键合方法以及键合结构技术

本发明专利技术提供一种键合方法以及键合结构，其中键合方法包括：提供待键合的第一基板以及第二基板，所述第一基板以及第二基板分别具有应力；所述第一基板以及第二基板分别包括键合面以及相对于所述键合面的非键合面；在所述第一基板和/或第二基板的非键合面形成带有应力的材料层，并使所述材料层的应力与其对应的第一基板或第二基板的应力类型相反；在形成所述材料层之后，将所述第一基板和第二基板各自的键合面相对地设置，以将所述第一基板和第二基板相互键合。本发明专利技术的有益效果在于，改善第一基板和第二基板之间的键合效果，减少基板因翘曲而报废的几率，以及基板因翘曲而在键合过程中被压坏的几率。

【技术实现步骤摘要】
键合方法以及键合结构
本专利技术涉及半导体制造领域，具体涉及一种键合方法以及键合结构。
技术介绍
基板之间的键合技术是半导体制造过程中的关键工艺。以机电系统(MicroelectroMechanicalSystems,MEMS)领域为例，MEMS是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域，是一种采用半导体工艺制造微型机电器件的技术。在现有的MEMS制造工艺中晶圆键合技术是关键工艺。但是，现有的晶圆键合工艺并不能很好的对晶圆进行键合，进而导致得到的MEMS器件会出现性能不佳的情形。造成晶圆之间键合效果不佳的主要原因是待键合的晶圆产生翘曲。参考图1所示，在通过压头5a将晶圆1a和2a键合后，在两片晶圆1a和2a的中心处可能出现空洞或分层；结合参考图2中所示的情况，压头5b将两片晶圆1b和2b键合后，在两片晶圆1b和2b的边缘处可能出现空洞或分层。此外，翘曲的晶圆在相互键合后会带有较大的应力，这不便于后续继续在键合后的晶圆中形成其他半导体器件。此外，如果晶圆翘曲严重，可能导致晶圆在键合过程中因受到键合的压力而破碎，甚至在键合之前便因为翘曲程度较大而报废，进而导致键合步骤无法进行。因此，如何尽量改善基板之间的键合效果，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种键合方法以及键合结构，以尽量改善基板键合的效果。为解决上述问题，本专利技术提供一种键合方法，包括：提供待键合的第一基板以及第二基板，所述第一基板以及第二基板分别具有应力；所述第一基板以及第二基板分别包括键合面以及相对于所述键合面的非键合面；在所述第一基板和/或第二基板的非键合面形成带有应力的材料层，并使所述材料层的应力与其对应的第一基板或第二基板的应力类型相反；在形成所述材料层之后，将所述第一基板和第二基板各自的键合面相对地设置，以将所述第一基板和第二基板相互键合。可选的，形成材料层的步骤包括：形成单层结构或者多层结构的材料层。可选的，形成材料层的步骤包括：采用旋涂、喷涂、物理气相沉积或者化学气相沉积的方式形成所述材料层。可选的，形成环氧树脂、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、金属、金属氧化物、聚酰亚胺树脂、苯环丁烯、聚对二甲苯、萘聚合物、氟碳化物或者丙烯酸酯材料的材料层。可选的，提供第一基板以及第二基板的步骤之后，形成材料层的步骤之前，所述键合方法还包括：获得第一基板以及第二基板的翘曲度；形成材料层的步骤包括：根据所述翘曲度确定所述材料层的应力类型，并通过所述材料层使对应的第一基板或第二基板的翘曲度减小甚至降低为零。可选的，获得第一基板以及第二基板的翘曲度的步骤之后，所述键合方法还包括：设定一翘曲阈值，并将所述第一基板和第二基板的翘曲度分别与所述翘曲阈值相比较；形成材料层的步骤包括：在翘曲度大于所述翘曲阈值的第一基板或第二基板上形成所述材料层。可选的，形成厚度范围在0.1～20微米的材料层。可选的，形成材料层的步骤之后，将第一基板和第二基板相互键合的步骤之前，所述键合方法还包括：提供一夹持设备，以将所述第一基板和第二基板固定在所述夹持设备上，所述第一基板的键合面与所述第二基板的键合面相对；在所述第一基板的键合面与所述第二基板的键合面之间设置垫片；将第一基板和第二基板相互键合的步骤包括：去除所述垫片；将所述第一基板和第二基板键合。可选的，将第一基板以及第二基板键合的步骤之后，所述键合方法还包括：采用化学机械研磨的方式将所述材料层去除。可选的，所述第一基板以及第二基板为硅晶圆、氮化硅晶圆、锗或硅锗化合物晶圆、砷化镓晶圆、硅锗化合物晶圆、玻璃基板或者树脂基板。此外，本专利技术还提供一种键合结构，包括：相互键合的第一基板以及第二基板，所述第一基板以及第二基板分别具有应力；所述第一基板以及第二基板分别包括键合面以及相对于所述键合面的非键合面，所述第一基板与第二基板通过各自的键合面相互键合；形成于第一基板和/或第二基板的非键合面的具有应力的材料层，所述材料层的应力与其对应的第一基板或第二基板的应力类型相反。可选的，所述材料层为单层结构或者多层结构。可选的，所述材料层的材料为环氧树脂、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、金属、金属氧化物、聚酰亚胺树脂、苯环丁烯、聚对二甲苯、萘聚合物、氟碳化物或者丙烯酸酯。可选的，所述材料层的厚度范围为0.1～20微米。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：在提供待键合的第一基板以及第二基板之后，在第一基板和/或第二基板的非键合面形成材料层，并使所述材料层的应力与其对应的第一基板或第二基板的应力类型相反，所述材料层利用自身相反类型的应力可抵消至少部分对应的第一基板或第二基板的应力，进而使第一基板和/或第二基板整体的应力变小，这样可以在一定程度上减小或者归零所述第一基板和/或第二基板的翘曲度，进而改善第一基板和第二基板之间的键合效果，减少基板因翘曲度过大而报废的几率以及基板因翘曲而在键合过程中被压坏的几率。附图说明图1和图2是现有技术中晶圆键合的示意图；图3至图6是本专利技术键合方法一实施例中各个步骤的结构示意图。具体实施方式在现有技术中，两片基板之间相互键合的效果仍然不够理想，其原因之一在于待键合的基板本身带有翘曲，具体来说，基板的翘曲是由于基板自身带有应力所致。翘曲的基板会影响基板之间键合的质量，翘曲的基板表面不平整，还可能导致基板在键合过程中被压碎；即使这种基板能够键合，键合后的基板之间也容易带有空洞或分层。在一些情况下，当基板的翘曲度较大时，基板会直接作废而不能进行键合。为此，本专利技术提供一种键合方法，包括以下步骤：提供待键合的第一基板以及第二基板，所述第一基板以及第二基板分别具有应力；所述第一基板以及第二基板分别包括键合面以及相对于所述键合面的非键合面；在所述第一基板和/或第二基板的非键合面形成带有应力的材料层，并使所述材料层的应力与其对应的第一基板或第二基板的应力类型相反；在形成所述材料层之后，将所述第一基板和第二基板各自的键合面相对地设置，以将所述第一基板和第二基板相互键合。通过上述步骤，在第一基板和/或第二基板的非键合面形成材料层，并利用材料层的应力抵消至少一部分基板自身的应力，进而改善基板的翘曲度，这样可以在一定程度上改善第一基板以及第二基板之间的键合质量。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。参考图3至图6，为本专利技术键合方法一实施例中各个步骤的结构示意图。首先，提供待键合的第一基板100以及第二基板200；在本实施例中，所述第一基板100以及第二基板200均为硅晶圆。但是，所述第一基板100以及第二基板200还可以是例如氮化硅、锗或锗硅化合物、砷化镓、硅锗化合物等其他材料的晶圆，或者是玻璃基板、树脂基板等其他平面的待键合板材，本专利技术对此不作任何限定。图3为第一基板100的结构示意图。所述第一基板100包括用于与第二基板200键合的键合面101，以及相对于所述键合面101的非键合面102。结合参考图4所示，第二基板200的结构与第一基板100相同，也包括键合面201以及相对于键合面201的非键合面202。在后续将第一基板100与第二基板200进行键合的步骤中(如图4所示)，第一基板100的键合面101与第二基板200的键合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种键合方法，其特征在于，包括：提供待键合的第一基板以及第二基板，所述第一基板以及第二基板分别具有应力；所述第一基板以及第二基板分别包括键合面以及相对于所述键合面的非键合面；在所述第一基板和/或第二基板的非键合面形成带有应力的材料层，并使所述材料层的应力与其对应的第一基板或第二基板的应力类型相反；在形成所述材料层之后，将所述第一基板和第二基板各自的键合面相对地设置，以将所述第一基板和第二基板相互键合。

