半导体结构及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种半导体结构及其形成方法，其中方法包括：提供器件晶圆，所述器件晶圆包括相对的第一器件面和第二器件面，所述第二器件面具有第一曲率；提供承载晶圆，所述承载晶圆包括相对的第一承载面和第二承载面，所述第二承载面具有第二曲率，所述第二曲率与第一曲率不相等；在所述第一承载面和/或所述第一器件面表面形成应力层，以减小所述第一曲率和第二曲率的差值；通过所述第二器件面和第二承载面对所述承载晶圆和器件晶圆进行键合处理。所述方法能够改善所形成半导体结构的性能。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。
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。晶圆键合质量对所形成半导体器件的性能具有重要影响，如果键合质量差，容易导致晶圆之间产生气泡或缝隙，从而影响所形成半导体结构的性能。特别是在背照式图像传感器的制造过程中，承载晶圆与器件晶圆的键合质量，容易影响所形成图像传感器的成像质量。背照式图像传感器包括器件晶圆，所述器件晶圆包括正面和背面，所述器件晶圆中具有感光二极管。在背照式图像传感器中，光从器件晶圆的背面入射到感光二极管上，从而将光能转化为电能。为了减小器件晶圆材料对光的散射和折射作用，所述器件晶圆的厚度很小，需要使器件晶圆的正面与承载晶圆键合，从而防止器件晶圆断裂。然而，现有的半导体结构的形成方法的使得器件晶圆与承载晶圆的键合质量较差。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，能够改善键合质量。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供器件晶圆，所述器件晶圆包括相对的第一器件面和第二器件面，所述第二器件面具有第一曲率；提供承载晶圆，所述承载晶圆包括相对的第一承载面和第二承载面，所述第二承载面具有第二曲率，所述第二曲率与第一曲率不相等；在所述第一承载面表面形成应力层，所述应力层与承载晶圆之间产生应力，以减小所述第一曲率和第二曲率的差值；对所述承载晶圆和器件晶圆进行键合处理，固定所述第二器件面与所述第二承载面。可选的，所述第一曲率大于所述第二曲率；第二器件面朝向第一器件面的方向凹陷，所述应力层中具有垂直于所述第二承载面的压应力；或者，第二器件面向背离第一器件面的方向凸出，所述应力层中具有垂直于所述第二承载面的拉应力。可选的，所述键合处理之后，去除所述应力层。可选的，所述应力层的材料与所述承载晶圆的材料不相同。可选的，去除所述应力层的工艺包括干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。可选的，所述应力层的材料为氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、硅或硅锗。可选的，形成应力层之后，所述应力层的厚度为295埃～305埃，所述第二器件面的曲率半径为24μm～28μm，所述应力层中的应力为300MPa～360MPa。可选的，当所述应力层中具有拉应力时，形成所述应力层的工艺包括次大气压化学气相沉积工艺或高深宽比沉积工艺；当所述应力层中具有压应力时，形成所述应力层的工艺包括高密度等离子体化学气相沉积工艺。可选的，所述第二曲率半径与第一曲率半径之差的绝对值小于或等于100。本专利技术技术方案还提供一种半导体结构，包括：器件晶圆，所述器件晶圆包括相对的第一器件面和第二器件面；承载晶圆，所述承载晶圆包括相对的第一承载面和第二承载面，所述第二承载面与第二器件面贴合；位于第一器件面或第一承载面表面的应力层，所述应力层中具有应力。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术技术方案提供的半导体结构的形成方法中，所述应力层中具有应力，在所述第一承载面形成应力层后，所述应力层与所述承载晶圆之间会产生应力，使所述承载晶圆发生变形，从而改变所述第二承载面的第二曲率，使所述第一曲率和第二曲率的差值减小，因此，在后续的键合处理过程中，第二承载面与第二器件面能够紧密贴合，进而能够提高承载晶圆与器件晶圆的键合质量。同时，在第一承载面形成应力层，通过使应力层对承载晶圆施加力的作用，减小第二承载面与第二器件面的曲率差，能够减小器件晶圆的变形，从而能够减小应力层对器件晶圆中半导体器件性能的影响。进一步，所述键合处理之后，去除所述应力层，能够减小应力层对所形成的半导体结构性能的影响，从而能够改善半导体结构性能。进一步，所述应力层的材料与所述承载晶圆的材料不相同。所述应力层的材料与所述承载晶圆的材料不相同，有利于在去除应力层的过程中，增加应力层与承载晶圆的去除速率的比值，从而能够减小去除应力层的过程对承载晶圆的损耗。附图说明图1至图4是本专利技术的半导体结构的形成方法一实施例各步骤的结构示意图；图5至图7是本专利技术的半导体结构的形成方法另一实施例各步骤的结构示意图；图8和图9是本专利技术的半导体结构的形成方法又一实施例各步骤的结构示意图。