[發明專利]一種鍵合晶圓的結構及其制備方法

在審

• 申請號: 201711030930.1
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107742606A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 李海鷗;吳磊;劉洪剛;李琦;陳永和;張法碧;高喜;肖功利;首照宇;傅濤;翟江輝
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 石燕妮

1.一種鍵合晶圓的結構，包括第一晶圓和第二晶圓，其特征在于：所述第二晶圓位于第一晶圓的上方，所述第一晶圓與第二晶圓之間設置有中間層，所述中間層包括氣體通道和三氧化二鋁層，所述氣體通道設置在三氧化二鋁層內，且氣體通道橫向貫穿三氧化二鋁層。

2.根據權利要求1所述的鍵合晶圓的結構，其特征在于：所述氣體通道為三氧化二鋁層經過混合氣體刻蝕形成的等間距氣體通道。

3.根據權利要求2所述的鍵合晶圓的結構，其特征在于：所述等間距氣體通道為凹槽狀通道。

4.如權利要求1至3中任意一項權利要求所述的鍵合晶圓的結構的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

A.將第一晶圓和第二晶圓均進行清洗，吹干；

B.將所述第一晶圓和所述第二晶圓的表面均沉積金屬鋁；

C.將所述第一晶圓或所述第二晶圓的表面采用旋涂法均勻涂抹光刻膠；

D.將涂抹光刻膠的第一晶圓或第二晶圓依次進行軟烘烤、添加掩模版、紫外光曝光以及光刻膠顯影工藝；所述軟烘烤的條件為置于真空熱板內，烘烤溫度為80℃-120℃，烘烤時間為30s-60s；

E.對有光刻膠的第一晶圓或第二晶圓進行刻蝕形成氣體通道，將所述第一晶圓的鍵合面和所述第二晶圓的鍵合面相互接觸，進行預鍵合，所述第一晶圓的鍵合面和所述第二晶圓的鍵合面均為步驟B形成的金屬鋁層；

F.通過濕法腐蝕去除殘留的光刻膠；

G.將所述第一晶圓和所述第二晶圓放入鍵合機在氧氣環境下進行低溫鍵合，氧氣分子通過所述氣體通道進入所述第一晶圓的鍵合面和所述第二晶圓的鍵合面將所述金屬鋁層自然氧化成三氧化二鋁；鍵合溫度為100℃-400℃，鍵合壓力為100Kg-1000Kg；

H.低溫退火處理；退火溫度為100℃-400℃。

5.根據權利要求4所述的低溫鍵合晶圓的方法，其特征在于：步驟A中的清洗為采用RCA濕式化學清洗法，所述RCA濕式化學清洗法所采用的清洗液包括有機溶劑、硫酸和雙氧水的混合溶液以及氨水、雙氧水和去離子水的混合溶液；在硫酸和雙氧水的混合溶液中，所述硫酸濃度為96％，所述雙氧水的濃度為30％，所述硫酸和所述雙氧水的體積比為4:1；在所述氨水、雙氧水和去離子水的混合溶液中，所述氨水的濃度為29％，所述雙氧水的濃度為30％，三種液體的體積比為：氨水:雙氧水:去離子水為1:1:5；

清洗的方法包括以下步驟：采用所述有機溶劑清除所述第一晶圓和所述第二晶圓的表面油污；采用超聲清洗所述第一晶圓和所述第二晶圓的表面吸附的顆粒；將所述硫酸和雙氧水的混合溶液加熱至95℃，將所述第一晶圓和所述第二晶圓浸泡20分鐘，用去離子水快速沖洗浸泡后的第一晶圓和第二晶圓去除金屬離子；將所述氨水、雙氧水和去離子水的混合溶液加熱至80℃，將所述第一晶圓和所述第二晶圓浸泡15分鐘，在浸泡過程中保持所述氨水、雙氧水和去離子水的混合溶液的溫度不變，再用去離子水快速沖洗浸泡后的第一晶圓和第二晶圓。

6.根據權利要求4所述的鍵合晶圓的制備方法，其特征在于：步驟A中的吹干為采用氮氣進行吹干。

7.根據權利要求4所述的鍵合晶圓的制備方法，其特征在于：步驟A清洗后將所述第一晶圓和所述第二晶圓進行擦洗和/或拋光。

8.根據權利要求4所述的鍵合晶圓的制備方法，其特征在于：步驟B中的沉積金屬鋁的方法采用有機金屬化學氣相沉積法、等離子體增強化學氣相沉積法、原子層沉積法、濺射、電子束沉積法以及激光脈沖沉積法中的一種，所述金屬鋁沉積的厚度為20nm。

9.根據權利要求4所述的鍵合晶圓的制備方法，其特征在于：步驟E中的氣體通道為凹槽狀等間距的氣體通道。

10.根據權利要求4所述的鍵合晶圓的制備方法，其特征在于：步驟E中的刻蝕采用三氯化硼和氯氣的混合氣體進行刻蝕；所述刻蝕為在溫度為60℃下的腔體下進行，所述刻蝕時間為60s-80s。