一种晶圆键合的方法技术

本发明专利技术提出了一种晶圆键合的方法，属于半导体制造技术领域，所述方法至少包括以下步骤：提供一衬底，所述衬底包括器件区和非器件区；在所述衬底上形成第一氧化层，所述第一氧化层覆盖所述器件区并延伸至部分所述非器件区上；在所述非器件区的所述衬底上形成台阶；在所述衬底上形成第二氧化层，所述第二氧化层覆盖所述第一氧化层、所述台阶的表面和侧壁；在所述第二氧化层上形成键合界面层；以及将所述键合界面层与承载基板进行键合。本发明专利技术提供的一种晶圆键合的方法，能有效改善半导体器件的键合质量。的键合质量。的键合质量。

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆键合的方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，具体为一种晶圆键合的方法。

技术介绍

[0002]随着硅技术（Silicon
‑
On
‑
Insulator，SOI）、微系统（Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System，MEMS）和三维器件制造等技术的出现，为半导体和微电子技术的集成发展提供了新的解决方案，同时晶圆键合技术成为目前微电子技术集成发展和实用化的关键技术。利用晶圆键合技术，可以将两个或多个功能相同或不同的芯片单独制作并且之后键合到一起，这提供了更多的设计自由度，提高集成度，并且减小芯片之间的互连，从而减少功耗和延迟。
[0003]然而，在晶圆键合过程中，由于表面残留颗粒或者在晶圆键合时产生的气体不能及时释放，从而会在键合界面形成大量的大小不一的气泡或者孔洞，降低晶圆的键合质量，影响器件的成品率和可靠性。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出了一种晶圆键合的方法，能有效减少晶圆键合界面的气泡，提高了晶圆键合的质量，从而提高器件的良品率。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术是通过如下的技术方案实现的：本专利技术提出一种晶圆键合的方法，至少包括以下步骤：提供一衬底，所述衬底包括器件区和非器件区；在所述衬底上形成第一氧化层，所述第一氧化层覆盖所述器件区并延伸至部分所述非器件区上；在所述非器件区的所述衬底上形成台阶；在所述衬底上形成第二氧化层，所述第二氧化层覆盖所述第一氧化层、所述台阶的表面和侧壁；在所述第二氧化层上形成键合界面层；以及将所述键合界面层与承载基板进行键合。
[0006]在本专利技术一实施例中，所述第二氧化层的形成步骤包括：将具有所述台阶的所述衬底置于腔室内；向所述腔室内通入正硅酸乙酯和氧气；以及在射频条件下，所述正硅酸乙酯和所述氧气在所述腔室内发生解离，在所述第一氧化层表面、所述台阶的表面和侧壁形成所述第二氧化层。
[0007]在本专利技术一实施例中，所述键合界面层的形成步骤包括：将包含所述第二氧化层的所述衬底进行预加热处理；以及在射频功率100W
‑
200W下，在预加热处理后的所述第二氧化层上形成键合界面层。
[0008]在本专利技术一实施例中，采用化学机械抛光工艺对所述非器件区的所述衬底进行第
一次修边处理，以形成所述台阶。
[0009]在本专利技术一实施例中，所述第一次修边处理包括平面研磨和边缘切割处理。
[0010]在本专利技术另一实施例中，采用刻蚀工艺对所述非器件区的所述衬底进行刻蚀，形成所述台阶。
[0011]在本专利技术一实施例中，所述台阶的宽度为1.3mm
‑
1.5mm。
[0012]在本专利技术一实施例中，所述方法还包括：在所述第二氧化层上形成第三氧化层；将包含所述第三氧化层的所述衬底进行退火处理；以及将退火后的所述衬底进行第二次修边处理，去除所述第三氧化层及部分厚度的所述第二氧化层。
[0013]在本专利技术一实施例中，所述第二氧化层与所述第三氧化层的总厚度为2500nm
‑
2700nm。
[0014]在本专利技术一实施例中，所述键合界面层采用低沉积正硅酸乙酯薄膜工艺形成，且所述键合界面层厚度为45nm
‑
55nm。
[0015]本专利技术提出了一种晶圆键合的方法，能简化工艺流程，大大降低工艺时长，提高生产效率。且形成的晶圆键合界面膜层均匀性高、致密性好，弯曲度处于最佳状态，减少了晶圆键合过程中气泡的产生，提高了晶圆键合的质量，从而提高器件的可靠性及良品率。
附图说明
[0016]图1为一实施例中第一氧化材料层的结构示意图。
