[發(fā)明專利]半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法

在審

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• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108054177A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王月;陳世杰;黃曉櫓
• 申請（專利權(quán)）人: 德淮半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L23/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 徐文欣;吳敏

本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，其中方法包括：提供器件晶圓，所述器件晶圓包括相對的第一器件面和第二器件面，所述第二器件面具有第一曲率；提供承載晶圓，所述承載晶圓包括相對的第一承載面和第二承載面，所述第二承載面具有第二曲率，所述第二曲率與第一曲率不相等；在所述第一承載面和/或所述第一器件面表面形成應(yīng)力層，以減小所述第一曲率和第二曲率的差值；通過所述第二器件面和第二承載面對所述承載晶圓和器件晶圓進行鍵合處理。所述方法能夠改善所形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法。

背景技術(shù)

晶圓鍵合是在一定條件下使兩片晶圓直接貼合，通過范德華力、分子力甚至原子力使晶圓鍵合成為一體的技術(shù)。晶圓鍵合質(zhì)量對所形成半導(dǎo)體器件的性能具有重要影響，如果鍵合質(zhì)量差，容易導(dǎo)致晶圓之間產(chǎn)生氣泡或縫隙，從而影響所形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能。特別是在背照式圖像傳感器的制造過程中，承載晶圓與器件晶圓的鍵合質(zhì)量，容易影響所形成圖像傳感器的成像質(zhì)量。

背照式圖像傳感器包括器件晶圓，所述器件晶圓包括正面和背面，所述器件晶圓中具有感光二極管。在背照式圖像傳感器中，光從器件晶圓的背面入射到感光二極管上，從而將光能轉(zhuǎn)化為電能。為了減小器件晶圓材料對光的散射和折射作用，所述器件晶圓的厚度很小，需要使器件晶圓的正面與承載晶圓鍵合，從而防止器件晶圓斷裂。

然而，現(xiàn)有的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法的使得器件晶圓與承載晶圓的鍵合質(zhì)量較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，能夠改善鍵合質(zhì)量。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供器件晶圓，所述器件晶圓包括相對的第一器件面和第二器件面，所述第二器件面具有第一曲率；提供承載晶圓，所述承載晶圓包括相對的第一承載面和第二承載面，所述第二承載面具有第二曲率，所述第二曲率與第一曲率不相等；在所述第一承載面表面形成應(yīng)力層，所述應(yīng)力層與承載晶圓之間產(chǎn)生應(yīng)力，以減小所述第一曲率和第二曲率的差值；對所述承載晶圓和器件晶圓進行鍵合處理，固定所述第二器件面與所述第二承載面。

可選的，所述第一曲率大于所述第二曲率；第二器件面朝向第一器件面的方向凹陷，所述應(yīng)力層中具有垂直于所述第二承載面的壓應(yīng)力；或者，第二器件面向背離第一器件面的方向凸出，所述應(yīng)力層中具有垂直于所述第二承載面的拉應(yīng)力。

可選的，所述鍵合處理之后，去除所述應(yīng)力層。

可選的，所述應(yīng)力層的材料與所述承載晶圓的材料不相同。

可選的，去除所述應(yīng)力層的工藝包括干法刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝。

可選的，所述應(yīng)力層的材料為氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、硅或硅鍺。

可選的，形成應(yīng)力層之后，所述應(yīng)力層的厚度為295埃～305埃，所述第二器件面的曲率半徑為24μm～28μm，所述應(yīng)力層中的應(yīng)力為300MPa～360MPa。

可選的，當所述應(yīng)力層中具有拉應(yīng)力時，形成所述應(yīng)力層的工藝包括次大氣壓化學(xué)氣相沉積工藝或高深寬比沉積工藝；當所述應(yīng)力層中具有壓應(yīng)力時，形成所述應(yīng)力層的工藝包括高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝。

可選的，所述第二曲率半徑與第一曲率半徑之差的絕對值小于或等于100。

本發(fā)明技術(shù)方案還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：器件晶圓，所述器件晶圓包括相對的第一器件面和第二器件面；承載晶圓，所述承載晶圓包括相對的第一承載面和第二承載面，所述第二承載面與第二器件面貼合；位于第一器件面或第一承載面表面的應(yīng)力層，所述應(yīng)力層中具有應(yīng)力。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：