[發明專利]晶圓鍵合方法

在審

• 申請號: 202110604607.0
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113345803A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 趙志遠;袁紳豪;劉武;劉淼
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L21/18
• 分類號: H01L21/18;H01L21/263;H01L21/324
• 代理公司: 北京永新同創知識產權代理有限公司 11376
• 代理人: 林錦輝;劉景峰

提供了一種提高晶圓鍵合強度的晶圓鍵合方法，所述方法包括：在等離子體腔室中生成等離子體以對第一晶圓的第一表面和第二晶圓的第二表面進行激活處理；在所述生成等離子體之前或者所述生成等離子體的同時向所述等離子體腔室中引入水汽；以及將激活處理后的所述第一晶圓的所述第一表面和所述第二晶圓的所述第二表面結合。

技術領域

本發明總體上涉及半導體技術領域，以及更具體地，涉及一種用于提高晶圓鍵合強度的晶圓鍵合方法。

背景技術

晶圓鍵合是將半導體晶圓在不使用粘結劑的情況下結合在一起的技術。晶圓和晶圓之間的直接鍵合，是利用兩晶圓表面的原子鍵合力，經過處理使兩晶圓表面原子反應產生共價鍵合，以實現期望的連接強度。利用晶圓鍵合技術，可以將兩個或多個功能相同或不同的芯片單獨制作并且之后鍵合到一起，這提供了更多的設計自由度，提高集成度，并且減小芯片之間的互連，從而減少功耗和延遲。

晶圓的鍵合強度如果不夠，將導致晶圓脫落。因此提高晶圓鍵合強度是業內亟待解決的技術問題。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提供了一種提高晶圓鍵合強度的晶圓鍵合方法。利用該方法，在等離子體腔室中生成等離子體的同時，引入的水汽被電離，從而在待鍵合的晶圓表面形成大量的硅羥基鍵，進而使得晶圓的鍵合強度大大提高。另外，由于無需在對待鍵合的晶圓表面進行激活處理之后再進行親水處理，所以根據本發明的晶圓鍵合方法的鍵合時間也顯著減少。

根據本公開的實施例，提供了一種晶圓鍵合方法，包括：在等離子體腔室中生成等離子體以對第一晶圓的第一表面和第二晶圓的第二表面進行激活處理；在所述生成等離子體之前或者所述生成等離子體的同時向所述等離子體腔室中引入水汽；以及將激活處理后的所述第一晶圓的所述第一表面和所述第二晶圓的所述第二表面結合。

在一些實施例中，所述在等離子體腔室中生成等離子體的步驟包括：向所述等離子體腔室中通入氣體；將所述等離子體腔室內的電極通電，以使所述氣體生成等離子體；在通入所述氣體后、在將所述電極通電前，向所述等離子體腔室中引入所述水汽。

在一些實施例中，所述氣體為氮氣、氧氣和氬氣中的一種或多種。

在一些實施例中，向所述等離子體腔室中引入所述水汽的方法包括：提供載體氣體；以及將所述載體氣體通入水溶液后再通入所述等離子體腔室內。

在一些實施例中，所述載體氣體為惰性氣體。

在一些實施例中，所述載體氣體為能夠生成所述等離子體的氣體。

在一些實施例中，所述載體氣體為氮氣、氧氣和氬氣中的一種或多種。

在一些實施例中，還包括對所結合的所述第一晶圓和所述第二晶圓進行退火處理。

在一些實施例中，所述退火處理的溫度為100-400℃，退火時間為1-5小時。

在一些實施例中，在所述激活處理之后、將所述第一晶圓與所述第二晶圓結合之前，還包括：對所述第一晶圓的所述第一表面和所述第二晶圓的所述第二表面進行清洗處理。

在一些實施例中，利用去離子水進行所述清洗。

在一些實施例中，在所述激活處理之前還包括：對所述第一晶圓的所述第一表面和所述第二晶圓的所述第二表面進行清洗處理。

在一些實施例中，利用去離子水進行所述清洗。

在一些實施例中，在所述生成等離子體之前向所述等離子體腔室中引入所述水汽包括周期性引入所述水汽。

在一些實施例中，所述第一晶圓包括存儲單元陣列和外圍電路陣列中的一個，并且所述第二晶圓包括所述存儲單元陣列和所述外圍電路陣列中的另一個。

附圖說明