CN103107069A - 硅片共晶键合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种硅片共晶键合方法，包括：第一步骤：在第一待键合硅片的表面沉积第一金属层，在第二待键合硅片的表面沉积第二金属层；第二步骤：将第一待键合硅片和第二待键合硅片分别布置在第一加热板和第二加热板上；第三步骤：在第一待键合硅片与第二待键合硅片对齐的情况下，使所述第一加热板和所述第二加热板相对挤压并且加热，同时在所述第一加热板和所述第二加热板之间施加超声波，从而使得第一待键合硅片的表面上的所述第一金属层与第二待键合硅片的表面上的所述第二金属层相互熔融，从而使得第一待键合硅片与第二待键合硅片键合在一起。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种硅片共晶键合方法。
背景技术
在半导体制造过程中，例如在MEMS，微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems）制造过程中，需要对两个硅片进行共晶键合。
图1示意性地示出了根据现有技术的硅片共晶键合方法。
具体地说，如图1所示，在根据现有技术的硅片共晶键合方法中，在第一待键合硅片11的表面沉积（一般物理气相沉积PVD（Physical Vapor Depos ition）方法沉积）铝膜层12，在第二待键合硅片21的表面沉积锗膜层22，然后将第一待键合硅片11和第二待键合硅片21分别布置在第一加热板10和第二加热板20上，并且在第一待键合硅片11与第二待键合硅片21对齐的情况下，使第一加热板10和第二加热板20相对挤压并且加热，从而第一待键合硅片11的表面上的铝膜层12与第二待键合硅片21的表面上的锗膜层22由于加热加压而相互熔融，从而第一待键合硅片11与第二待键合硅片21键合在一起。
在现有的硅片共晶键合方法中，加热温度根据不同金属温度不同（比如铜铜间键合，铝锗键合等不同金属温度不同），一般不高于500度，不低于300度（300-500之间）。在上述示例中的铝锗键合的情况下，加热温度介于430-480度之间。
因此，在现有的硅片共晶键合方法中，需要较高的加热温度（过高温度会对器件已有的金属层带来伤害），同时需要施加较大的压力，而且需要很长的时间才能完成硅片共晶键合，机台产能很低。
因此，希望提供一种仅需要较低加热温度且能够缩短处理时间即可实现硅片共晶键合的技术方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够仅需要较低加热温度且能够缩短处理时间即可实现硅片共晶键合的硅片共晶键合方法。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种硅片共晶键合方法，其包括：
第一步骤：在第一待键合硅片的表面沉积第一金属层，在第二待键合硅片的表面沉积第二金属层；
第二步骤：将第一待键合硅片和第二待键合硅片分别布置在第一加热板和第二加热板上；
第三步骤：在第一待键合硅片与第二待键合硅片对齐的情况下，使所述第一加热板和所述第二加热板相对挤压并且加热，同时在所述第一加热板和所述第二加热板之间施加超声波，从而使得第一待键合硅片的表面上的所述第一金属层与第二待键合硅片的表面上的所述第二金属层相互熔融，从而使得第一待键合硅片与第二待键合硅片键合在一起。
优选地，所述第一步骤采用物理气相沉积方法沉积所述第一金属层和所述第二金属层。
优选地，所述第一金属层为铝膜层。
优选地，所述第二金属层为锗膜层。
优选地，所述第一金属层为铝膜层，所述第二金属层为锗膜层，而且所述第一加热板和所述第二加热板的加热温度一般介于200-400度之间。
在根据本发明的硅片共晶键合方法中，因为有超声波附加，所以本发明中加热板的加热温度可以低于现有技术中的加热板加热温度；而且本发明中加热板的加热温度根据超声波功率可以变化，超声波功率越大，加热板温度可以越低。具体地说，对于铝锗键合的情况，本发明中加热板的加热温度一般介于200-400度之间，相对于现有技术大大降低。
而且，在根据本发明实施例的硅片共晶键合方法中，由于施加超声波而提高了加热效率和键合效率，大大提高了键合质量以及成品质量和产率，降低了制造成本。
由此，本发明提供了一种能够仅需要较低加热温度且能够缩短处理时间即可实现硅片共晶键合的硅片共晶键合方法。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了根据现有技术的硅片共晶键合方法。
图2示意性地示出了根据本发明实施例的硅片共晶键合方法。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
图2示意性地示出了根据本发明实施例的硅片共晶键合方法。
具体地说，如图2所示，根据本发明实施例的硅片共晶键合方法包括：
第一步骤：在第一待键合硅片11的表面沉积第一金属层（例如，铝膜层12），在第二待键合硅片21的表面沉积第二金属层（例如，锗膜层22）；优选地，所述第一步骤采用物理气相沉积方法沉积所述第一金属层和所述第二金属层；
第二步骤：将第一待键合硅片11和第二待键合硅片21分别布置在第一加热板10和第二加热板20上；
第三步骤：在第一待键合硅片11与第二待键合硅片21对齐的情况下，使所述第一加热板10和所述第二加热板20相对挤压并且加热，同时在如图2的箭头所示在所述第一加热板10和所述第二加热板20之间施加超声波（施加超声波提高加热效率和键合效率），从而使得第一待键合硅片11的表面上的所述第一金属层（例如，铝膜层12）与第二待键合硅片21的表面上的所述第二金属层（例如，锗膜层22）相互熔融，从而使得第一待键合硅片11与第二待键合硅片21键合在一起。
在根据本发明实施例的硅片共晶键合方法中，因为有超声波附加，所以本发明中加热板的加热温度可以低于现有技术中的加热板加热温度；而且本发明中加热板的加热温度根据超声波功率可以变化，超声波功率越大，加热板温度可以越低。具体地说，对于铝锗键合的情况，本发明中加热板的加热温度一般介于200-400度之间，相对于现有技术大大降低。
而且，在根据本发明实施例的硅片共晶键合方法中，由于施加超声波而提高了加热效率和键合效率，大大提高了键合质量以及成品质量和产率，降低了制造成本。
由此，本发明上述优选实施例提供了一种能够仅需要较低加热温度且能够缩短处理时间即可实现硅片共晶键合的硅片共晶键合方法。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (5)
1.一种硅片共晶键合方法，其特征在于包括：
第一步骤：在第一待键合硅片的表面沉积第一金属层，在第二待键合硅片的表面沉积第二金属层；
第二步骤：将第一待键合硅片和第二待键合硅片分别布置在第一加热板和第二加热板上；
第三步骤：在第一待键合硅片与第二待键合硅片对齐的情况下，使所述第一加热板和所述第二加热板相对挤压并且加热，同时在所述第一加热板和所述第二加热板之间施加超声波，从而使得第一待键合硅片的表面上的所述第一金属层与第二待键合硅片的表面上的所述第二金属层相互熔融，从而使得第一待键合硅片与第二待键合硅片键合在一起。
2.根据权利要求1所述的硅片共晶键合方法，其特征在于，所述第一步骤采用物理气相沉积方法沉积所述第一金属层和所述第二金属层。
3.根据权利要求1或2所述的硅片共晶键合方法，其特征在于，所述第一金属层为铝膜层。
4.根据权利要求1或2所述的硅片共晶键合方法，其特征在于，所述第二金属层为锗膜层。
5.根据权利要求1或2所述的硅片共晶键合方法，其特征在于，所述第一金属层为铝膜层，所述第二金属层为锗膜层，而且所述第一加热板和所述第二加热板的加热温度一般介于200-400度之间。
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