晶圆键合方法以及背照式图像传感器的形成方法技术

本发明专利技术提供了一种晶圆键合方法以及背照式图像传感器的形成方法，所述晶圆键合方法包括：提供一晶圆键合结构，晶圆键合结构包括器件晶圆和承载晶圆，器件晶圆包括第一衬底和位于第一衬底上的第一键合层，所述承载晶圆包括第二衬底和位于第二衬底上的第二键合层，所述第一键合层与所述第二键合层之间键合；对晶圆键合结构进行气泡检查并判断气泡是否合格；若不合格，对晶圆键合结构进行解键合处理以获得分离的器件晶圆和承载晶圆，再对解键合处理后的器件晶圆进行氢退火工艺处理，以去除第一键合层中的水分子，然后对器件晶圆和承载晶圆进行重新键合。在返工流程中，通过氢退火工艺降低了器件晶圆第一键合层中的水分子，降低了重新键合后的气泡。新键合后的气泡。新键合后的气泡。

【技术实现步骤摘要】
晶圆键合方法以及背照式图像传感器的形成方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种晶圆键合方法以及背照式图像传感器的形成方法。

技术介绍

[0002]按照接受光线的位置不同，CMOS图像传感器可分为前照式图像传感器和背照式图像传感器。与前照式图像传感器相比，背照式图像传感器最大的优化之处是改变了元件内部的结构，即将感光层的元件入射光路调转方向，让光线能从背面直射进去，避免了在前照式图像传感器中，光线会受到微透镜和光电二极管之间的结构和厚度影响，提高了光线接收的效能。
[0003]在背照式图像传感器中制作过程中，需要将内部形成图形的器件晶圆的正面与载体晶圆进行键合，如检测出气泡超过规格，需对晶圆键合结构进行返工，但重新键合的晶圆键合结构会产生键合力不足问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种晶圆键合方法，以解决晶圆键合结构进行返工后，重新键合的晶圆键合结构键合力不足的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种晶圆键合方法，包括：提供一晶圆键合结构，所述晶圆键合结构包括器件晶圆和承载晶圆，所述器件晶圆包括第一衬底和位于所述第一衬底上的第一键合层，所述承载晶圆包括第二衬底和位于所述第二衬底上的第二键合层，所述第一键合层与所述第二键合层之间键合；对所述晶圆键合结构进行气泡检查并判断气泡是否合格；若不合格，对所述晶圆键合结构进行解键合处理以获得分离的器件晶圆和承载晶圆，对解键合处理后的器件晶圆进行氢退火工艺处理以去除所述第一键合层中的水分子，再对所述器件晶圆和所述承载晶圆进行重新键合。
[0006]可选的，所述氢退火工艺的工艺温度为100℃~500℃。
[0007]可选的，所述氢退火工艺的氢气的气体流量为1slm~15slm。
[0008]可选的，所述氢退火工艺的工艺时间为30min~60min。
[0009]可选的，在对所述晶圆键合结构进行解键合处理之后、对所述器件晶圆和所述承载晶圆进行重新键合之前，对所述器件晶圆和承载晶圆的粗糙度和弯曲度进行检查。
[0010]可选的，在对所述器件晶圆和所述承载晶圆进行重新键合后，对所述晶圆键合结构进行气泡检查。
[0011]可选的，所述第一键合层和第二键合层均为氧化层。
[0012]可选的，采用PECVD工艺形成所述第一键合层。
[0013]可选的，采用热氧化工艺形成所述第二键合层。
[0014]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种背照式图像传感器的形成方法，包括上述
任一项所述的晶圆键合方法进行键合。
[0015]在本专利技术提供的晶圆键合方法中，检查晶圆键合结构的气泡是否合格，若不合格，进行重新键合前，通过对器件晶圆进行氢退火工艺处理，降低了器件晶圆中第一键合层中的水分子，由于在对所述器件晶圆和所述承载晶圆进行加热时，两片晶圆之间会产生水汽，而在对两片晶圆直接全面贴合并进行加压键合时，水汽无法及时排出，当两片晶圆的温度降低后，在两片晶圆之间留下气泡缺陷；因此，在返工流程中，通过氢退火工艺降低了器件晶圆第一键合层中的水分子，降低了重新键合后的气泡，提高了重新键合的晶圆键合结构的键合力；在进行解键合时，器件晶圆的第一键合层的表面态可能会有损伤，产生悬挂键，氢退火工艺中的氢（H）离子能够与器件晶圆的第一键合层的表面悬挂键结合，修复器件晶圆的第一键合层的表面态，提高了重新键合的晶圆键合结构的键合力，从而能够解决晶圆键合结构进行返工后，重新键合的晶圆键合结构键合力不足的问题。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例的晶圆键合方法流程图。
