一種半導(dǎo)體器件及其制備方法、電子裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制備方法、電子
目.ο
【背景技術(shù)】
[0002]在電子消費(fèi)領(lǐng)域，多功能設(shè)備越來越受到消費(fèi)者的喜愛，相比于功能簡(jiǎn)單的設(shè)備，多功能設(shè)備制作過程將更加復(fù)雜，比如需要在電路版上集成多個(gè)不同功能的芯片，因而出現(xiàn)了 3D 集成電路(integrated circuit, IC)技術(shù)，3D 集成電路(integrated circuit, IC)被定義為一種系統(tǒng)級(jí)集成結(jié)構(gòu)，將多個(gè)芯片在垂直平面方向堆疊，從而節(jié)省空間。
[0003]在MEMS領(lǐng)域中，有一些產(chǎn)品需要多層晶圓接合(Bonding)、減薄處理，為了避免晶圓邊緣(Wafer Edge)碎裂現(xiàn)象,引入了邊緣修剪(Edge Triming)工藝，因此在第二次接合(Bonding)后，晶圓邊緣(Wafer Edge)發(fā)生碎裂、掉落(Drop)現(xiàn)象。
[0004]在接合完成之后的研磨變薄工藝(Grinding Process)中，由于壓力，導(dǎo)致晶圓四周沒有支撐的區(qū)域發(fā)生碎裂、掉掉落(Drop)現(xiàn)象，同時(shí)在所述邊緣發(fā)生碎裂之后，所述裂紋會(huì)延伸至所述晶圓中心區(qū)域，甚至?xí)?duì)晶圓中心區(qū)域的圖案造成損壞，從而影響器件的性能。
[0005]因此需要對(duì)目前MEMS器件的接合方法作進(jìn)一步的改進(jìn)，以便消除上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0007]本發(fā)明為了克服目前存在問題，提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，包括:
[0008]步驟S1:提供底部晶圓和中間晶圓，所述底部晶圓和所述中間晶圓接合為一體，其中，所述中間晶圓的尺寸小于所述底部晶圓的尺寸，以露出所述底部晶圓的邊緣；
[0009]步驟S2:提供頂部晶圓，在所述頂部晶圓背面的邊緣區(qū)域形成有防裂環(huán)；
[0010]步驟S3:將所述頂部晶圓的正面和所述中間晶圓接合為一體。
[0011]可選地，在所述步驟S2中，所述防裂環(huán)呈環(huán)形凹槽。
[0012]可選地，在所述步驟S2中，所述環(huán)形凹槽的深度為200-400um。
[0013]可選地，所述步驟S2包括:
[0014]步驟S21:提供頂部晶圓，在所述頂部晶圓的背面上形成有具有防裂環(huán)圖案的掩膜層；
[0015]步驟S22:以所述掩膜層為掩膜蝕刻所述頂部晶圓，以在所述頂部晶圓背面形成所述防裂環(huán)；
[0016]步驟S23:去除所述掩膜層。
[0017]可選地，在所述步驟S23之后，所述步驟S2還包括:
[0018]步驟S24:將所述頂部晶圓反轉(zhuǎn)；
[0019]步驟S25:圖案化所述頂部晶圓的正面，以在所述頂部晶圓的正面形成元器件圖案;
[0020]步驟S26:再次反轉(zhuǎn)所述頂部晶圓。
[0021]可選地，在所述步驟S22中，選用深反應(yīng)離子蝕刻的方法蝕刻所述頂部晶圓背面。
[0022]可選地，所述步驟SI包括:
[0023]步驟Sll:提供所述底部晶圓和中間晶圓，并將所述底部晶圓和所述中間晶圓接合為一體；
[0024]步驟S12:修到所述中間晶圓，以去除所述中間晶圓的的邊緣，露出所述底部晶圓的邊緣；
[0025]步驟S13:研磨打薄所述中間晶圓。
[0026]可選地，在所述步驟Sll中，通過熔合鍵合的方法將所述底部晶圓和所述中間晶圓接合為一體。
[0027]可選地，在所述步驟S3之后，所述方法還進(jìn)一步包括對(duì)所述頂部晶圓的背面進(jìn)行研磨的步驟。
[0028]本發(fā)明還提供了一種基于上述的方法制備得到的半導(dǎo)體器件。
[0029]本發(fā)明還提供了一種電子裝置，包括上述的半導(dǎo)體器件。
[0030]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，所述方法在所述頂部晶圓的背面邊緣區(qū)域形成防裂環(huán)，在接合過程中以及后續(xù)的背部研磨過程中，在頂部晶圓邊緣發(fā)生碎裂時(shí)，所述防裂環(huán)能夠防止所述裂痕進(jìn)一步延伸至晶圓的中心區(qū)域，對(duì)中心區(qū)域的圖案造成影響，能夠起到保護(hù)內(nèi)部器件的作用。
[0031]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0032](I)能夠避免晶圓邊緣發(fā)生碎裂產(chǎn)生的損失，提高了器件的良率。
[0033](2)降低了晶圓目檢查的失敗率(Fail Rate)，提高了生產(chǎn)的產(chǎn)量，增加了產(chǎn)能。
【附圖說明】
[0034]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖中，
[0035]圖la_lc為現(xiàn)有技術(shù)中所述底部晶圓和中間晶圓的制備過程TJK意圖；
[0036]圖2a_2c為現(xiàn)有技術(shù)中所述中間晶圓和頂部晶圓接合的過程示意圖；
[0037]圖3a_3c為本發(fā)明一實(shí)施方式中所述底部晶圓的制備過程示意圖；
[0038]圖4a_4e為本發(fā)明一實(shí)施方式中所述中間晶圓的制備過程示意圖；
