装置，所述低压固化晶圆装置被配置为加热固化介电材料，所述介电材料涂覆于所述晶圆台盘上承载的晶圆表面。

在本发明一个实施例中规定，所述晶圆台盘包括：

底盘，所述底盘的上表面上构造有多个沟槽，所述多个沟槽之间相互连通，所述通孔设置于底盘中心；以及

边缘圈，所述边缘圈布置于所述底盘的边缘处，被配置为固定晶圆。

在本发明一个实施例中规定，所述底盘的边缘处布置盲孔，所述盲孔被配置为紧扣所述边缘圈。

在本发明一个实施例中规定，所述沟槽为圆形沟槽；所述沟槽的深度和宽度均为2.5-3.5mm；以及所述通孔的直径为3-6mm。

在本发明一个实施例中规定，所述底盘的材料包括铝合金、铜合金；以及所述边缘圈的材料包括Vespel有机材料。

在本发明一个实施例中规定，所述真空导管上设置有真空表以及自控阀门。

在本发明一个实施例中规定，所述低压固化晶圆装置包括：

进气管道，所述进气管道被配置为向所述加热腔室输送工艺气体；

加热腔室，所述加热腔室包括加热层，其中通过加热所述加热层以加热工艺气体；以及

出气管道，所述出气管道连接所述加热腔室与真空系统，并且所述出气管道上布置有压力控制阀，所述压力控制阀被配置为控制所述加热腔室中的压力。

在本发明一个实施例中规定，所述晶圆放置架和所述晶圆台盘放置在所述加热腔室内。