[0017]图2为一实施例中第一图案化光阻层的结构示意图。
[0018]图3为一实施例中第一氧化层的结构示意图。
[0019]图4为一实施例中第二图案化光阻层的结构示意图。
[0020]图5为一实施例中台阶的结构示意图。
[0021]图6为一实施例中研磨单元的结构示意图。
[0022]图7为一实施例中第二氧化层的结构示意图。
[0023]图8为一实施例中第三氧化层的结构示意图。
[0024]图9为一实施例中研磨至第二氧化层的结构示意图。
[0025]图10为一实施例中键合界面层的结构示意图。
[0026]图11为一实施例中晶圆键合的示意图。
[0027]图12为使用其他晶圆键合方法制作的器件的电镜图。
[0028]图13为使用本专利技术中晶圆键合方法制作的器件的电镜图。
[0029]附图说明：100、衬底；101、非器件区；102、器件区；103、台阶；200、第一氧化材料层；201、第一氧化层；300、第一图案化光阻层；400、第二图案化光阻层；500、第二氧化层；600、第三氧化层；700、键合界面层；701、接触面；800、旋转轴；900、研磨刀片；20、承载基板；21、结合面。
具体实施方式
[0030]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书
所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0031]需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0032]下面结合若干实施例及附图对本专利技术的技术方案做进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]在背照式图像传感器（Back sideIlluminated Complementary Metal Oxide Semiconductor，BSI CMOS）中，光从传感器的背面入射，无需穿过层间介质层和互连层即射向像素单元中的光电二极管，在同一单位时间内，单个像素单元能获取的光能量更大，对画质有明显的提升。背照式图像传感器具有更高的灵敏度、更好的布线布局、可改善图像质量并允许高速记录等特点，广泛用于数码相机、可换镜头数码相机和智能手机等。本申请提出一种晶圆键合的方法，能够有效降低晶圆键合界面的气泡，提高晶圆之间的键合质量，可提高背照式图像传感器的性能。
[0034]请参阅图1所示，在本专利技术一实施例中，提供一衬底100，以在衬底100上形成器件区102和非器件区101为例，对晶圆键合的过程进行阐述。本专利技术对衬底的种类不以限制，可根据制作不同类型的半导体器件，选择不同种类的衬底。在本专利技术一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆键合的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：提供一衬底，所述衬底包括器件区和非器件区；在所述衬底上形成第一氧化层，所述第一氧化层覆盖所述器件区并延伸至部分所述非器件区上；在所述非器件区的所述衬底上形成台阶；在所述衬底上形成第二氧化层，所述第二氧化层覆盖所述第一氧化层、所述台阶的表面和侧壁；在所述第二氧化层上形成键合界面层；以及将所述键合界面层与承载基板进行键合。2.根据权利要求1所述的一种晶圆键合的方法，其特征在于，所述第二氧化层的形成步骤包括：将具有所述台阶的所述衬底置于腔室内；向所述腔室内通入正硅酸乙酯和氧气；以及在射频条件下，所述正硅酸乙酯和所述氧气在所述腔室内发生解离，在所述第一氧化层表面、所述台阶的表面和侧壁形成所述第二氧化层。3.根据权利要求1所述的一种晶圆键合的方法，其特征在于，所述键合界面层的形成步骤包括：将包含所述第二氧化层的所述衬底进行预加热处理；以及在射频功率100W
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200W下，在预加热处理后的所述第二氧化层上形成键合界面层。4.根据权利要求1所述的一种晶圆键合的方法，其特征在于，采用化学机械抛光工艺对...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶磊，张昭，朱瑶，
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：