【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造，尤其涉及一种晶圆混合键合方法及磨削装置。
技术介绍
1、在超大规模集成电路发展日益接近物理极限的状态下，在物理尺寸和成本方面都具有优势的三维集成电路，是延长摩尔定律并解决先进封装问题的有效途径。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。
2、混合键合(hybrid bonding)技术是一种比较常用的晶圆键合方式，其广泛应用于3d芯片领域，例如cmos图像传感器、动态随机存取存储器(dynamic random accessmemory，缩写为dram)与逻辑器件的键合过程中。混合键合技术可以在两片晶圆键合的同时实现数千个芯片的内部互联，极大地改善芯片性能并节约成本。
3、然而，现有的晶圆混合键合技术有待进一步改善。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是提供一种晶圆混合键合方法及磨削装置，以提高形成的混合键合结构的性能。
2、为解决上述技术问题，本专利技术技术方案提供一种晶圆混合键合方法，包括：提供初始第一晶圆结构，初始第一晶圆结构包括功能区和环绕功能区的初始边缘区，初始第一晶圆结构包括第一晶圆以及位于第一晶圆上的第一介质层，第一晶圆具有相对的第一面和第二面，第一介质层位于第一面上；自第一面朝第二面方向对初始边缘区进行第一磨削处理以形成第一晶圆结构，第一晶圆结构包括功能区和环绕功能区的边缘区，边缘区上具有第一磨削口，第一磨削口的侧壁与第一面的夹角呈钝
3、可选的，第一晶圆内具有第一金属层，第一面暴露出第一金属层表面；第一导电结构的形成方法包括：在第一介质层内形成第一开口，第一开口暴露出第一金属层表面；在第一开口内、第一磨削口和功能区表面形成籽晶材料层；在籽晶材料层上形成导电材料层；平坦化导电材料层直到暴露出功能区顶部表面，以导电材料层和籽晶材料层形成第一导电结构。
4、可选的，籽晶材料层的厚度范围为700埃至1500埃。
5、可选的，籽晶材料层的形成工艺包括物理气相沉积工艺。
6、可选的，导电材料层的形成方法包括：提供电镀机台；使电镀机台的阴极探针放置于边缘区侧壁，且使籽晶材料层表面置于电解液中；在阴极探针和电镀机台阳极之间通直流电以形成导电材料层。
7、可选的，第一开口包括第一沟槽和位于第一沟槽下且与第一沟槽连通的第一通孔。
8、可选的，在形成第一开口之前，且在形成第一磨削口之后，还在第一介质层上形成第三介质层，第一开口还位于第三介质层内；第一开口的形成方法包括：刻蚀第三介质层和第一介质层，在第三介质层内形成第一沟槽，在第一介质层内形成第一通孔。
9、可选的，在键合工艺之后，还包括：自第二面对第一晶圆进行减薄处理。
10、可选的，在键合工艺之后，且在减薄处理之前，还包括：自第二面朝第一面方向，对边缘区进行第二磨削处理，以第一磨削口形成第二磨削口，第二磨削口的侧壁与第一面的夹角范围为88度至92度。
11、可选的，第一磨削口的深度范围为32微米至153微米。
12、可选的，第一磨削口的侧壁与第一面的夹角范围大于160度。
13、可选的，第二晶圆结构还包括：第二晶圆，第二晶圆具有功能面，第二晶圆内具有第二金属层，且功能面暴露出第二金属层，第二介质层位于功能面上，第二导电结构还位于第二金属层上。
14、可选的，第二晶圆结构还包括位于第二介质层上的阻挡层，第二导电结构还位于阻挡层内，且阻挡层暴露出第二导电结构表面。
15、可选的，第一磨削处理的方法包括：提供磨削装置，磨削装置包括呈环状的磨削部，磨削部可沿环状的中轴线做旋转运动，磨削部沿中轴线方向上具有相对于的第一切削面和第二切削面，第一切削面垂直于中轴线，第二切削面相对于中轴线倾斜，磨削部自环状内径至外径的方向上厚度减小，第一切削面与第二切削面在环状外径处构成切削刃；采用磨削装置对初始边缘区进行磨削处理。
16、相应的，本专利技术的技术方案还提供一种晶圆混合键合的磨削装置，磨削装置包括呈环状的磨削部，磨削部可沿环状的中轴线做旋转运动，磨削部沿中轴线方向上具有相对于的第一切削面和第二切削面，第一切削面垂直于中轴线，第二切削面相对于中轴线倾斜，磨削部自环状内径至外径的方向上厚度减小，第一切削面与第二切削面在环状外径处构成切削刃。
17、现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：
18、本专利技术技术方案提供的晶圆混合键合方法中，自第一面朝第二面方向对初始边缘区进行第一磨削处理以形成第一晶圆结构，第一晶圆结构包括功能区和环绕功能区的边缘区，边缘区上具有第一磨削口，第一磨削口的侧壁与第一面的夹角呈钝角，由于第一磨削口侧壁倾斜，因此在第一导电结构的形成过程中，利于籽晶材料层在第一磨削口侧壁的沉积，提高第一磨削口侧壁的籽晶材料层的厚度和均匀性，进而降低在形成第一导电结构的电镀工艺过程中，电流由边缘区流到功能区表面的难度，提高第一导电结构的均匀性。
19、进一步，在键合工艺之后，且在减薄处理之前，还包括：自第二面朝第一面方向，对边缘区进行第二磨削处理，以第一磨削口形成第二磨削口，第二磨削口的侧壁与第一面的夹角范围为88度至92度，利于减少第一晶圆结构和第二晶圆结构键合后的减薄处理中的崩边问题；另外，为减少崩边问题，本技术方案采用两次磨削处理，相对于仅在键合工艺之后且在减薄处理工艺之前做磨削处理，前者在第二磨削过程中需要磨削的第一导电结构的材料较少，有利于减少工艺难度。
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1.一种晶圆混合键合方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，所述第一晶圆内具有第一金属层，所述第一面暴露出所述第一金属层表面；所述第一导电结构的形成方法包括：在所述第一介质层内形成第一开口，所述第一开口暴露出所述第一金属层表面；在所述第一开口内、所述第一磨削口和所述功能区表面形成籽晶材料层；在所述籽晶材料层上形成导电材料层；平坦化所述导电材料层直到暴露出所述功能区顶部表面，以所述导电材料层和所述籽晶材料层形成所述第一导电结构。
3.如权利要求2所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，所述籽晶材料层的厚度范围为700埃至1500埃。
