[发明专利]一种多晶圆堆叠结构的形成方法

说明书

本发明提供的多晶圆堆叠结构的形成方法，通过将前次键合后的修边工艺推移至后次键合前的键合孔中填充金属层之后，使得前次键合引起的边缘间隙区域，以及前次键合后直至后次键合前的键合孔中填充金属层之间形成的可能出现不良区域不在同一平面上，并且边缘间隙区域和可能出现不良区域的投影部分重叠，可以减少推移后的修边工艺的修边宽度，从而提高了多晶圆堆叠结构的有效面积，还去除了可能出现不良区域，避免了不良的产生(键合垫的形成过程中铜环的形成)。

技术领域

本发明属于集成电路制造技术领域，具体涉及一种多晶圆堆叠结构的形成方法。

背景技术

在现有的一些半导体工艺中，例如3D-IC晶圆键合以及后续晶圆减薄流程中，为保证晶圆边缘的完整和光滑，需要对晶圆进行修边(Trim)处理。

在对相邻的两片晶圆进行键合前需要对其中一片晶圆进行第一次修边处理，接着相邻的两片晶圆键合，对所述其中一片晶圆先研磨减薄，再采用酸刻蚀结合第二次修边工艺获得理想的边缘。

在多晶圆堆叠工艺中，重复前面步骤，由于后续每次加入的晶圆研磨时需要在底部具有完整支撑，否则研磨过程相邻的两片晶圆的边缘容易破碎，因此，对每次新加入的晶圆均需要修边，而且修边宽度越来越宽，必然使芯片有效面积的越来越少。同时随着对晶圆修边宽度不断增加，对机台控制能力要求更高。无论是从经济成本还是工艺难度上，传统的修边工艺都无法满足多片晶圆键合的修边需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多晶圆堆叠结构的形成方法，减少晶圆修边宽度，提高晶圆有效面积。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多晶圆堆叠结构的形成方法，包括以下步骤：

步骤S1：将正面边缘区域经过修边处理的第一晶圆与承载晶圆键合，再从所述第一晶圆的背面研磨减薄所述第一晶圆，以保留部分厚度的所述第一晶圆，并形成第一堆叠结构，所述第一堆叠结构呈凸台状，

其中，所述第一堆叠结构在所述承载晶圆和第一晶圆的键合面的边缘存在边缘间隙区域；

步骤S2：在所述第一堆叠结构的正面形成第一键合孔，并在所述第一键合孔中填充第一金属层，所述第一金属层还覆盖所述第一堆叠结构的正面，再对所述第一堆叠结构的正面边缘区域修边，以去除所述第一堆叠结构的边缘间隙区域，再平坦化处理所述第一金属层，以形成第一键合垫；

步骤S3：将正面边缘区域经过修边处理的第二晶圆与所述第一堆叠结构键合，再从所述第二晶圆的背面研磨减薄所述第二晶圆，以保留部分厚度的所述第二晶圆，并形成第二堆叠结构，所述第二堆叠结构呈凸台状，

其中，所述第二堆叠结构通过所述第一键合垫与所述第二晶圆电连接，所述第二堆叠结构在所述第一堆叠结构和第二晶圆的键合面的边缘存在边缘间隙区域；

步骤S4：对所述第二堆叠结构的正面边缘区域修边，去除所述第二堆叠结构的边缘间隙区域。

可选的，步骤S1包括：

提供第一晶圆，对第一晶圆的正面边缘区域修边，修边后的所述第一晶圆包括第一基底部和位于所述第一基底部上的第一凸起部，且所述第一晶圆的边缘修边宽度为第一宽度；

提供承载晶圆，将所述第一凸起部朝向所述承载晶圆的正面键合，所述第一凸起部的投影全部落在所述承载晶圆的正面；

从所述第一晶圆的背面研磨减薄所述第一晶圆，去除所述第一基底部，并保留部分厚度的第一凸起部。

进一步的，步骤S2包括：

在所述第一堆叠结构的正面形成光刻胶层；

对所述光刻胶层进行洗边处理，以去除第一堆叠结构边缘处的光刻胶层，并图形化处理所述光刻胶层，其中，所述光刻胶层的洗边宽度大于第一宽度；