晶圆键合方法、晶圆键合结构及调整晶圆变形量的方法技术

本发明专利技术涉及一种晶圆键合方法、晶圆键合结构及调整晶圆变形量的方法。晶圆键合方法包括：提供第一晶圆和第二晶圆，其中第一晶圆被施加预设压力时的变形量大于第二晶圆；在第一晶圆的背面形成至少一个张应力层和至少一个拉应力层，以调节第一晶圆被施加预设压力时的变形量至与第二晶圆相等；以及键合第一晶圆和第二晶圆。此晶圆键合方法可以提高键合的对准度。

Wafer bonding method, wafer bonding structure and method for adjusting wafer deformation

The invention relates to a wafer bonding method, a wafer bonding structure and a method for adjusting the deformation of wafers. The wafer bonding method includes: providing the first wafer and second wafer, in which the deformation amount of the first wafer is greater than the second wafer when the preset pressure is applied, and at least one tensile stress layer and at least one tensile stress layer are formed on the back of the first wafer to adjust the deformation amount to the second wafer when the first wafer is preset pressure. Equal, and bonding the first wafer and the second wafer. This wafer bonding method can improve alignment accuracy of bonding.

【技术实现步骤摘要】
晶圆键合方法、晶圆键合结构及调整晶圆变形量的方法
本专利技术主要涉及半导体制造方法，尤其涉及一种晶圆键合方法、晶圆键合结构及调整晶圆变形量的方法。
技术介绍
随着电子产业的发展，芯片的功能越来越复杂，尺寸越来越小，适应该需求的新的半导体技术不断涌现，如晶圆级封装、3D芯片堆叠、3D器件、绝缘体上硅晶圆等等，这些技术的发展驱动了晶圆键合技术的发展。晶圆键合是通过晶圆界面处的原子在外界能量的作用下，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。现有的晶圆键合工艺有许多种，其中直接晶圆键合因不需要粘结剂、在常压下进行、耐高温、具有较高的产出而被广泛应用。晶圆键合中，上、下晶圆通常需要建立导线之间的连接，以在两个或更多个晶圆上实现完整的器件。可以理解，上、下晶圆之间对准的程度是晶圆键合一个非常重要的参数。目前业界使用键合标记(bondingmark)的对准来实现晶圆间导线的对准。现有的键合工艺主要用于结构差别不明显的晶圆之间的键合，晶圆对准的准确度基本是令人满意的。然而发现当两个晶圆经过不同的工艺后具有不同的结构后，进行键合时就会有明显的错位，严重时两片晶圆键合后报废。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种晶圆键合方法，可以提高键合时的对准度。本专利技术还提供一种晶圆键合结构，具有更高的对准度。本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种晶圆键合方法，包括以下步骤：提供第一晶圆和第二晶圆，其中所述第一晶圆被施加预设压力时的变形量大于所述第二晶圆；在所述第一晶圆的背面形成至少一个张应力层和至少一个拉应力层，以调节所述第一晶圆被施加预设压力时的变形量至与所述第二晶圆相等；以及键合所述第一晶圆和第二晶圆。在本专利技术的一实施例中，所提供的所述第一晶圆的厚度小于所述第二晶圆。在本专利技术的一实施例中，在所述第一晶圆的背面形成至少一个张应力层和至少一个拉应力层的所述步骤包括：交替形成所述至少一个张应力层和所述至少一个拉应力层于所述第一晶圆的背面。在本专利技术的一实施例中，在所述第一晶圆的背面形成至少一个张应力层和至少一个拉应力层的所述步骤包括：依次形成所述至少一个张应力层和所述至少一个拉应力层于所述第一晶圆的背面。在本专利技术的一实施例中，形成所述至少一个张应力层和所述至少一个拉应力层后，所述第一晶圆在自然状态下是平整的。在本专利技术的一实施例中，在所述第一晶圆的背面形成至少一个张应力层和至少一个拉应力层的所述步骤包括：控制所述至少一个张应力层和至少一个拉应力层的厚度比例，使得所述第一晶圆在自然状态下是平整的。在本专利技术的一实施例中，形成所述至少一个张应力层和所述至少一个拉应力层后，所述第一晶圆在自然状态下是不平整的，所述方法还包括，将所述第一晶圆调整为在自然状态下是平整的。在本专利技术的一实施例中，所述至少一个张应力层的材料为氧化硅或掺氮的氧化硅。在本专利技术的一实施例中，所述至少一个拉应力层的材料为氮化硅或掺氧的氮化硅。在本专利技术的一实施例中，所述至少一个张应力层之一接触所述第一晶圆的背面。在本专利技术的一实施例中，键合所述第一晶圆和第二晶圆的方法为直接晶圆键合。本专利技术还提出一种晶圆键合结构，包括相互键合的第一晶圆和第二晶圆，其中所述第一晶圆的背面具有至少一个张应力层和至少一个拉应力层。在本专利技术的一实施例中，所述第一晶圆与所述第二晶圆被施加预设压力时的变形量相等。