晶圆键合方法技术

本发明专利技术提供一种晶圆键合方法，包括：提供多个晶圆，所述晶圆用于键合的面为键合面，所述键合面包括中央区域和位于中央区域周围的边缘区域；在所述晶圆的键合面上形成氧化层；对所述氧化层进行化学机械抛光；对所述氧化层进行平坦化处理，所述平坦化处理对键合面边缘区域氧化层的去除量大于对键合面中央区域氧化层的去除量；在平坦化处理之后，使晶圆的键合面贴合在一起，进行键合。其中，通过所述平坦化处理使键合面边缘区域氧化层的去除量大于键合面中央区域氧化层的去除量，从而实现对键合面边缘区域的单独处理以平坦化键合面边缘区域，进而缩小键合面中央区域和边缘区域氧化层的厚度差，降低晶圆键合后形成的器件的空洞率和缺陷率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种晶圆键合方法。
技术介绍
晶圆键合是在一定条件下使两片晶圆直接贴合，通过范德华力、分子力甚至原子力使晶圆键合成为一体的技术。晶圆表面的平整度对键合质量有重要影响，表面平坦化技术是提高晶圆表面平整度的重要工艺。为了提高键合质量，现有技术的晶圆键合方法通过对晶圆表面进行多次化学机械抛光实现晶圆表面的平坦化。图1至图4是现有技术一种晶圆键合方法的各步骤结构示意图。请参考图1，提供多个晶圆100(图中仅示出一个晶圆100)，所述晶圆100用于键合的面为键合面110，所述键合面110包括中央区域和位于中央区域周围的边缘区域。请参考图2，在所述键合面110上形成氧化层120，所述氧化层120用于在晶圆100之间形成电绝缘，防止金属与晶圆100的衬底导通。请参考图3，通过化学机械抛光机130对晶圆100上的氧化层120进行平坦化。所述平坦化用于增加氧化层120的平整度。重复三次上述形成氧化层和平坦化的步骤，使晶圆100键合面110(请参考图2)上的氧化层120的平整度进一步增加。请参考图4，使所述晶圆100的键合面110贴合，进行键合。然而，现有的晶圆键合技术容易在晶圆之间产生空洞，存在晶圆剥离的风险。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种晶圆键合方法，能够降低键合后所形成的半导体器件内的空洞率。为解决上述问题，本专利技术提供一种晶圆键合方法，包括：提供多个晶圆，所述晶圆用于键合的面为键合面，所述键合面包括中央区域和位于中央区域周围的边缘区域；在所述晶圆的键合面上形成氧化层；对所述氧化层进行化学机械抛光；对所述氧化层进行平坦化处理，所述平坦化处理对键合面边缘区域氧化层的去除量大于对键合面中央区域氧化层的去除量；在平坦化处理之后，使晶圆的键合面贴合在一起，进行键合。可选的，对所述晶圆的氧化层进行平坦化处理的步骤包括：通过平整机对所述晶圆键合面边缘区域的氧化层进行平坦化。可选的，所述平整机包括圆盘，固定于圆盘中心的转轴和设置于圆盘底部边缘处的金刚石钻头；对所述晶圆键合面边缘区域的氧化层进行平坦化的步骤包括：转轴转动带动圆盘旋转或平移，使所述金刚石钻头设置于晶圆上方与晶圆键合面边缘区域相对应的位置处；使晶圆转动；在晶圆转动过程中所述金刚石钻头去除晶圆键合面边缘区域部分厚度的氧化层。可选的，金刚石钻头对晶圆的进给速度为0.1～0.5mm/s；金刚石钻头的转速为3000～5000RPM。可选的，所述化学机械抛光的步骤包括：在所述平坦化处理之前对所述氧化层进行第一化学机械抛光处理。可选的，所述化学机械抛光的步骤包括：在所述平坦化处理之后对所述氧化层进行第二化学机械抛光处理。可选的，所述化学机械抛光的步骤包括：在所述平坦化处理之前对所述氧化层进行第一化学机械抛光处理，且在平坦化处理之后对所述氧化层进行第二化学机械抛光处理。可选的，所述平坦化处理的步骤中仅去除键合面边缘区域部分厚度的氧化层，对键合面中央区域氧化层的去除量为0。可选的，所述平坦化处理的步骤包括：对晶圆中央区域和边缘区域的氧化层均进行处理，所述平坦化处理对键合面边缘区域氧化层的去除量大于对键合面中央区域氧化层的去除量。可选的，在对所述晶圆键合面进行平坦化处理的步骤中，使所述晶圆键合面边缘区域的氧化层厚度与晶圆键合面中央区域的氧化层厚度差为0～500埃。可选的，形成氧化层的步骤包括：通过化学气相沉积形成所述氧化层。可选的，所述第一化学机械抛光处理的次数为一次或多次。可选的，所述第二化学机械抛光处理的次数为一次或多次。可选的，使晶圆的键合面贴合在一起，进行键合的步骤包括：通过中间层键合、阳极键合或晶圆直接键合的工艺进行键合与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的晶圆键合方法中，通过所述平坦化处理使键合面边缘区域氧化层的去除量大于键合面中央区域氧化层的去除量，从而实现对键合面边缘区域的单独处理以平坦化键合面边缘区域，进而缩小键合面中央区域和边缘区域氧化层的厚度差，降低晶圆键合后形成的器件的空洞率和缺陷率。附图说明图1至图4是现有技术一种晶圆键合方法各步骤的结构示意图；图5是现有技术一种晶圆键合方法中，对晶圆表面处理后的氧化层厚度的变化曲线图；图6至图10是本专利技术的晶圆键合方法一实施例中的各步骤结构示意图；图11是本专利技术的晶圆键合方法一实施例中，对晶圆表面处理后的氧化层厚度的变化曲线图。具体实施方式现有技术的晶圆键合方法所形成的晶圆结构存在空洞率大，晶圆容易剥离的缺点。