【技术特征摘要】
1.一种键合方法，其特征在于，包括：提供待键合的第一基板以及第二基板，所述第一基板以及第二基板分别具有应力；所述第一基板以及第二基板分别包括键合面以及相对于所述键合面的非键合面；在所述第一基板和/或第二基板的非键合面形成带有应力的材料层，并使所述材料层的应力与其对应的第一基板或第二基板的应力类型相反；形成所述应力材料层前，获得第一基板以及第二基板的翘曲度，所述材料层的应力类型及应力大小能降低对应的键合前第一基板或第二基板的翘曲度；在形成所述材料层之后，将所述第一基板和第二基板各自的键合面相对地设置，以将所述第一基板和第二基板相互键合。2.如权利要求1所述的键合方法，其特征在于，形成材料层的步骤包括：形成单层结构或者多层结构的材料层。3.如权利要求1所述的键合方法，其特征在于，形成材料层的步骤包括：采用旋涂、物理气相沉积或者化学气相沉积的方式形成所述材料层。4.如权利要求1所述的键合方法，其特征在于，形成环氧树脂、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、金属、金属氧化物、聚酰亚胺树脂、苯环丁烯、聚对二甲苯、萘聚合物、氟碳化物或者丙烯酸酯材料的材料层。5.如权利要求1所述的键合方法，其特征在于，通过所述材料层使对应的第一基板或第二基板的翘曲度减小为零。6.如权利要求1或5所述的键合方法，其特征在于，获得第一基板以及第二基板的翘曲度的步骤之后，所述键合方法还包括：设定一翘曲阈值，并将所述第一基板和第二基板的翘曲度分别与所述翘曲阈值相比较；形成材料层的步骤包括：在翘曲度大于所述翘曲阈值的第一基板或第二基板上形成所述材料层。7.如权利要求1所述的键合方法，其特征在于，形成厚度范围在0.1～20微米的材料层。8.如权利要求1所述的键合方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王之奇，王文斌，杨莹，王蔚，
申请(专利权)人：苏州晶方半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32