在本专利技术的一实施例中，所述第一晶圆的厚度小于所述第二晶圆。在本专利技术的一实施例中，所述至少一个张应力层和所述至少一个拉应力层交替堆叠于所述第一晶圆的背面。在本专利技术的一实施例中，所述至少一个张应力层和所述至少一个拉应力层依次堆叠于所述第一晶圆的背面。在本专利技术的一实施例中，所述至少一个张应力层的材料为氧化硅或掺氮的氧化硅。在本专利技术的一实施例中，所述至少一个拉应力层的材料为氮化硅或掺氧的氮化硅。在本专利技术的一实施例中，所述至少一个张应力层之一接触所述第一晶圆的背面。本专利技术还提出一种调整晶圆变形量的方法，包括：在所述晶圆的背面依次形成至少一个张应力层和至少一个拉应力层，以调节所述晶圆被施加预设压力时的变形量。本专利技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，通过在进行键合的第一晶圆的背面形成至少一个张应力层和至少一个拉应力层，可以调节该第一晶圆被施加预设压力时的变形量至与第二晶圆相等。这样，当两个晶圆键合时，晶圆对准的准确度得到明显提高。附图说明为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明，其中：图1是本专利技术一实施例的晶圆键合方法的流程图。图2A-2E是本专利技术一实施例的晶圆键合方法的示例性过程中的剖面示意图。图3A、3B分别是本专利技术实施例的张应力层和拉应力层的示意图。图4A-4C是本专利技术一实施例的晶圆上形成张应力层和拉应力层的示例性过程中的剖面示意图。具体实施方式为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。已知的晶圆键合工艺中，由于晶圆的厚度差别不大，上下、晶圆在进行晶圆键合贴合时形变量相差不大，因此上、下晶圆对准受到的影响较小。在这种情况下，现有的键合工能实现上、下晶圆很好的对准。然而随着电子产品的发展，产品的工艺设计越来越多，也越来越复杂。当两个晶圆经过不同的工艺后将具有不同的结构以及工艺厚度，按照已知键合方式进行键合时就会出现形变量差别较大的问题，导致对准精度显著下降。本专利技术的实施例描述了调整晶圆变形量的方法，尤其是在晶圆键合过程中调整晶圆变形量的方法。图1是本专利技术一实施例的晶圆键合方法的流程图。图2A-2E是本专利技术一实施例的晶圆键合方法的示例性过程中的剖面示意图。下面参考图1-2E所示描述本实施例的晶圆键合方法。在步骤102，提供第一晶圆和第二晶圆，其中第一晶圆被施加预设压力时的变形量可大于第二晶圆。在此，第一晶圆和第二晶圆是将要进行键合的两个晶圆。每个晶圆都经历一系列工艺，从而形成器件。晶圆的正面为有源面，其上包含半导体器件。晶圆的背面为无源面，其上通常不包含半导体器件。例如在图2A的示例性晶圆20中，其具有正面21和背面22。可以理解，这里所做的描述仅仅是示例，本申请并不限定将要进行键合的两个晶圆所具有的初始半导体结构。在此，第一晶圆被施加预设压力时的变形量大于第二晶圆。变形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶圆键合方法，包括以下步骤：提供第一晶圆和第二晶圆，其中所述第一晶圆被施加预设压力时的变形量大于所述第二晶圆；在所述第一晶圆的背面形成至少一个张应力层和至少一个拉应力层，以调节所述第一晶圆被施加预设压力时的变形量至与所述第二晶圆相等；以及键合所述第一晶圆和第二晶圆。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆键合方法，包括以下步骤：提供第一晶圆和第二晶圆，其中所述第一晶圆被施加预设压力时的变形量大于所述第二晶圆；在所述第一晶圆的背面形成至少一个张应力层和至少一个拉应力层，以调节所述第一晶圆被施加预设压力时的变形量至与所述第二晶圆相等；以及键合所述第一晶圆和第二晶圆。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所提供的所述第一晶圆的厚度小于所述第二晶圆。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一晶圆的背面形成至少一个张应力层和至少一个拉应力层的所述步骤包括：交替形成所述至少一个张应力层和所述至少一个拉应力层于所述第一晶圆的背面。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一晶圆的背面形成至少一个张应力层和至少一个拉应力层的所述步骤包括：依次形成所述至少一个张应力层和所述至少一个拉应力层于所述第一晶圆的背面。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述至少一个张应力层和所述至少一个拉应力层后，所述第一晶圆在自然状态下是平整的。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述第一晶圆的背面形成至少一个张应力层和至少一个拉应力层的所述步骤包括：控制所述至少一个张应力层和至少一个拉应力层的厚度比例，使得所述第一晶圆在自然状态下是平整的。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述至少一个张应力层和所述至少一个拉应力层后，所述第一晶圆在自然状态下是不平整的，所述方法还包括，将所述第一晶圆调整为在自然状态下是平整的。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个张应力层的材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭帅，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42