CN111063620A - 晶圆键合方法 - Google Patents

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吴佳宏
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Shanghai Huali Microelectronics Corp
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Abstract

本发明提供了一种晶圆键合方法，包括：提供第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆和所述第二晶圆分别具有正面和背面；在所述第一晶圆和所述第二晶圆的正面分别形成键合面；对所述第一晶圆的背面进行预处理工艺或/和对所述第二晶圆的背面进行预处理工艺；将所述第一晶圆的键合面与所述第二晶圆的键合面键合。在本发明提供的晶圆键合方法中，在第一晶圆正面与第二晶圆正面相键合的步骤之前，增加一道预处理工艺步骤，减少所述第一晶圆或/和第二晶圆的翘曲度，可以有效地改善(降低)晶圆键合时的扭曲度，降低晶圆键合扭曲度，有利于提供晶圆键合后续工艺的均一性，从而最终提高产品良率。

Description

晶圆键合方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种晶圆键合方法。
背景技术
随着微电子技术的发展，器件越来越小型化，可能会带来读码延迟，功耗增加，发热增大，可以通过将平面工艺的集成电路通过三维集成，来降低金属互联距离，提升产品性能，而晶圆键合是三维集成的主要方法。
晶圆键合效果的好坏的评价参数是扭曲度，扭曲度太大在后续的工艺中可能造成光刻对准精度变差，甚至造成良率损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆键合方法，减少晶圆键合面的翘曲度，使得晶圆与晶圆之间键合的效果更好。
为了达到上述目的，本发明提供了一种晶圆键合方法，包括：
提供第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆和所述第二晶圆分别具有正面和背面；
在所述第一晶圆和所述第二晶圆的正面分别形成键合面；
对所述第一晶圆的背面进行预处理工艺或/和对所述第二晶圆的背面进行预处理工艺；
将所述第一晶圆的键合面与所述第二晶圆的键合面键合。
可选的，在所述的晶圆键合方法中，所述预处理工艺包括：
化学气相沉积工艺形成一层薄膜；
清洗所述薄膜，减少薄膜表面的颗粒。
可选的，在所述的晶圆键合方法中，所述薄膜为氮化硅薄膜或者氧化硅薄膜或者氮化硅薄膜与氧化硅薄膜的组合。
可选的，在所述的晶圆键合方法中，清洗所述薄膜可以采用SC1，SC2，双氧水，去离子水清洗液。
可选的，在所述的晶圆键合方法中，清洗所述薄膜的时间为1秒～600秒。
可选的，在所述的晶圆键合方法中，所述薄膜为100埃～50000埃。
可选的，在所述的晶圆键合方法中，所述薄膜的应力为-200Mpa～200Mpa。
可选的，在所述的晶圆键合方法中，清洗所述薄膜时，所述第一晶圆或所述第二晶圆的正面通过惰性气体进行保护。
可选的，在所述的晶圆键合方法中，在所述第一晶圆和所述第二晶圆的正面分别形成键合面的方法包括：在所述第一晶圆的正面和所述第二晶圆的正面分别形成氧化物薄膜。
可选的，在所述的晶圆键合方法中，所述氧化物的材料为氧化硅。
在本发明提供的晶圆键合方法中，在第一晶圆正面与第二晶圆正面相键合的步骤之前，增加一道预处理工艺步骤，减少所述第一晶圆或/和第二晶圆的翘曲度，可以有效地改善(降低)晶圆键合时的扭曲度，降低晶圆键合扭曲度，有利于提供晶圆键合后续工艺的均一性，从而最终提高产品良率。
附图说明
图1是本发明的晶圆键合方法的流程图；
图2至图4是本发明实施例一的圆键合方法的剖面图；
图5至图7是本发明实施例二的圆键合方法的剖面图；
图8至图10是本发明实施例三的圆键合方法的剖面图；
图中：110-第一晶圆、111-第一面、112-第二面、120-第二晶圆、121-第三面、122-第四面、123-氧化硅薄膜、210-第一晶圆、211-第一面、212-第二面、220-第二晶圆、221-第三面、222-第四面、230-第一氧化硅薄膜、240-第二氧化硅薄膜、310-第一晶圆、311-第一面、312-第二面、320-第二晶圆、321-第三面、322-第四面。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。
参照图1，本发明提供了一种晶圆键合方法，包括：
S11：提供第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆和所述第二晶圆分别具有正面和背面；
S12：在所述第一晶圆和所述第二晶圆的正面分别形成键合面；
S13：对所述第一晶圆的背面进行预处理工艺或/和对所述第二晶圆的背面进行预处理工艺；
S14：将所述第一晶圆的键合面与所述第二晶圆的键合面键合。
实施例一，参照图2至图4，提供第一晶圆110和第二晶圆120，所述第一晶圆110和所述第二晶圆120分别具有正面和背面，假如第一晶圆110的正面为第一面111，第一晶圆110的背面为第二面112，第二晶圆120的正面为第三面121，第二晶圆120的背面为第四面122。在第一晶圆110和第二晶圆120的正面形成键合面，具体的，键合面的形成方法包括，生长一定厚度的氧化物薄膜，并进行表面研磨，并进行键合面的表面轮廓的调整，氧化物可以是氧化硅。
