[发明专利]键合方法以及键合结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种键合方法以及键合结构。

背景技术

基板之间的键合技术是半导体制造过程中的关键工艺。以机电系统(Microelectro Mechanical Systems,MEMS)领域为例，MEMS是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域，是一种采用半导体工艺制造微型机电器件的技术。在现有的MEMS制造工艺中晶圆键合技术是关键工艺。但是，现有的晶圆键合工艺并不能很好的对晶圆进行键合，进而导致得到的MEMS器件会出现性能不佳的情形。

造成晶圆之间键合效果不佳的主要原因是待键合的晶圆产生翘曲。参考图1所示，在通过压头5a将晶圆1a和2a键合后，在两片晶圆1a和2a的中心处可能出现空洞或分层；结合参考图2中所示的情况，压头5b将两片晶圆1b和2b键合后，在两片晶圆1b和2b的边缘处可能出现空洞或分层。

此外，翘曲的晶圆在相互键合后会带有较大的应力，这不便于后续继续在键合后的晶圆中形成其他半导体器件。

此外，如果晶圆翘曲严重，可能导致晶圆在键合过程中因受到键合的压力而破碎，甚至在键合之前便因为翘曲程度较大而报废，进而导致键合步骤无法进行。

因此，如何尽量改善基板之间的键合效果，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种键合方法以及键合结构，以尽量改善基板键合的效果。

为解决上述问题，本发明提供一种键合方法，包括：

提供待键合的第一基板以及第二基板，所述第一基板以及第二基板分别具有应力；所述第一基板以及第二基板分别包括键合面以及相对于所述键合面的非键合面；

在所述第一基板和/或第二基板的非键合面形成带有应力的材料层，并使所述材料层的应力与其对应的第一基板或第二基板的应力类型相反；

在形成所述材料层之后，将所述第一基板和第二基板各自的键合面相对地设置，以将所述第一基板和第二基板相互键合。

可选的，形成材料层的步骤包括：形成单层结构或者多层结构的材料层。

可选的，形成材料层的步骤包括：采用旋涂、喷涂、物理气相沉积或者化学气相沉积的方式形成所述材料层。

可选的，形成环氧树脂、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、金属、金属氧化物、聚酰亚胺树脂、苯环丁烯、聚对二甲苯、萘聚合物、氟碳化物或者丙烯酸酯材料的材料层。

可选的，提供第一基板以及第二基板的步骤之后，形成材料层的步骤之前，所述键合方法还包括：获得第一基板以及第二基板的翘曲度；

形成材料层的步骤包括：根据所述翘曲度确定所述材料层的应力类型，并通过所述材料层使对应的第一基板或第二基板的翘曲度减小甚至降低为零。

可选的，获得第一基板以及第二基板的翘曲度的步骤之后，所述键合方法还包括：

设定一翘曲阈值，并将所述第一基板和第二基板的翘曲度分别与所述翘曲阈值相比较；

形成材料层的步骤包括：在翘曲度大于所述翘曲阈值的第一基板或第二基板上形成所述材料层。

可选的，形成厚度范围在0.1～20微米的材料层。

可选的，形成材料层的步骤之后，将第一基板和第二基板相互键合的步骤之前，所述键合方法还包括：

提供一夹持设备，以将所述第一基板和第二基板固定在所述夹持设备上，所述第一基板的键合面与所述第二基板的键合面相对；

在所述第一基板的键合面与所述第二基板的键合面之间设置垫片；

将第一基板和第二基板相互键合的步骤包括：

去除所述垫片；

将所述第一基板和第二基板键合。

可选的，将第一基板以及第二基板键合的步骤之后，所述键合方法还包括：

采用化学机械研磨的方式将所述材料层去除。

可选的，所述第一基板以及第二基板为硅晶圆、氮化硅晶圆、锗或硅锗化合物晶圆、砷化镓晶圆、硅锗化合物晶圆、玻璃基板或者树脂基板。

此外，本发明还提供一种键合结构，包括：

相互键合的第一基板以及第二基板，所述第一基板以及第二基板分别具有应力；所述第一基板以及第二基板分别包括键合面以及相对于所述键合面的非键合面，所述第一基板与第二基板通过各自的键合面相互键合；

形成于第一基板和/或第二基板的非键合面的具有应力的材料层，所述材料层的应力与其对应的第一基板或第二基板的应力类型相反。

可选的，所述材料层为单层结构或者多层结构。