[发明专利]一种晶圆键合方法

说明书

本发明提供了一种晶圆键合方法，包括：提供第一晶圆和第二晶圆；采用脉冲偏压等离子体对所述第一晶圆的第一表面和第二晶圆的第二表面进行激活处理，使所述第一表面与所述第二表面形成Si悬挂键；对激活处理后的所述第一晶圆和第二晶圆进行亲水处理，以在所述第一表面和第二表面形成硅羟基键；对亲水处理后的所述第一晶圆和第二晶圆进行贴合，完成所述第一晶圆和第二晶圆的预键合；对预键合后的第一晶圆和第二晶圆进行退火，完成键合。该方法能够在不损伤晶圆的情况下进行贴合，使得退火后的键合晶圆具有较高的键合能，同时提高器件的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种晶圆键合方法，属于半导体制造技术领域。

背景技术

晶圆直接键合是半导体制造领域的一项新兴技术，可以使得经过抛光的半导体晶圆在不使用粘结剂的情况下结合在一起。晶圆与晶圆之间的直接键合，是利用两片晶圆表面的原子键合力，经过处理使两片晶圆表面原子反应产生共价键合，并实现一定的连接强度。

通常使用等离子体对晶圆表面进行轰击，使其表面产生物理化学双重反应，使晶圆表面污染物变成粒子或气体状态，经过真空抽离而排出，从而达到对表面的清洗和活化目的；同时会引起表面产生高度不规则的多孔结构，提高键合界面水分子的扩散，使表面形成羟基，羟基键数量越多，在后续的退火工艺完成后晶圆的键合力越高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆键合方法，通过脉冲偏压等离子体对晶圆进行激活处理，提高晶圆表面活化程度，从而提高键合晶圆的键合力越高。

根据本发明的一个方面，提供一种晶圆键合方法，包括：

提供第一晶圆和第二晶圆；

采用脉冲偏压等离子体对所述第一晶圆的第一表面和第二晶圆的第二表面进行激活处理，使所述第一表面与所述第二表面形成Si悬挂键；

对激活处理后的所述第一晶圆和第二晶圆进行亲水处理，以在所述第一表面和第二表面形成硅羟基键；

对亲水处理后的所述第一晶圆和第二晶圆进行贴合，完成所述第一晶圆和第二晶圆的预键合；

对预键合后的第一晶圆和第二晶圆进行退火处理，完成键合。

优选地，形成所述脉冲偏压等离子体时的脉冲偏压为300～12000V。

形成所述脉冲偏压等离子体时的放电功率为10～450W。

形成所述脉冲偏压等离子体的气体为氮气、氧气和氩气中的一种或多种。

所述亲水处理的试剂为质量比为(1:1:5)～(1:1:50)的氨水、双氧水和水的混合液，或去离子水。

所述亲水处理的试剂流量为0.5～2L/min。

所述亲水处理的温度为23℃～65℃。

所述退火处理的退火温度为100～200℃，退火时间为1～2小时。

优选地，所述退火处理在常压下进行。

根据本发明的方法通过施加脉冲偏压等离子体活化步骤与亲水处理步骤相结合，提高晶圆表面的反应活性，从而提高键合质量。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示意性示出了根据本发明的晶圆键合方法的工艺流程图；

图2示意性示出了根据本发明实施例1的晶圆键合方法的工艺流程图；

图3示意性示出了根据本发明实施例2的晶圆键合方法的工艺流程图。

具体实施方式