[發(fā)明專利]一種晶圓鍵合方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010955641.8
• 申請(qǐng)日: 2020-09-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112053939B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張凇銘;劉效巖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京華卓精科科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/18
• 分類號(hào): H01L21/18
• 代理公司: 北京頭頭知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11729
• 代理人: 白芳仿

本發(fā)明提供了一種晶圓鍵合方法，包括：提供第一晶圓和第二晶圓；采用脈沖偏壓等離子體對(duì)所述第一晶圓的第一表面和第二晶圓的第二表面進(jìn)行激活處理，使所述第一表面與所述第二表面形成Si懸掛鍵；對(duì)激活處理后的所述第一晶圓和第二晶圓進(jìn)行親水處理，以在所述第一表面和第二表面形成硅羥基鍵；對(duì)親水處理后的所述第一晶圓和第二晶圓進(jìn)行貼合，完成所述第一晶圓和第二晶圓的預(yù)鍵合；對(duì)預(yù)鍵合后的第一晶圓和第二晶圓進(jìn)行退火，完成鍵合。該方法能夠在不損傷晶圓的情況下進(jìn)行貼合，使得退火后的鍵合晶圓具有較高的鍵合能，同時(shí)提高器件的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種晶圓鍵合方法，屬于半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

晶圓直接鍵合是半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的一項(xiàng)新興技術(shù)，可以使得經(jīng)過(guò)拋光的半導(dǎo)體晶圓在不使用粘結(jié)劑的情況下結(jié)合在一起。晶圓與晶圓之間的直接鍵合，是利用兩片晶圓表面的原子鍵合力，經(jīng)過(guò)處理使兩片晶圓表面原子反應(yīng)產(chǎn)生共價(jià)鍵合，并實(shí)現(xiàn)一定的連接強(qiáng)度。

通常使用等離子體對(duì)晶圓表面進(jìn)行轟擊，使其表面產(chǎn)生物理化學(xué)雙重反應(yīng)，使晶圓表面污染物變成粒子或氣體狀態(tài)，經(jīng)過(guò)真空抽離而排出，從而達(dá)到對(duì)表面的清洗和活化目的；同時(shí)會(huì)引起表面產(chǎn)生高度不規(guī)則的多孔結(jié)構(gòu)，提高鍵合界面水分子的擴(kuò)散，使表面形成羥基，羥基鍵數(shù)量越多，在后續(xù)的退火工藝完成后晶圓的鍵合力越高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種晶圓鍵合方法，通過(guò)脈沖偏壓等離子體對(duì)晶圓進(jìn)行激活處理，提高晶圓表面活化程度，從而提高鍵合晶圓的鍵合力越高。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種晶圓鍵合方法，包括：

提供第一晶圓和第二晶圓；

采用脈沖偏壓等離子體對(duì)所述第一晶圓的第一表面和第二晶圓的第二表面進(jìn)行激活處理，使所述第一表面與所述第二表面形成Si懸掛鍵；

對(duì)激活處理后的所述第一晶圓和第二晶圓進(jìn)行親水處理，以在所述第一表面和第二表面形成硅羥基鍵；

對(duì)親水處理后的所述第一晶圓和第二晶圓進(jìn)行貼合，完成所述第一晶圓和第二晶圓的預(yù)鍵合；

對(duì)預(yù)鍵合后的第一晶圓和第二晶圓進(jìn)行退火處理，完成鍵合。

優(yōu)選地，形成所述脈沖偏壓等離子體時(shí)的脈沖偏壓為300～12000V。

形成所述脈沖偏壓等離子體時(shí)的放電功率為10～450W。

形成所述脈沖偏壓等離子體的氣體為氮?dú)狻⒀鯕夂蜌鍤庵械囊环N或多種。

所述親水處理的試劑為質(zhì)量比為(1:1:5)～(1:1:50)的氨水、雙氧水和水的混合液，或去離子水。

所述親水處理的試劑流量為0.5～2L/min。

所述親水處理的溫度為23℃～65℃。

所述退火處理的退火溫度為100～200℃，退火時(shí)間為1～2小時(shí)。

優(yōu)選地，所述退火處理在常壓下進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明的方法通過(guò)施加脈沖偏壓等離子體活化步驟與親水處理步驟相結(jié)合，提高晶圓表面的反應(yīng)活性，從而提高鍵合質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

參考隨附的附圖，本發(fā)明更多的目的、功能和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)本發(fā)明實(shí)施方式的如下描述得以闡明，其中：

圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的晶圓鍵合方法的工藝流程圖；

圖2示意性示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的晶圓鍵合方法的工藝流程圖；

圖3示意性示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的晶圓鍵合方法的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式