[發(fā)明專利]提高晶圓混合鍵合強(qiáng)度的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711154806.6
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107993927A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁滔滔;郭帥;王家文;王孝進(jìn);王家友;李春龍;邢瑞遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）人: 長江存儲科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01L21/18
• 分類號: H01L21/18;H01L21/324
• 代理公司: 北京辰權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11619
• 代理人: 劉廣達(dá)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種晶圓混合鍵合的方法，特別涉及一種提高晶圓混合鍵合強(qiáng)度的方法。

背景技術(shù)

三維集成電路需要在兩片晶圓鍵合的同時實現(xiàn)數(shù)千個芯片的內(nèi)部互連，而這些需要對兩片晶圓進(jìn)行導(dǎo)電性鍵合，一般導(dǎo)電性連接可通過單純的金屬鍵合工藝和鍵合強(qiáng)度更高的混合鍵合工藝來實現(xiàn)，由于單純的金屬鍵合工藝所能達(dá)到的強(qiáng)度并不理想，所以混合鍵合工藝是目前三維集成電路中鍵合工藝的首選。

混合鍵合技術(shù)是通過在晶圓的鍵合界面上的同時設(shè)置有金屬和絕緣物的鍵合工藝，并在鍵合過程中需要將兩片晶圓的鍵合界面上的金屬與金屬對齊、絕緣物與絕緣物對齊，并在一定的溫度條件下進(jìn)行鍵合。

現(xiàn)有技術(shù)的鍵合步驟分為：提供需要進(jìn)行鍵合的晶圓；將晶圓的鍵合界面對準(zhǔn)后，對晶圓進(jìn)行鍵合工藝和熱退火工藝；在進(jìn)行鍵合工藝的過程中，對晶圓進(jìn)行熱壓，而在熱退火工藝的過程中，只進(jìn)行常壓退火，不在晶圓上施加壓力。這種方法的混合鍵合強(qiáng)度相對較低難以滿足減薄制程的需求，導(dǎo)致鍵合后的晶圓片分離，降低了器件良率，增大了生產(chǎn)成本，造成了技術(shù)瓶頸。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種提高晶圓混合鍵合強(qiáng)度的方法，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種提高晶圓混合鍵合強(qiáng)度的方法，其特征在于，方法包括：提供需要進(jìn)行鍵合的晶圓；將晶圓的鍵合界面對準(zhǔn)后，對晶圓進(jìn)行鍵合工藝和熱退火工藝；其中，在進(jìn)行鍵合工藝的過程中，對晶圓進(jìn)行熱壓，并且在進(jìn)行熱退火工藝的過程中，繼續(xù)對晶圓進(jìn)行加壓。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，晶圓通過卡盤夾緊。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，通過卡盤向晶圓施加壓力。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，晶圓是半導(dǎo)體。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，晶圓個數(shù)為兩個。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，對晶圓加壓具體為：向晶圓施加大小相等方向相反且均指向鍵合界面的力。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：使用本發(fā)明的方法后，能夠有效提高混合鍵合(hybrid bonding)的強(qiáng)度，降低了由此造成的產(chǎn)品良率缺失和報廢隱患。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的提高晶圓混合鍵合強(qiáng)度的方法的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

以下介紹現(xiàn)有技術(shù)的混合鍵合的方法：提供兩片需要進(jìn)行鍵合的硅片，其中，每片硅片的鍵合界面上既包含金屬又包含絕緣物；將兩片硅片的鍵合界面對準(zhǔn)后，對該兩片硅片進(jìn)行鍵合工藝和退火工藝。在進(jìn)行鍵合工藝，需要對兩片硅片進(jìn)行加溫和加壓操作，而在熱退火工藝的過程中，只進(jìn)行常壓退火，不在晶圓上施加壓力。具體步驟為：首先提供兩片需要進(jìn)行鍵合的硅片，分別為第一硅片和第二硅片，每片硅片內(nèi)均包含有位于襯底上的金屬器件層，在金屬器件層的頂部(即晶圓的鍵合界面)上設(shè)置有金屬和絕緣物，金屬可以是銅、鎢、錫中的任意一種或多種的組合。然后，將上述的兩片硅片中金屬與金屬對齊，絕緣物與絕緣物對齊后，進(jìn)行混合鍵合工藝以及熱退火工藝，在上述兩個工藝過程中，分別在兩片硅片的背面施加一對大小相等方向相反并指向鍵合界面的壓力，在壓力的作用下，可以將第一硅片和第二硅片的鍵合界面對準(zhǔn)并保持相對的固定，避免產(chǎn)生較大的滑動。鍵合界面的制備具體包括，在第一硅片中的金屬器件層的頂部，制備若干金屬塊，該若干金屬塊之間均間隔一定空隙。制備絕緣物層覆蓋上述的金屬塊和暴露的金屬器件層的頂部，在該步驟中，對制備工藝進(jìn)行控制，使得所制備的絕緣物層中，位于暴露的金屬器件層的頂部的部分的表面高于上述的金屬塊的頂部。對上述制備的絕緣物層進(jìn)行研磨，并使研磨停止于金屬塊的頂部，從而使得研磨后的絕緣物層的頂部與若干金屬塊的頂部位于同一高度。