[0039]圖5為本發(fā)明一實(shí)施方式中所述中間晶圓和頂部晶圓接合過程示意圖；
[0040]圖6為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中所述半導(dǎo)體器件制備的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0042]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對(duì)尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0043]應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接至『或“耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)樱蛘呖梢源嬖诰娱g的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)印?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅僅用來區(qū)分一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個(gè)元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。
[0044]空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個(gè)元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向?yàn)樵谄渌蛱卣鳌吧稀?。因此，示例性術(shù)語(yǔ)“在...下面”和“在...下”可包括上和下兩個(gè)取向。器件可以另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語(yǔ)相應(yīng)地被解釋。
[0045]在此使用的術(shù)語(yǔ)的目的僅在于描述具體實(shí)施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時(shí)，單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語(yǔ)“組成”和/或“包括”，當(dāng)在該說明書中使用時(shí)，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)所列項(xiàng)目的任何及所有組合。
[0046]現(xiàn)有技術(shù)中所述半導(dǎo)體器件的制備方法如圖la-lc，圖2a_2c所示，首先如圖1a所述，提供底部晶圓101，中間晶圓102，并將所述底部晶圓101和中間晶圓102接合為一體。
[0047]參照?qǐng)Dlb，修剪所述中間晶圓的邊緣，以減小所述晶圓的關(guān)鍵尺寸，露出部分所述底部晶圓101 ο
[0048]參照?qǐng)Dlc，研磨打薄所述中間晶圓102，得到如圖1c所示的圖案。
[0049]參照?qǐng)D2a，提供頂部晶圓103，所述頂部晶圓上形成有各種器件圖案，然后將所述頂部晶圓103和所述中間晶圓102相接合，其中在所述頂部晶圓103的邊緣部分和所述底部晶圓101的邊緣部分為中空結(jié)構(gòu)，沒有任何支撐，如圖2b中箭頭所指區(qū)域，因此在接合過程中以及后續(xù)的研磨過程中所述頂部晶圓103的邊緣容易發(fā)生碎裂、跌落的現(xiàn)象。
[0050]進(jìn)一步，在所述頂部晶圓發(fā)生碎裂的時(shí)候，所述裂紋會(huì)延伸至所述晶圓中心區(qū)域，甚至?xí)?duì)晶圓中心區(qū)域的圖案造成損壞，如圖2c所示，從而影響器件的性能。
[0051]由于所述工藝中存在上述問題，因此需要對(duì)所述方法作進(jìn)一步改進(jìn)。
[0052]實(shí)施例1
[0053]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，下面結(jié)合圖3a_3c、圖4a_4e和圖5對(duì)所述方法作進(jìn)一步的說明。
[0054]其中，圖3a_3c為本發(fā)明一實(shí)施方式中所述底部晶圓的制備過程示意圖；圖4a_4e為本發(fā)明一實(shí)施方式中所述中間晶圓的制備過程示意圖；圖5為本發(fā)明一實(shí)施方式中所述中間晶圓和頂部晶圓接合過程不意圖；
[0055]首先，執(zhí)行步驟201，提供所述底部晶圓301和所述中間晶圓302，并將所述底部晶圓301和所述中間晶圓302接合為一體。
[0056]具體地，如圖3a所示，所述底部晶圓301和所述中間晶圓302可以選用本領(lǐng)域常用的晶圓，例如5圭晶圓，其中底部晶圓301和所述中間晶圓302上可以形成有各種器件圖案，例如CMOS、MEMS等元器件，但是也并不局限于所述示例。
[0057]然后將所述底部晶圓301和所述中間晶圓302接合為一體，可以選用熱鍵合的方法，例如熔合鍵合將底部晶圓301和所述中間晶圓302接合，但是也并不局限于所述方法。
[0058]為了節(jié)省空間，將更多的晶圓接合為一體，需要對(duì)所述中間晶圓進(jìn)行處理，執(zhí)行步驟202，修剪所述中間晶圓302，以去除所述中間晶圓的302的邊緣，露出所述底部晶圓301的邊緣。
[0059]在該步驟中，如圖3b所示,對(duì)所述中間晶圓302的邊緣進(jìn)行修剪，以減小所述中間晶圓的關(guān)鍵尺寸，使所述中間晶圓302的關(guān)鍵尺寸小于所述底部晶圓301的關(guān)鍵