[发明专利]提高键合强度的退火方法

说明书

本发明提供了一种提高键合强度的退火方法，所述方法包括如下步骤：提供一衬底，所述衬底具有一键合界面；第一退火步骤，所述第一退火步骤在含氧气氛中实施，本步骤在衬底表面形成氧化保护层；第二退火步骤，在第一退火步骤后实施，第二退火步骤温度高于第一退火步骤且在无氮环境中实施。

技术领域

本发明涉及半导体材料领域，尤其涉及一种提高晶圆界面键合强度的退火方法。

背景技术

半导体晶片键合技术是SOI材料制备的关键技术之一，它的发展推动了三维集成电路和不同功能材料器件的集成方面的不断进步。在键合技术中，晶片之间的键合力是键合制程中的关键指标，它决定了后续工艺能否顺利进行下去，也影响着产品的成品率和质量。通常，影响键合的因素有晶片表面的清洁度、键合接触面的平坦度、键合界面的活性等。因此，提高键合强度是键合工艺优化的一个重要环节。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种提高键合强度的退火方法。

为了解决上述问题，本发明提供了提供一衬底，所述衬底具有一键合界面；第一退火步骤，所述第一退火步骤在含氧气氛中实施，本步骤在衬底表面形成氧化保护层；第二退火步骤，在第一退火步骤后实施，第二退火步骤温度高于第一退火步骤且在无氮环境中实施。

可选的，所述第一退火步骤的温度范围是900℃至1350℃。

可选的，所述第二退火步骤的温度范围是1000℃至1350℃。

可选的，所述第一退火步骤在湿氧环境中实施。

可选的，所述第二退火步骤在无氧环境中实施。

可选的，所述绝缘层的材料为二氧化硅。

可选的，所述键合界面是硅-氧化硅界面或硅-硅界面。

可选的，所述氧化层的厚度大于40nm。

本发明的第一步形成氧化保护层，防止外部杂质离子进入键合界面。研究表明氮元素活性较强，会对键合界面有负面影响，因此第二步退火采用更高的温度并在无氮环境中实施，以提高键合表面强度。

附图说明

附图1所示是本发明一具体实施方式所述方法的实施步骤示意图。

附图2A至附图2B所示是本发明一本具体实施方式的工艺示意图。

附图3所示是本发明一本具体实施方式所采用的两步退火的温度-时间关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的提高键合强度的退火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所述方法的实施步骤示意图，包括：步骤S10，提供一衬底，所述衬底具有一键合界面；步骤S11，第一退火步骤，所述第一退火步骤在含氧气氛中实施，本步骤在衬底表面形成氧化保护层；步骤S12，第二退火步骤，在第一退火步骤后实施，第二退火步骤温度高于第一退火步骤且在无氮环境中实施。

附图2A所示是本具体实施方式所采用的衬底的结构示意图。参考步骤S10，提供一衬底20，所述衬底具有一键合界面。在本具体实施方式中，所述衬底20包括一绝缘层202，和绝缘层202表面的顶层半导体层203、以及支撑层201。所述支撑层201的材料可以是半导体材料，也可以是蓝宝石等其他微电子领域所采用的衬底材料。在本具体实施方式中，键合界面为绝缘层202和顶层半导体层203的界面。所述绝缘层202的材料为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化锗硅、氧化锗、或者其他绝缘材料。在其他的具体实施方式中，键合界面也可以是硅-硅界面。