[发明专利]一种晶圆键合方法

说明书

本发明提供一种晶圆键合方法，包括：提供至少两片表面包括氧化硅层的晶圆；对其中至少一片晶圆的氧化硅层进行氨化处理，以在氧化硅层的表面形成氨基介质层；通过氨基介质层将晶圆键合，以在晶圆键合面形成超临界状态的氨气。从而在较低的反应温度及反应压强的条件下，减小气泡尺寸，提高产品质量及产率。

技术领域

本发明属于半导体制造领域，涉及一种晶圆键合方法。

背景技术

在半导体制造领域中，常常需要将晶圆键合到一起。但是，在晶圆键合的过程中，在晶圆键合面处，由于颗粒的存在或在晶圆键合时产生的气体不能及时释放出晶圆键合面，造成在晶圆键合面处形成大量的气泡。

如图1，示意了现有技术中两片晶圆键合后的结构示意图。其中，在晶圆101及晶圆102进行键合时，在晶圆键合面103处会生成气态H₂O，气态H₂O如果不能及时排除，就会留在晶圆键合面103处，形成气泡104，如图2。该部分气泡104会降低产品质量，影响产率。图3a～3c示意了现有技术中两片晶圆键合的反应机理示意图。由于氧原子的电负性大于硅原子，因而形成硅氧键(Si-O键)的2个电子更加靠近氧原子，从而使得硅原子带部分正电荷(+)，氧原子带部分负电荷(-)。由于化学反应都是向着有利于生成H₂O的方向进行的，因而在晶圆键合时，由于晶圆键合面103处的反应有气态H₂O的生成，所以晶圆键合面103处的反应能够顺利进行，但该部分气态H₂O常常会形成气泡104，从而降低产品质量，影响产率。

因此，有必要提供一种晶圆键合方法，以在晶圆键合的过程中，减小气泡的尺寸，提高产品质量及产率，已成为当前亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种晶圆键合方法，用于解决在晶圆键合面产生的气泡所引起的产品质量低及产率低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种晶圆键合方法，包括以下步骤：

提供至少两片晶圆，所述晶圆的表面包括氧化硅层；

对至少一片所述晶圆的氧化硅层进行氨化处理，以在所述氧化硅层的表面形成氨基介质层；

通过所述氨基介质层将所述晶圆键合，以在所述晶圆键合面形成超临界状态的氨气。

可选的，在键合所述晶圆的过程中，在所述晶圆键合面生成有水，所述水的状态包括超临界状态及气态中的一种。

可选的，形成所述氧化硅层的方法包括原子层沉积法、化学气相沉积法及原位生长法中的一种。

可选的，所述氨化处理的方法包括磁控溅射等离子体氨化处理、电感耦合等离子体氨化处理及DPN处理中的一种。

可选的，形成所述超临界状态的氨气的温度的范围包括反应132.4℃～350℃，且反应压强的范围包括11.28MPa～20MPa。

可选的，在键合所述晶圆的步骤中，还包括回火的步骤。

可选的，键合所述晶圆的步骤中包括等离子体活化处理及清洗处理的步骤。

可选的，所述等离子体活化处理的工作气体包括氮气及氧气中的一种或组合；所述清洗处理的步骤所采用的清洗液包括去离子水、含氨的清洗液及含氢氟酸的清洗液中的一种。

可选的，所述晶圆键合面形成的气泡的面积与所述晶圆键合面的面积的比值范围包括0.1％～1％。

可选的，上述任一晶圆键合方法包括应用于制备SOI及背照式CMOS中的一种。