[发明专利]晶圆键合方法及晶圆键合结构

说明书

一种晶圆键合方法及晶圆键合结构，其中晶圆键合方法包括：提供第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆上具有第一层间介质层和贯穿第一层间介质层的第一键合层，所述第二晶圆上具有第二层间介质层和贯穿第二层间介质层的第二键合层；在所述第一层间介质层表面、第二层间介质层表面、或第一层间介质层和第二层间介质层的表面形成自组装分子层；对所述第一晶圆和第二晶圆进行键合，使第一键合层和第二键合层相互固定，且第一层间介质层通过自组装分子层和第二层间介质层相互固定。所述方法能够提高第一晶圆和第二晶圆的键合质量。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种晶圆键合方法及晶圆键合结构。

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。目前，3D集成电路技术已成为集成电路设计的重要方向之一。

目前在所述3D集成电路(integrated circuit，IC)技术中大都采用硅通孔(Through Silicon Via，TSV)以及位于硅通孔上方的金属互连结构形成电连接，然后进一步实现晶圆之间的键合。晶圆水平上的Cu-Cu键合(Wafer level Cu-Cu bonding)作为3DIC中的一项关键技术，在高端产品上的有重要的应用趋势。

然而，采用现有技术的晶圆键合方法形成的晶圆键合结构的键合性能较差。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种晶圆键合方法及晶圆键合结构，以提高第一晶圆和第二晶圆的键合质量。

为解决上述问题，本发明提供一种晶圆键合方法，包括：提供第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆上具有第一层间介质层和贯穿第一层间介质层的第一键合层，所述第二晶圆上具有第二层间介质层和贯穿第二层间介质层的第二键合层；在所述第一层间介质层表面、第二层间介质层表面、或第一层间介质层和第二层间介质层的表面形成自组装分子层；对所述第一晶圆和第二晶圆进行键合，使第一键合层和第二键合层相互固定，且第一层间介质层通过自组装分子层和第二层间介质层相互固定。

可选的，所述自组装分子层仅包括第一自组装分子层，所述第一自组装分子层位于第一层间介质层表面；或者，所述自组装分子层仅包括第二自组装分子层，所述第二自组装分子层位于第二层间介质层表面；或者，所述自组装分子层包括第一自组装分子层和第二自组装分子层。

可选的，形成所述第一自组装分子层的方法包括：在所述第一层间介质层和第一键合层的表面形成第一自组装分子材料层；去除第一键合层的表面的第一自组装分子材料层，在第一层间介质层表面形成第一自组装分子层。

可选的，形成所述第一自组装分子材料层的方法包括：对所述第一层间介质层表面和第一键合层表面进行第一等离子体处理；进行所述第一等离子体处理之后，对所述第一层间介质层表面和第一键合层表面进行第一羟基化处理，使第一层间介质层表面和第一键合层表面具有羟基键；进行所述第一羟基化处理后，通入第一前躯体气体组，所述第一前躯体气体组包括第一前躯气体和水汽，第一前躯气体和水汽发生反应形成具有吸附基团的第一中间产物，所述第一中间产物中的吸附基团与第一层间介质层和第一键合层的表面的羟基键结合在一起。

可选的，所述第一等离子体处理采用的气体包括氧气；进行第一羟基化处理的方法包括：将第一层间介质层和第一键合层置于空气中，第一层间介质层表面和第一键合层表面吸附空气中的水分子；或者，在所述第一层间介质层表面和第一键合层表面通入水汽。