4.如权利要求2所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，所述籽晶材料层的形成工艺包括物理气相沉积工艺。
5.如权利要求2所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，所述导电材料层的形成方法包括：提供电镀机台；使电镀机台的阴极探针放置于所述边缘区侧壁，且使所述籽晶材料层表面置于电解液中；在所述阴极探针和电镀机台阳极之间通直流电以形成所述导电材料层。
6.如权利要求2所述的晶
7.如权利要求6所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，在形成所述第一开口之前，且在形成所述第一磨削口之后，还在所述第一介质层上形成第三介质层，所述第一开口还位于所述第三介质层内；所述第一开口的形成方法包括：刻蚀所述第三介质层和所述第一介质层，在所述第三介质层内形成所述第一沟槽，在所述第一介质层内形成所述第一通孔。
8.如权利要求1所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，在所述键合工艺之后，还包括：自所述第二面对所述第一晶圆进行减薄处理。
9.如权利要求8所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，在所述键合工艺之后，且在所述减薄处理之前，还包括：自所述第二面朝所述第一面方向，对所述边缘区进行第二磨削处理，以所述第一磨削口形成第二磨削口，所述第二磨削口的侧壁与所述第一面的夹角范围为88度至92度。
10.如权利要求1所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，所述第一磨削口的深度范围为32微米至153微米。
11.如权利要求1所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，所述第一磨削口的侧壁与所述第一面的夹角范围大于160度。
12.如权利要求1所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，所述第二晶圆结构还包括：第二晶圆，所述第二晶圆具有功能面，所述第二晶圆内具有第二金属层，且所述功能面暴露出所述第二金属层，所述第二介质层位于所述功能面上，所述第二导电结构还位于所述第二金属层上。
13.如权利要求12所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，所述第二晶圆结构还包括位于所述第二介质层上的阻挡层，所述第二导电结构还位于所述阻挡层内，且所述阻挡层暴露出所述第二导电结构表面。
14.如权利要求1所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，所述第一磨削处理的方法包括：提供磨削装置，所述磨削装置包括呈环状的磨削部，所述磨削部可沿所述环状的中轴线做旋转运动，所述磨削部沿中轴线方向上具有相对于的第一切削面和第二切削面，所述第一切削面垂直于中轴线，第二切削面相对于中轴线倾斜，所述磨削部自环状内径至外径的方向上厚度减小，所述第一切削面与第二切削面在环状外径处构成切削刃；采用所述磨削装置对所述初始边缘区进行磨削处理。
15.一种晶圆混合键合的磨削装置，其特征在于，所述磨削装置包括呈环状的磨削部，所述磨削部可沿所述环状的中轴线做旋转运动，所述磨削部沿中轴线方向上具有相对于的第一切削面和第二切削面，所述第一切削面垂直于中轴线，第二切削面相对于中轴线倾斜，所述磨削部自环状内径至外径的方向上厚度减小，所述第一切削面与第二切削面在环状外径处构成切削刃。
...【技术特征摘要】
1.一种晶圆混合键合方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，所述第一晶圆内具有第一金属层，所述第一面暴露出所述第一金属层表面；所述第一导电结构的形成方法包括：在所述第一介质层内形成第一开口，所述第一开口暴露出所述第一金属层表面；在所述第一开口内、所述第一磨削口和所述功能区表面形成籽晶材料层；在所述籽晶材料层上形成导电材料层；平坦化所述导电材料层直到暴露出所述功能区顶部表面，以所述导电材料层和所述籽晶材料层形成所述第一导电结构。
3.如权利要求2所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，所述籽晶材料层的厚度范围为700埃至1500埃。
4.如权利要求2所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，所述籽晶材料层的形成工艺包括物理气相沉积工艺。
5.如权利要求2所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，所述导电材料层的形成方法包括：提供电镀机台；使电镀机台的阴极探针放置于所述边缘区侧壁，且使所述籽晶材料层表面置于电解液中；在所述阴极探针和电镀机台阳极之间通直流电以形成所述导电材料层。
6.如权利要求2所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，所述第一开口包括第一沟槽和位于所述第一沟槽下且与所述第一沟槽连通的第一通孔。
7.如权利要求6所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，在形成所述第一开口之前，且在形成所述第一磨削口之后，还在所述第一介质层上形成第三介质层，所述第一开口还位于所述第三介质层内；所述第一开口的形成方法包括：刻蚀所述第三介质层和所述第一介质层，在所述第三介质层内形成所述第一沟槽，在所述第一介质层内形成所述第一通孔。
8.如权利要求1所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，在所述键合工艺之后，还包括：自所述第二面对所述第一晶圆进行减薄处理。
9.如权利要求8所述的晶圆混合键合方法，其特征在于，在所述键合工艺之后，且在所述减薄...
【专利技术属性】
技术研发人员：何二威，阎大勇，赵娅俊，王金恩，刘敏，史鲁斌，王阳，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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