[0017]图2本专利技术实施例的器件晶圆上形成第一键合层的结构示意图。
[0018]图3本专利技术实施例的承载晶圆上形成第二键合层的结构示意图。
[0019]图4本专利技术实施例的器件晶圆进行等离子活化工艺的结构示意图。
[0020]图5本专利技术实施例的等离子活化工艺悬挂键形成的结构示意图。
[0021]图6本专利技术实施例的DIW表面亲水化的结构示意图。
[0022]图7本专利技术实施例的承载晶圆与器件晶圆键合后的结构示意图。
[0023]图8本专利技术实施例的承载晶圆与器件晶圆键合后的化学键示意图。
[0024]图9本专利技术实施例的晶圆键合结构解键合后的结构示意图。
[0025]图10本专利技术实施例的晶圆键合结构重新键合后的结构示意图。
[0026]图中，10
‑
器件晶圆；11
‑
第一衬底；12
‑
第一键合层；20
‑
承载晶圆；21
‑
第二衬底；22
‑
第二键合层。
具体实施方式
[0027]以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的晶圆键合方法作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0028]专利技术人研究发现，背照式图像传感器中制作过程中，会将内部形成图形的器件晶圆的正面与承载晶圆进行键合晶圆，如检测出气泡超过规格，需对键合晶圆进行返工，但重新键合的晶圆键合结构会产生键合力不足问题。
[0029]基于此，本专利技术提出一种新的晶圆键合方法，检查晶圆键合结构的气泡是否合格，若不合格，进行重新键合前，对器件晶圆进行氢退火工艺处理，降低器件晶圆中第一键合层中的水分子。这是因为，在对器件晶圆和承载晶圆进行加热时两片晶圆之间会产生水汽，而在对两片晶圆直接全面贴合并进行加压键合时水汽无法及时排出，当两片晶圆的温度降低后，在两片晶圆之间留下气泡缺陷。因此，在返工流程中，通过氢退火工艺降低了器件晶圆
第一键合层中的水分子，降低了重新键合后的气泡，提高了重新键合的晶圆键合结构的键合力；在进行解键合时，器件晶圆的第一键合层的表面态可能会有损伤，产生悬挂键，氢退火工艺中的H离子能够和器件晶圆的第一键合层的表面悬挂键结合，修复器件晶圆的第一键合层的表面态，提高了重新键合的晶圆键合结构的键合力，从而能够解决晶圆键合结构进行返工后重新键合的晶圆键合结构键合力不足的问题。
[0030]具体的，请参考图1，其为本专利技术实施例的晶圆键合方法流程图；如图1所示，本专利技术提供一种晶圆键合方法，包括：步骤S10，提供一晶圆键合结构，所述晶圆键合结构包括器件晶圆和承载晶圆，所述器件晶圆包括第一衬底和位于所述第一衬底上的第一键合层，所述承载晶圆包括第二衬底和位于所述第二衬底上的第二键合层，所述第一键合层与所述第二键合层之间键合；步骤S20，对所述晶圆键合结构进行气泡检查并判断气泡是否合格；步骤S30，若不合格，对所述晶圆键合结构进行解键合处理以获得分离的器件晶圆和承载晶圆；步骤S40，对解键合处理后的器件晶圆进行氢退火工艺处理，以去除所述第一键合层中的水分子；步骤S50，对所述器件晶圆和所述承载晶圆进行重新键合。
[0031]以下结合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆键合方法，其特征在于，包括：提供一晶圆键合结构，所述晶圆键合结构包括器件晶圆和承载晶圆，所述器件晶圆包括第一衬底和位于所述第一衬底上的第一键合层，所述承载晶圆包括第二衬底和位于所述第二衬底上的第二键合层，所述第一键合层与所述第二键合层之间键合；对所述晶圆键合结构进行气泡检查并判断气泡是否合格；若不合格，对所述晶圆键合结构进行解键合处理以获得分离的器件晶圆和承载晶圆，对解键合处理后的器件晶圆进行氢退火工艺处理以去除所述第一键合层中的水分子，再对所述器件晶圆和所述承载晶圆进行重新键合。2.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述氢退火工艺的工艺温度为100℃~500℃。3.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述氢退火工艺的氢气的气体流量为1slm~15slm。4.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶磊，王厚有，王棒，
申请(专利权)人：合肥晶合集成电路股份有限公司，
类型：发明
国别省市：