[发明专利]等离子体辅助键合方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料领域，尤其涉及一种等离子体辅助键合方法。

背景技术

在半导体产业里，硅片生产、硅片加工、芯片生产、芯片封装等过程中，常常用到等离子辅助键合工艺。

在等离子辅助键合工艺中，等离子体的作用是通过处理键合前的表面，能够提高键合界面牢固程度，并消除界面气泡。现有技术中的等离子体预处理主要处理方式是待键合的两片衬底片都采用采用氮气、氧气、氩气或其混合气体进行处理，以改进键合表面的界面态，达到上述目的。

故，如何优化等离子体处理工艺，是本领域技术人员普遍关心的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种优化的等离子体处理工艺，能够提高键合界面性能和键合良率。

为了解决上述问题，本发明提供了一种等离子辅助键合方法，包括如下步骤：提供第一衬底和第二衬底，所述第一衬底表面包含一氧化层；采用氮气等离子体处理工艺处理所述氧化层的表面；对所述第二衬底的用于键合的表面进行等离子处理，本步骤所采用的等离子体种类和处理时间至少有一项不同于对所述氧化层表面的处理步骤。

可选的，对所述第二衬底的用于键合的表面进行等离子处理的步骤中，采用氩气等离子其或氧气等离子体，或两者的混合。

可选的，对所述第二衬底的用于键合的表面进行等离子处理的步骤中，亦采用氮气等离子体，但处理时间不用于对所述氧化层表面的处理步骤。

可选的，所述第一衬底和第二衬底均为单晶硅衬底，所述氧化层的材料为二氧化硅。

可选的，所述第二衬底表面包括一外延层。

可选的，所述外延层的材料为单晶硅。。

本发明的优点在于，通过调整等离子体气体和等离子体处理时间，对待键合的两片衬底表面采用不同的等离子体处理，可以获得两种不同化学特性的表面，从而提高键合界面性能和键合良率。

附图说明

附图1所示是本发明的具体实施方式的实施步骤示意图；

附图2A至2C所示是本发明的具体实施方式的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的一种等离子体辅助键合方法的具体实施方式做详细说明。

附图1所示是本具体实施方式的实施步骤示意图，包括：步骤S10，提供第一衬底和第二衬底，所述第一衬底表面包含一氧化层，所述第二衬底表面包括一外延层；步骤S11，采用氮气等离子体处理工艺处理所述氧化层的表面；步骤S12，对所述第二衬底的用于键合的表面进行等离子处理。

附图2A所示，参考步骤S10，提供第一衬底210和第二衬底220，所述第一衬底210表面包含一氧化层211，所述第二衬底220表面包括一外延层223。其中外延层223是可选结构，第二衬底220也可以是单层衬底。本具体实施方式中，所述第一衬底210和第二衬底220的材料为单晶硅，所述氧化层211的材料为二氧化硅，并且所述外延层223的材料为亦为单晶硅。在其他的具体实施方式中，第一衬底210、第二衬底220、外延层223的材料可以是本领域内任意一种常见的材料，例如GaAs、GaN、InP、SiGe以及SiC等。

附图2B所示，参考步骤S11，采用氮气等离子体处理工艺处理所述氧化层211的表面，处理时间可以根据键合工艺的需要进行调整，例如可以是10至120秒之间。等离子处理的目的在于提高界面的化学活性。

附图2C所示，参考步骤S12，对所述第二衬底220的用于键合的表面进行等离子处理。在本具体实施方式中，是对外延层223的暴露表面进行处理。如果第二衬底220为单层衬底，则是对第二衬底220的任意一光滑表面进行处理。本步骤所采用的等离子体种类和处理时间应当至少有一项不同于对所述氧化层表面的处理步骤，以使键合前两表面的特性不同，加固后形成需要的键合特性，提高键合良率，消除键合界面缺陷，提高键合界面力学和电学性能。

具体地说，本步骤可以采用氩气等离子其或氧气等离子体，或两者的混合，处理时间可以和步骤S11相同或者不同；亦可以采用同步骤S11相同的氮气等离子体，但处理时间应当和步骤S11不同，可以更长亦可更短。上述两种方式都可以获得两种不同化学特性的表面，例如提高或降低表面吸附水分子的能力，以有利于亲水性或疏水性键合；提高或降低表面吸附二氧化碳等其它分子或物质的能力，从而使键合表面达到需要的键合强度，或者使键合表面具有可剥离特性；进而提高键合良率。