在S13步骤中，如果第一晶圆110翘曲度合格，第二晶圆120翘曲度不合格的情况下，可以只单独对第二晶圆120的第四面122进行预处理工艺，改善第二晶圆120的翘曲度，具体的，可以采用SC1、SC2、盐酸、氨水和双氧水的其中一种或多种混合液清洗第二晶圆120的第四面122，在清洗第四面122的同时，第二晶圆120的正面即第三面121使用氮气保护；之后，在第二晶圆120的第四面122采用化学气相沉积方法形成一氧化硅薄膜123，在其他实施例中，对第二晶圆120的第四面122进行预处理工艺时，生成的薄膜还可以是氮化硅或其他薄膜。形成的氧化硅薄膜123可以调整第二晶圆120的翘曲度，以使得与第一晶圆110翘曲度接近。生长的氧化硅薄膜123为100埃～50000埃，氧化硅薄膜123的应力为-200Mpa～200Mpa。在形成氧化硅薄膜123后，还可以进一步的对氧化硅薄膜123表面进行清洗，清洗的时间可以选择时间1s～600s，清洗的工艺转速为100转/分钟～3000转/分钟。同样的，也可以采用SC1、SC2、盐酸、氨水和双氧水的其中一种或多种混合液清洗第二晶圆120的第四面122的氧化硅薄膜123表面，在清洗第四面122的同时，第二晶圆120的正面使用氮气保护。
最后，将第一晶圆110的键合面和第二晶圆120的键合面进行键合，完成整个键合工艺。
实施例二，参照图5至图7，提供第一晶圆210和第二晶圆220，第一晶圆210的正面为第一面211，第一晶圆210的背面为第二面212，第二晶圆220的正面为第三面221，第二晶圆的背面为第四面222，在第一晶圆210的第一面211，和第二晶圆220的第三面221形成键合面。键合面的形成方法和实施例一的键合面的形成方法一致，在此不做赘述。在接下来的步骤中，如果第一晶圆210和第二晶圆220翘曲度都不合格的情况下，可以对第一晶圆210和第二晶圆220的背面都进行工艺处理，调整第一晶圆210和第二晶圆220的翘曲度，使得第一晶圆210和第二晶圆220的翘曲度在合格的范围内。具体的，可以采用SC1、SC2、盐酸、氨水和双氧水的其中一种或多种混合液清洗第一晶圆210的背面，在清洗背面的同时，第一晶圆210的正面使用氮气保护；之后，在第一晶圆210的背面采用化学气相沉积方法形成第一氧化硅薄膜230，形成的第一氧化硅薄膜230可以调整第一晶圆210的翘曲度。生长的第一氧化硅薄膜230是100埃～50000埃，第一氧化硅薄膜210的应力为-200Mpa～200Mpa。在形成第一氧化硅薄膜230后，还可以进一步的对第一氧化硅薄膜230表面进行清洗，同样的，也可以采用SC1、SC2、盐酸、氨水和双氧水的其中一种或多种混合液清洗第一晶圆210的背面，在清洗背面的同时，第一晶圆210的正面使用氮气保护。第二晶圆220的背面形成第二氧化硅薄膜240的工艺和形成第一氧化硅薄膜230的工艺一致，在此，不做赘述。
实施例三，参照图8至图10，第一晶圆310的正面为第一面311，第一晶圆310的背面为第二面312，第二晶圆320的正面为第三面321，第二晶圆的背面为第四面322。第一晶圆310和第二晶圆320其中有一个晶圆的翘曲度不合格的情况，例如，第一晶圆310的翘曲度不合格，第二晶圆320的翘曲度合格，本实施例与实施例一采用的方法不同，本实施例将第二晶圆320的翘曲度，经过预处理工艺使得第二晶圆320的翘曲度与第一晶圆310的翘曲度一致，然后将第一晶圆310和第二晶圆320以同一个翘曲方向进行键合即第一晶圆310的背面贴合第二晶圆320的正面进行键合，从而改善第一晶圆310和第二晶圆320的键合情况。
综上，在本发明实施例提供的晶圆键合方法中，在第一晶圆正面与第二晶圆正面相键合的步骤之前，增加一道预处理工艺步骤，减少所述第一晶圆或/和第二晶圆的翘曲度，可以有效地改善(降低)晶圆键合时的扭曲度，降低晶圆键合扭曲度，有利于提供晶圆键合后续工艺的均一性，从而最终提高产品良率。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种晶圆键合方法，其特征在于，包括：
提供第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆和所述第二晶圆分别具有正面和背面；
在所述第一晶圆和所述第二晶圆的正面分别形成键合面；
对所述第一晶圆的背面进行预处理工艺或/和对所述第二晶圆的背面进行预处理工艺；
将所述第一晶圆的键合面与所述第二晶圆的键合面键合。
2.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述预处理工艺包括：
化学气相沉积工艺形成一层薄膜；
清洗所述薄膜，减少薄膜表面的颗粒。
3.如权利要求2所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述薄膜为氮化硅薄膜或者氧化硅薄膜或者氮化硅薄膜与氧化硅薄膜的组合。
4.如权利要求2所述的晶圆键合方法，其特征在于，清洗所述薄膜可以采用SC1，SC2，双氧水，去离子水清洗液。
5.如权利要求2所述的晶圆键合方法，其特征在于，清洗所述薄膜的时间为1秒～600秒。
6.如权利要求2所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述薄膜为100埃～50000埃。
7.如权利要求2所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述薄膜的应力为-200Mpa～200Mpa。
8.如权利要求2所述的晶圆键合方法，其特征在于，清洗所述薄膜时，所述第一晶圆或所述第二晶圆的正面通过惰性气体进行保护。
9.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，在所述第一晶圆和所述第二晶圆的正面分别形成键合面的方法包括：在所述第一晶圆的正面和所述第二晶圆的正面分别形成氧化物薄膜。
10.如权利要求9所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述氧化物的材料为氧化硅。
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