[发明专利]晶圆键合结构及其形成方法以及半导体器件的制备方法

说明书

本发明公开了一种晶圆键合结构及其形成方法以及半导体器件的制备方法，晶圆键合结构，包括依次层叠的键合载片、介质层、键合胶层以及待键合晶圆；其中，所述键合载片的材质与所述待键合晶圆的材质相同，所述介质层的材料与所述键合载片以及所述待键合晶圆的材料的折射率不同。上述的晶圆键合结构通过在键合载片上依次层叠的介质层和键合胶层，通过与待键合晶圆和键合载片的材料与介质层材料不同的折射率可以分辨出待键合晶圆和键合载片。利用上述晶圆键合结构既可以满足良好的键合效果，在后续进行一些如高温真空等离子体轰击或是高温退火等严苛的高温工艺条件下仍保持紧密且完整的键合，还可以有助于后续操作人员对于待键合晶圆厚度的测量。

技术领域

本发明涉及半导体工艺领域，特别是涉及一种晶圆键合结构及其形成方法以及半导体器件的制备方法。

背景技术

晶圆键合是一种新兴的微电子制造技术，是指通过化学和物理作用将两块已镜面抛光的同质或异质的晶片紧密地结合起来，晶片接合后，界面的原子受到外力的作用而产生反应形成共价键结合成一体，并使接合界面达到特定的键合强度。因此在材料制备、三维微结构集成和集成电路(IC)、微机电系统(MEMS)器件制造及封装中应用日趋广泛。此外晶圆键合技术还在许多微机电系统(MEMS)元件工艺流程中用于制作电极和空腔。晶圆键合的技术还可应用于许多极具潜力的产业，从微机电领域的安全气囊加速计、生物医学领域的微流体元件以及微电子领域的晶圆级封装、绝缘衬底上的硅(SOI)材料制作、到光电通信元件的薄膜转移技术等。晶圆键合技术正逐渐形成制作这些元件的基础技术。晶圆键合的工艺探索一直是整个晶圆键合技术及应用的最关键部分。在过去几十年中，晶圆键合的工艺呈现出百花齐放的态势。不同的技术对工艺过程提出了不同的要求，也促进了多种多样的晶圆键合工艺流程的产生。而工艺流程的进步，进一步使得其应用范围得到极大扩展。晶圆键合总体的态势呈现为材料的多样化和工艺的实用化。

以待键合晶圆的材料碳化硅为例，传统键合载片可以选自碳化硅、蓝宝石、玻璃或硅，其中键合载片使用蓝宝石或是玻璃作为载片时，由于待键合晶圆和键合载片材料间的膨胀系数差别过大，在键合完成后进行一些如高温真空等离子体轰击或是高温退火等严苛的高温工艺条件下会出现键合气泡或是键合胶变质的问题，也会影响后续的后端工艺。因此为了避免上述因为待键合晶圆和键合载片材料膨胀系数而导致的键合问题，往往选择与待键合晶圆选择相同的材料碳化硅作为键合载片，但是由于键合胶、待键合晶圆以及键合载片材料碳化硅均是透明的，完成键合后又会使后续操作人员分不清晶圆以及键合载片，对于后续对晶圆厚度的测量存在干扰。

发明内容

基于此，有必要提供一种既能容易区分同材质的待键合晶圆以及键合载片又能实现良好键合效果的晶圆键合结构及其键合方法、半导体器件的制备方法。

本发明提供一种晶圆键合结构，包括依次层叠的键合载片、介质层、键合胶层以及待键合晶圆；

其中，所述键合载片的材质与所述待键合晶圆的材质相同，所述介质层的材料与所述键合载片以及所述待键合晶圆的材料的折射率不同。

在其中一个实施例中，所述键合载片的材料与所述待键合晶圆的材料选自碳化硅、硅以及氮化镓中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述键合载片的材料和所述待键合晶圆的材料均为碳化硅。

在其中一个实施例中，所述介质层的材料为二氧化硅或金属。

在其中一个实施例中，所述金属为钨、铝或铜，或为钨、铝与铜中至少两种金属形成的合金。

在其中一个实施例中，所述介质层的厚度为0.1μm～10μm。

在其中一个实施例中，所述介质层的厚度为0.5μm～5μm。

在其中一个实施例中，所述键合胶层的厚度为1μm～80μm。

本发明还提供一种如上述的晶圆键合结构的形成方法，包括以下步骤：