[發明專利]晶圓鍵合方法

在審

• 申請號: 201811281935.6
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109411340A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 沈新林;王海寬;郭松輝;吳龍江;林宗賢
• 申請（專利權）人: 德淮半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/18
• 分類號: H01L21/18;H01L21/311;H01L21/02
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種晶圓鍵合方法，包括：提供第一晶圓和第二晶圓，第一晶圓包括第一鍵合面，第二晶圓包括第二鍵合面，第一鍵合面上形成有含有硅氧鍵層的第一膜層，第二鍵合面上形成有含有硅氧鍵的第二膜層；在第一膜層中引入硅氮鍵層；對第一膜層及第二膜層進行等離子體活化處理；對第一膜層及第二膜層進行清洗處理；對第一膜層及第二膜層進行鍵合處理，以在鍵合界面形成超臨界狀態的氨氣。從而在較低的反應溫度及反應壓強的條件下，減小氣泡尺寸，減少氣泡數量，提高產品成品率及可靠性。

技術領域

本發明屬于半導體制造領域，特別是涉及一種晶圓鍵合方法。

背景技術

經過半個多世紀的高速發展，微電子技術和依托于微電子技術的信息技術已經對人類社會的發展產生了革命性的影響。然而，當今必須面對的問題是：傳統晶體管的物理極限不斷逼近，更小尺寸的制造技術越來越難，集成電路的功耗不斷增大，晶圓廠的投資迅速攀升等。在這種情況下，如何保持微電子技術以摩爾定律所描述的速度持續發展，已經成為今天整個行業都在努力解決的問題。

隨著SOI、MEMS和三維器件制造等技術的出現，為半導體和微電子技術的集成發展提供了新的解決方案，同時晶圓鍵合技術成為目前微電子技術集成發展和實用化的關鍵技術。所謂晶圓鍵合，是指將兩片平整的晶圓面對面貼合起來，并施加以一定的壓力、溫度、電壓等外部條件，在原有的兩片晶圓間的界面產生原子或者分子間的結合力，如共價鍵、金屬鍵、分子鍵等，使兩表面間的鍵合能達到一定強度，而使這兩晶圓片結為一體。然而，在晶圓鍵合過程中，由于表面殘留顆粒或者在晶圓鍵合時產生的氣體不能及時釋放，從而會在鍵合界面形成大量的大小不一的氣泡或者孔洞，降低晶圓的鍵合質量，影響器件的成品率和可靠性。

因此，有必要提出一種晶圓鍵合方法，以解決在晶圓鍵合過程中，在鍵合界面形成大量的大小不一的氣泡或者孔洞，降低晶圓的鍵合質量，影響器件的成品率和可靠性。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種晶圓鍵合方法，用于解決現有技術中在晶圓鍵合過程中，會在鍵合界面形成大量大小不一的氣泡，降低晶圓的鍵合質量，影響器件的成品率和可靠性等的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種晶圓鍵合方法，包括以下步驟：

提供第一晶圓和第二晶圓，所述第一晶圓包括第一鍵合面，所述第二晶圓包括第二鍵合面，所述第一鍵合面上形成有含有硅氧鍵層的第一膜層，所述第二鍵合面上形成有含有硅氧鍵的第二膜層；

在所述第一膜層中引入硅氮鍵層；

對所述第一膜層及所述第二膜層進行等離子體活化處理；

對所述第一膜層及所述第二膜層進行清洗處理；

對所述第一膜層及所述第二膜層進行鍵合處理，形成鍵合界面。可選地，在鍵合所述第一膜層及所述第二膜層的過程中，在所述鍵合界面形成超臨界狀態的氨氣。

可選地，在鍵合所述第一膜層及所述第二膜層的過程中，在所述鍵合界面形成有水，所述水的狀態包括氣態。

可選地，形成所述含有硅氧鍵層的第一膜層的步驟包括采用化學氣相沉積法或爐管沉積法于所述第一鍵合面上沉積氧化硅層。

可選地，形成所述含有硅氧鍵的第二膜層的步驟包括于所述第二鍵合面上形成氧化硅層或正硅酸乙酯層。

可選地，在所述第一膜層引入所述硅氮鍵層的步驟包括采用化學氣相沉積法于所述第一膜層上沉積氮氧化硅層或氮碳化硅層。

可選地，清洗處理所述第一膜層及所述第二膜層的步驟所采用的清洗液包括去離子水。

可選地，在鍵合所述第一膜層及所述第二膜層的步驟中，還包括退火的步驟。