结合图2、图3和图5示出的晶圆表面处理后的氧化层厚度的变化曲线图分析原因。图5是进行键合之前，晶圆上的某一直径上不同点的氧化层厚度与该点到晶圆圆心距离的关系曲线图。横坐标为点到晶圆圆心的位移，纵坐标为氧化层的厚度。如所述曲线所示现有技术的晶圆在键合之前晶圆边缘区域与中央区域的氧化层存在较大的厚度差。靠近圆心半径为95mm的区域厚度在7000埃左右，而超出半径95mm的晶圆区域中氧化层的厚度超过8000埃，也就是说现有技术中，所述厚度差为1200～1700埃。所述厚度差导致晶圆键合之后，晶圆边缘区域相接触而晶圆中央区域不接触，从而在晶圆中央区域产生空洞，因此存在较大的空洞率。下面结合图2和图3分析所述厚度差产生的原因。请参考图2，在所述键合面110上形成氧化层120，受现有的薄膜形成工艺的限制，形成于键合面110边缘区域的氧化层120厚度大于形成于键合面110中央区域的氧化层120厚度。请参考图3，现有技术通过化学机械抛光机130对氧化层120进行平坦化。所述化学机械抛光机130包括：工作台132，位于工作台132上的研磨头131和抛光液133。在对氧化层120进行平坦化的过程中，抛光液133和氧化层120发生化学反应，研磨头131以一定压力压在工作台132上，化学机械抛光机130通过化学反应和机械研磨平坦化所述氧化层120。也就是说，在对氧化层120进行平坦化的过程中，键合面110(请参考图2)的边缘和中央区域被同时处理，晶圆中央区域氧化层120和边缘区域氧化层120仍然存在厚度差，从而在晶圆键合后出现空洞率高的问题。为了解决上述问题，本专利技术提供一种晶圆键合方法，包括：提供多个晶圆，所述晶圆用于键合的面为键合面，所述键合面包括中央区域和位于中央区域周围的边缘区域；在所述晶圆的键合面上形成氧化层；对所述氧化层进行化学机械抛光；对所述氧化层进行平坦化处理，所述平坦化处理对键合面边缘区域氧化层的去除量大于对键合面中央区域氧化层的去除量；在平坦化处理之后，使晶圆的键合面贴合在一起，进行键合。本专利技术的晶圆键合方法中，通过所述平坦化处理使键合面边缘区域氧化层的去除量大于键合面中央区域氧化层的去除量，从而实现对键合面的边缘区域的单独处理以平坦化键合面边缘区域，进而缩小键合面中央区域和边缘区域氧化层的厚度差，降低晶圆键合后形成的器件的空洞率和缺陷率。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。图6至图10为本专利技术晶圆键合方法一实施例中各步骤的结构示意图。请参考图6，提供多个晶圆200(图中仅示出一个晶圆200)，所述晶圆200用于键合的面为键合面210，所述键本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶圆键合方法，其特征在于，包括：提供多个晶圆，所述晶圆用于键合的面为键合面，所述键合面包括中央区域和位于中央区域周围的边缘区域；在所述晶圆的键合面上形成氧化层；对所述氧化层进行化学机械抛光；对所述氧化层进行平坦化处理，所述平坦化处理对键合面边缘区域氧化层的去除量大于对键合面中央区域氧化层的去除量；在平坦化处理之后，使晶圆的键合面贴合在一起，进行键合。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆键合方法，其特征在于，包括：提供多个晶圆，所述晶圆用于键合的面为键合面，所述键合面包括中央区域和位于中央区域周围的边缘区域；在所述晶圆的键合面上形成氧化层；对所述氧化层进行化学机械抛光；对所述氧化层进行平坦化处理，所述平坦化处理对键合面边缘区域氧化层的去除量大于对键合面中央区域氧化层的去除量；在平坦化处理之后，使晶圆的键合面贴合在一起，进行键合。2.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，对所述晶圆的氧化层进行平坦化处理的步骤包括：通过平整机对所述晶圆键合面边缘区域的氧化层进行平坦化。3.如权利要求2所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述平整机包括圆盘，固定于圆盘中心的转轴和设置于圆盘底部边缘处的金刚石钻头；对所述晶圆键合面边缘区域的氧化层进行平坦化的步骤包括：转轴转动带动圆盘旋转或平移，使所述金刚石钻头设置于晶圆上方与晶圆键合面边缘区域相对应的位置处；使晶圆转动；在晶圆转动过程中所述金刚石钻头去除晶圆键合面边缘区域部分厚度的氧化层。4.如权利要求3所述的晶圆键合方法，其特征在于，金刚石钻头对晶圆的进给速度为0.1～0.5mm/s；金刚石钻头的转速为3000～5000RPM。5.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述化学机械抛光的步骤包括：在所述平坦化处理之前对所述氧化层进行第一化学机械抛光处理。6.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述化学机械抛光的步骤包括：在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何作鹏，施林波，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31