[发明专利]晶圆键合工艺中预防空洞缺陷的方法及其装置

说明书

本发明涉及一种晶圆键合工艺中预防空洞缺陷的方法及其装置，通过多次氧化物沉积、多次研磨，彻底消除突起特别是电性测试扎针产生的薄膜突起，达到消除晶圆键合空洞缺陷隐患的目的，提高产品质量及合格成品效率。

技术领域

本发明涉及半导体芯片技术领域，特别是涉及半导体晶圆键合工艺，具体涉及一种晶圆键合工艺中预防空洞缺陷的方法及其装置。

背景技术

随着半导体集成电路的集成度越来越高，芯片中晶体管的集成度逐渐达到上限，因此出现了3D集成电路(integrated circuit，IC)技术，3D集成电路(integratedcircuit，IC)被定义为一种系统级集成结构，3D集成电路通过键合工艺实现多个芯片之间的垂直互连，增加了芯片的空间，提高了晶体管的集成度，同时还能提高集成电路的工作速度，降低集成电路的功耗。

但是，目前在晶圆键合工艺中由于工艺环境的影响，特别是电性测试扎针产生的薄膜突起导致的晶圆键合存在空洞缺陷，影响产品质量甚至导致大量的废品，因此需要对导致晶圆键合空洞缺陷的突起进行沉积氧化物的覆盖并进行研磨消除，为了解决现有技术晶圆键合空洞缺陷消除不彻底的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，如何彻底消除现有技术晶圆键合工艺中空洞缺陷的产生，提高晶圆产品质量及产能功效。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种晶圆键合工艺中预防空洞缺陷的方法及其装置，通过多次氧化物沉积、多次研磨，即先沉积一定厚度的键合氧化物，经过氧化物研磨至较薄的厚度，使薄膜突起的高度最大限度地降低，再重复进行键合氧化物沉积，然后再次进行键合氧化物研磨至目标厚度，彻底消除突起特别是电性测试扎针产生的薄膜突起，达到消除晶圆键合空洞缺陷隐患的目的，提高产品质量及合格成品效率。

为了达到上述目的，本发明提供一种晶圆键合工艺中预防空洞缺陷的方法，包括以下步骤：

步骤一、检测晶圆硅片表面凸起的高度并确定一个最大值H；

步骤二、在需要键合的晶圆硅片表面第一次沉积氧化物第一厚度δ1；

步骤三、将第一次沉积氧化物第一厚度δ1的晶圆硅片表面进行第一次研磨，研磨至氧化物第一余留厚度δ2，并再次检测到第一余留凸起高度h₁；

步骤四、对经过研磨后的晶圆硅片表面进行第二次沉积形成氧化物第二厚度δ3；

步骤五、将经过第二次沉积后的晶圆硅片表面进行第二次研磨，研磨至氧化物第二余留厚度δ4，再次检测第二余留凸起高度h₂；

步骤六、至少重复上述步骤二至步骤五的循环过程一次，直至晶圆硅片表面经检测经过n次氧化物沉积和相应n次研磨后的第n余留厚度δ2n与第n余留凸起高度h_n的关系为δ2n≥h_n。

进一步地，第一次沉积的积氧化物第一厚度δ1可以为凸起最大值H的15％--30％，第一次研磨至的氧化物第一余留厚度δ2可以为氧化物第一厚度δ1的30％-45％，再次检测的第一余留凸起高度h₁＞δ2，第二次沉积形成的氧化物第二厚度δ3＞h_1,第二次研磨后形成的氧化物第二次余留厚度δ4≥h_2。

进一步地，检测晶圆硅片表面凸起的高度并确定一个最大值H＝11um，第一次沉积形成的氧化物第一厚度δ1＝2um，第一次研磨至氧化物第一余留厚度δ2＝0.7um，再次检测的第一余留凸起高度h₁＝0.9um，第二次沉积形成的氧化物第二厚度δ3＝2um_,第二次研磨后形成的氧化物第二次余留厚度δ4＝1.2um，检测第二余留凸起高度h₂＝0.9um，δ4＞h₂

进一步地，氧化物的沉积采取化学气相沉积法。