具体实施方式现有的晶圆键合方法容易导致键合质量较差。现结合一种晶圆键合方法分析键合质量较差的原因：所述键合方法包括：提供器件晶圆和承载晶圆；对所述器件晶圆和承载晶圆进行键合。其中，在形成器件晶圆的过程中，由于生产工艺的影响，所述器件晶圆容易发生弯曲。另外，形成器件晶圆的过程需要通过化学机械减薄处理使器件晶圆厚度减小，从而在垂直于所述器件晶圆和承载晶圆接触面的方向上，所述器件晶圆的截面惯性矩减小，则器件晶圆的抗弯能力减弱，导致所述器件晶圆的弯曲程度显著增加。器件晶圆的弯曲容易导致器件晶圆与承载晶圆之间产生气泡或缝隙，使键合质量变差。为了解决上述问题，本专利技术提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供器件晶圆，所述器件晶圆包括相对的第一器件面和第二器件面，所述第二器件面具有第一曲率；提供承载晶圆，所述承载晶圆包括相对的第一承载面和第二承载面，所述第二承载面具有第二曲率，所述第二曲率与第一曲率不相等；在所述第一承载面表面形成应力层，所述应力层与承载晶圆之间产生应力，以减小所述第一曲率和第二曲率的差值；对所述第二器件面与所述第二承载面进行键合处理。所述方法能够改善键合质量。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。图1至图4是本专利技术的半导体结构的形成方法一实施例的结构示意图。请参考图1，提供器件晶圆200，所述器件晶圆200包括相对的第一器件面201和第二器件面202，所述第二器件面202具有第一曲率；提供承载晶圆100，所述承载晶圆100包括相对的第一承载面101和第二承载面102，所述第二承载面102具有第二曲率，所述第二曲率与第一曲率不相等。本实施例中，所述器件晶圆200包括：衬底，所述衬底中具有半导体器件；位于所述衬底表面的介质层。所述衬底的材料为单晶硅或单晶锗。所述介质层的材料为氧化硅。本实施例中，所述半导体器件包括：背照式图像传感器，背照式图像传感器包括位于器件晶圆200中的感光二极管。本实施例中，形成器件晶圆200的步骤包括：提供初始器件晶圆；对所述初始器件晶圆进行减薄处理，形成器件晶圆200。在其他实施例中，形成器件晶圆的步骤可以不包括减薄处理。所述减薄处理用于减小初始器件晶圆的厚度，从而减小器件晶圆200材料对入射到感光二极管上的光的散射和反射，进而改善背照式图像传感器的性能。所述减薄处理的工艺包括化学机械研磨。所述减薄处理使器件晶圆200的厚度减小，从而导致器件晶圆200的曲率增加。本实施例中，器件晶圆200的第二器件面202向第一器件面201的方向凹陷。本实施例中，第二器件面202的曲率为24μm～26μm。承载晶圆100的材料为硅、硅锗或氧化硅。本实施例中，承载晶圆100的第一承载面101和第二承载面102为平面，即所述承载晶圆100的第一承载面101和第二承载面102的曲率为0。请参考图2，在所述第一承载面101表面形成应力层120，所述应力层120与承载晶圆100之间产生应力，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供器件晶圆，所述器件晶圆包括相对的第一器件面和第二器件面，所述第二器件面具有第一曲率；提供承载晶圆，所述承载晶圆包括相对的第一承载面和第二承载面，所述第二承载面具有第二曲率，所述第二曲率与第一曲率不相等；在所述第一承载面和/或所述第一器件面表面形成应力层，以减小所述第一曲率和第二曲率的差值；通过所述第二器件面和第二承载面对所述承载晶圆和器件晶圆进行键合处理。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供器件晶圆，所述器件晶圆包括相对的第一器件面和第二器件面，所述第二器件面具有第一曲率；提供承载晶圆，所述承载晶圆包括相对的第一承载面和第二承载面，所述第二承载面具有第二曲率，所述第二曲率与第一曲率不相等；在所述第一承载面和/或所述第一器件面表面形成应力层，以减小所述第一曲率和第二曲率的差值；通过所述第二器件面和第二承载面对所述承载晶圆和器件晶圆进行键合处理。2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一曲率大于所述第二曲率；第二器件面朝向第一器件面的方向凹陷，所述应力层中具有垂直于所述第二承载面的压应力；或者，第二器件面向背离第一器件面的方向凸出，所述应力层中具有垂直于所述第二承载面的拉应力。3.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述键合处理之后，去除所述应力层。4.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述应力层的材料与所述承载晶圆的材料不相同。5.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，去除所述应力层的工艺包括干...

【专利技术属性】
技术研发人员：王月，陈世杰，黄晓橹，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32