[发明专利]一种晶圆载片键合结构及利用该结构进行TSV露头的方法

说明书

本发明公开了一种用于TSV露头的晶圆载片键合结构，包括：硅片，设置在硅片第一面的器件及多个TSV通孔及填充铜柱，位于与所述硅片第一面相对的第二面；载片，所述载片具有平整的第三面，以及位于与所述第三面相对的非平整第四面；所述硅片第一面与所述载片第三面附连，其中所述多个TSV的铜柱底部到所述载片非平整第四面对应位置的距离基本相等。

技术领域

本发明涉及集成电路先进封装技术领域，尤其涉及一种晶圆载片键合结构及利用该结构进行TSV露头的方法。

背景技术

TSV(Through Silicon Via)技术是穿透硅通孔技术的缩写，一般简称为硅通孔技术或硅穿孔技术，是三维集成电路封装中堆叠芯片实现互连的一种新的技术解决方案。TSV能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大、芯片之间的互连线路可靠且最短、封装外形尺寸最小，并且可以大幅改善芯片的性能并降低功耗，这些特性使得TSV技术成为目前集成电路封装技术中最引人注目的一种技术。

TSV技术具有封装尺寸小，高频特性出色，传输延时低，射频噪声低，寄生电阻小，芯片功耗低，热膨胀可靠性高等一系列的优点。

但TSV工艺成本较高，技术难度较大。在通用的TSV工艺，尤其是低成本的TSV工艺中，一些TSV晶圆级产品(如硅转接板)在工艺流片时，由于TSV通孔刻蚀的深度均匀性不好(刻蚀TTV不好)，因此会导致TSV通孔的底部硅片厚度剩余量的不一致。

在后续的工艺中，TSV的通孔中会填充金属作为导电介质，从而和后续电路或焊盘形成电连接。由于上述的通孔深度不一致导致剩余硅片厚度的不一致，这将直接产生后续通过减薄和湿法腐蚀工艺露出TSV背面金属柱头部时会导致露头不一致。具体情况如图1和图2所示，图1A示出的是晶圆中心部位形成的TSV通孔及铜柱较深，边缘的TSV通孔及铜柱较浅的情况；在通常的TSV背面露头工艺后，其露头的结果如图2A所示，即晶圆中心部位的TSV铜柱已经露出，但晶圆边缘部位的TSV铜柱还在硅片中；图1B示出的是晶圆中心部位形成的TSV通孔及铜柱较浅，边缘的TSV通孔及铜柱较深的情况；在通常的TSV背面露头工艺后，其露头的结果如图2B所示，即晶圆边缘部位的TSV铜柱已经露出，但晶圆中心部位的TSV铜柱还在硅片中。

这些工艺缺陷一般是不可接受的，因为这将会给后续贴片等工艺造成困难甚至缺陷。因此，急需一种改进型的晶圆级TSV背面露头辅助装置和背面露头的方法，从而至少部分的解决上述现有技术中存在的各种问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，根据本发明的一个实施例，提供一种用于TSV露头的晶圆载片键合结构，包括：硅片，设置在硅片第一面的器件及多个TSV通孔及填充铜柱，位于与所述硅片第一面相对的第二面；载片，所述载片具有平整的第三面，以及位于与所述第三面相对的非平整第四面；所述硅片第一面与所述载片第三面附连，其中所述多个TSV的铜柱底部到所述载片非平整第四面对应位置的距离基本相等。

在本发明的一个实施例中，所述硅片第一面中心部位的TSV铜柱长度大于所述硅片第一面边缘部位的TSV铜柱长度。

在本发明的一个实施例中，所述硅片第一面边缘部位的TSV铜柱长度大于所述硅片第一面中心部位的TSV铜柱长度。

在本发明的一个实施例中，所述载片非平整第四面为类凹面。

在本发明的一个实施例中，所述载片非平整第四面为类凸面。

在本发明的一个实施例中，所述载片非平整第四面为凹凸结合的曲面。

在本发明的一个实施例中，所述载片为硅片、玻璃载片、有机基板、金属基板、陶瓷基板、有机基板与金属基板复合的基板。