[发明专利]逻辑电路与后道互连电路混合键合的三维集成结构及工艺

权利要求书

1.一种逻辑电路与后道互连电路混合键合的三维集成结构，其特征在于：包括衬底，所述衬底的上下表面均设置有互连层，所述互连层上键合有芯粒逻辑电路层，且所述互连层上设置有覆盖所述芯粒逻辑电路层的模塑层；其中一侧的模塑层表面设置有再布线层，所述再布线层通过模塑层中的塑料通孔与同侧的所述互连层连接；所述再布线层表面设置有凸点。

2.如权利要求1所述的逻辑电路与后道互连电路混合键合的三维集成结构，其特征在于：所述芯粒逻辑电路层包括若干芯粒，位于相邻芯粒之间的互连层中设置有隔离槽。

3.如权利要求1所述的逻辑电路与后道互连电路混合键合的三维集成结构，其特征在于：所述再布线层包括依次设置于所述模塑层表面的第一介电层、第一种子层、第一再布线层和第一阻焊层，所述塑料通孔露出所述第一介电层，所述第一阻焊层上设置有开孔并露出焊盘区，所述凸点设置于所述焊盘区。

4.如权利要求1所述的逻辑电路与后道互连电路混合键合的三维集成结构，其特征在于：所述衬底与所述互连层之间设置有钝化层，所述钝化层采用二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅或碳搀杂氧化硅材料。

5.如权利要求4所述的逻辑电路与后道互连电路混合键合的三维集成结构，其特征在于：所述衬底中设置有导电柱，所述导电柱的两端分别贯穿两侧的所述钝化层并与两侧的所述互连层连接。

6.一种逻辑电路与后道互连电路混合键合的三维集成工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、提供第一晶圆，减薄后制作导电柱，得到衬底；

S2、在衬底的上下表面分别制作互连层；

S3、提供第二晶圆，制作逻辑电路，对逻辑电路进行芯片切割，得到多个芯粒；

S4、将多个芯粒按照三维集成结构的分布分为上下两层并通过混合键合方式分别与衬底两侧的互连层键合，在衬底的两侧分别形成芯粒逻辑电路层；

S5、在两侧的互连层上分别进行模塑，形成模塑层；

S6、在其中一侧的模塑层中制作塑料通孔；

S7、在制作有塑料通孔的模塑层表面制作再布线层及凸点；

其中，步骤S1-S2与步骤S3并行制备。

7.如权利要求6所述的逻辑电路与后道互连电路混合键合的三维集成工艺，其特征在于：步骤S2中，在衬底两侧的互连层上分别通过激光、等离子体或者金刚石刀的方式按照区域划分形成隔离槽，将相邻芯粒隔开。

8.如权利要求6所述的逻辑电路与后道互连电路混合键合的三维集成工艺，其特征在于：步骤S4中，在混合键合之前通过化学机械抛光对衬底的上下表面的互连层进行抛光。

9.如权利要求8所述的逻辑电路与后道互连电路混合键合的三维集成工艺，其特征在于：抛光完成后，先对衬底和芯粒进行清洗，去除附着的沾污物，再采用湿法清洗工艺进行表面清洗，然后采用N₂或O₂或Ar离子对键合面进行表面处理，使被激活的表面介质与水发生反应，在互连层表面和清洗后的芯粒表面上形成OH—悬挂键；最后将多个芯粒分为上下两层并分别与衬底的两面对准，通过键合装置施加预压力，形成稳固的预键合结构，之后退火。

10.如权利要求6所述的逻辑电路与后道互连电路混合键合的三维集成工艺，其特征在于：步骤S7中，再布线层及凸点的制作方法如下：先在具有塑料通孔一侧的模塑层上制作覆盖模塑层表面的第一介电层，对第一介电层刻蚀处理，露出塑料通孔，再在第一介电层上依次制作第一种子层和第一再布线层，然后在第一再布线层上制作第一阻焊层，并对第一阻焊层开孔处理，露出所述第一再布线层的焊盘区，最后在焊盘区进行植球工艺，形成凸点。