一种激光诱导热生长氧化硅的方法技术

本发明专利技术提供一种激光诱导热生长氧化硅的方法，所述方法包括：采用激光照射无定形硅制备氧化硅的步骤。所述方法适用于晶圆背后感光技术制程。所述晶圆背后感光技术制程包括：提供器件晶圆和支撑晶圆；在所述器件晶圆表面上依次形成等离子沉积氧化硅层和无定形硅层；进行化学机械平坦化步骤，以去除部分无定形硅层；执行激光照射步骤；执行热键合步骤。根据本发明专利技术的制造工艺在BSI器件晶圆键合面上采用激光诱导氧化方式热生长氧化硅层，能有效避免器件晶圆热损伤缺陷的产生，生成氧化物的致密性高，可提高键合强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造工艺，尤其涉及一种激光诱导热生长氧化硅的方法。
技术介绍
热键合（Fusion Bonding）技术被普遍应用于互补式金属氧化物影像感测器（CMOS image sensor，CIS）及微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）的3D封装制程中，其基本原理是通过Si-O键实现两片晶圆的互连。由于热氧生长氧化硅的致密性比等离子体增强正硅酸乙酯(PE-TEOS)层的致密性更高，Si-O键的数量更多，因此键合强度更大，更适合作为键合的介质。对于晶圆背后感光技术(Backside Illumination,BSI)来说，支撑晶圆是裸硅系，介质使用的是热氧生长氧化硅，其键合强度好；而器件晶圆由于是采用的CMOS-PST制程，故最多可承受的温度是400℃，因此器件晶圆经常使用PE-TEOS作为键合的介质，键合强度较差。图1示出了现有技术BSI热键合的工艺步骤，具体为：在步骤101中，提供器件晶圆和支撑晶圆，在器件晶圆上形成对准标记。所述支撑晶圆的键合面已经形成有热氧化生长的氧化硅层。在器件晶圆上形成对准标记，以为后续晶圆键合工艺中支撑晶圆（晶圆背面）和器件晶圆（晶圆正面）进行对准。在步骤102中，在器件晶圆表面沉积PE-TEOS层。在步骤103中，执行化学机械抛光平坦化步骤，以去除部分PE-TEOS层。在步骤104中，进行等离子体活化步骤，以提高键合强度。在步骤105中，对器件晶圆进行去离子水浸润清洗，清洗后进行旋干。在步骤106中，进行热键合工艺，以将所述器件晶圆和所述支撑晶圆互连。如图2A所示为器件晶圆和支撑晶圆键合示意图，由图可以看出器件晶圆200表面沉积有PE-TEOS层201，支撑晶圆202键合面沉积有热生长氧化硅层203，器件晶圆（正面）和支撑晶圆（背面）相结合，通过Si-O键实现互连。如图2B所示为键合界面的放大示意图。所以目前面临的是如何提高器件晶圆键合面沉积氧化物的质量，以进一步提高键合强度的问题。因此，急需一种新的制造方法，以克服现有技术中的不足。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种激光诱导热生长氧化硅的方法，包括下列步骤：采用激光照射无定形硅制备氧化硅的步骤。进一步，所述方法适用于晶圆背后感光技术制程。进一步，所述晶圆背后感光技术制程包括：提供器件晶圆和支撑晶圆；在所述器件晶圆表面上依次形成等离子沉积氧化硅层和无定形硅层；进行化学机械平坦化步骤，以去除部分无定形硅层；执行激光照射步骤；执行热键合步骤。进一步，所述激光照射的气氛为空气或氧气气氛，波长范围为200～350nm，能量密度大于2J/cm2。进一步，所述等离子沉积氧化硅层厚度为进一步，执行所述化学机械平坦化步骤后，所述无定形硅层厚度为进一步，所述热键合工艺参数为：施加的键合压力为1～10N，键合时间为10～60s。进一步，在执行所述热键合工艺之前还包括依次执行等离子活化和湿法清洗及旋干的步骤。进一步，所述等离子活化步骤采用氮气为气体源，功率为100～600W，活化时间为10～60s。进一步，所述湿法清洗及旋干步骤采用去离子水清洗，所述旋干步骤转速为1000～3500rpm，时间为1～5min。进一步，在形成所述等离子沉积氧化硅层之前还包括在所述器件晶圆上形成对准标记的步骤。综上所示，根据本专利技术的制造工艺在BSI器件晶圆键合面上采用激光诱导氧化方式热生长氧化硅层，能有效避免器件晶圆热损伤缺陷的产生，生成氧化物的致密性高，可提高键合强度。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1为现有技术BSI热键合工艺依次实施的步骤的流程图；图2A为现有技术BSI热键合步骤示意图；图2B为键合界面的局部放大示意图；图3A-3C为根据本专利技术示例性实施例的方法依次实施的步骤所分别获得的器件的示意性剖面图；图4为根据本专利技术示例性实施例的方法依次实施的步骤的流程图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本专利技术提出的本专利技术的制造工艺通过在BSI器件晶圆键合面上采用激光诱导氧化方式热生长氧化硅层。显然，本专利技术的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。[示例性实施例]下面将结合剖面示意图对本专利技术进行更详细的描述，其中标示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以进行修改在此描述的本发明，而仍然实现本专利技术的有利效果。首先，提供器件晶圆和支撑晶圆，在器件晶圆上形成对准标记。所述器件晶圆是由半导体衬底和器件组成，半导体衬底的材料是单晶硅，也可以是绝缘体上的硅或者应力硅等其他衬底。所述器件是由若干个金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFETs）以及电容、电阻等其他器件通过合金互联形成的集成电路，也可以是其他集成电路领域内常见的半导体器件，例如双极器件或者功率器件等。所述支撑晶圆为硅晶圆，起支撑作用。在器件晶圆上形成对准标记，以保证后续晶圆键合工艺中支撑晶圆（晶圆背面）和器件晶圆（晶圆正面）进行精度对准。对准标记的形成技术为现有技术，在此不做赘述。接着，如图3A所示，在器件晶圆300表面上依次形成等离子沉积氧化硅层301和无定形硅层302。所述等离子沉积氧化硅层301材料为由等离子体增强型化学气相沉积工艺制备的TEO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光诱导热生长氧化硅的方法，包括：采用激光照射无定形硅制备氧化硅的步骤。

【技术特征摘要】
1.一种激光诱导热生长氧化硅的方法，包括：采用激光照射无定形硅
制备氧化硅的步骤。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法适用于晶圆背后
感光技术制程。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述晶圆背后感光技术制
程包括：
提供器件晶圆和支撑晶圆；
在所述器件晶圆表面上依次形成等离子沉积氧化硅层和无定形硅层；
进行化学机械平坦化步骤，以去除部分无定形硅层；
执行激光照射步骤；
执行热键合步骤。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述激光照射的气氛为空
气或氧气气氛，波长范围为200～350nm，能量密度大于2J/cm2。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述等离子沉积氧化硅层
厚度为6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，执...

【专利技术属性】
技术研发人员：金滕滕，张先明，丁敬秀，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31