半导体器件的形成方法

文档序号:9802274阅读:281来源:国知局
半导体器件的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域,具体涉及一种半导体器件的形成方法。
【背景技术】
[0002]微机电系统(Micro-Electro-Mechanical-Systems,简称MEMS)是利用微细加工技术在芯片上集成传感器、执行器、处理控制电路的微型系统。
[0003]在一些MEMS的高度集成组件包括一空腔,以及位于所述空腔内,且一端悬空的悬臂粱。使用过程中,通过悬臂梁上下振动与所述半导体基底内的元气件出现电学响应,以传递信号。
[0004]现有的MEMS器件制备工艺包括:
[0005]参考图1所示,先形成第一晶圆10(所述第一晶圆10中形成有晶体管等半导体元件),在所述第一晶圆10内形成一凹槽11后,在所述第一晶圆10上覆盖第二晶圆20,所述第二晶圆20能覆盖所述凹槽11 ;
[0006]结合参考图2,采用诸如CMP等平坦化技术,以研磨垫30对所述第二晶圆20进行研磨并至预定厚度;
[0007]结合参考图3,刻蚀所述第二晶圆20,在所述第二晶圆20内形成数个贯穿所述第二晶圆20的凹槽,以形成多条一端悬空的悬臂梁22 ;之后再于所述第二晶圆20上覆盖,另一开设有凹槽41的第三晶圆40,使所述第三晶圆40的凹槽41与所述第一晶圆10的凹槽11相对以形成空腔,且所述悬臂梁22位于所述空腔内;
[0008]之后,再采用平坦化技术,以研磨垫30对所述第一晶圆10和第三晶圆30进行研磨,直至预定厚度,以形成MEMS器件。
[0009]但参考图4所示,在上述MEMS器件形成过程中,第二晶圆20容易发生碎裂,在第二晶圆21上会出现较大面积的裂痕21,从而影响MEMS器件的性能和成品率。
[0010]为此,如何提高MEMS器件的性能和成品率是本领域技术人员亟需解决的问题。

【发明内容】

[0011]本发明解决的问题是提供一种半导体器件的形成方法,以提高MEMS器件的质量和成品率。
[0012]为解决上述问题,本发明提供一种半导体器件的形成方法,包括:
[0013]提供第一晶圆,所述第一晶圆包括键合面,以及与所述键合面相对的背面;
[0014]提供第二晶圆,所述第二晶圆包括键合面、与键合面相对的背面,以及键合面和背面之间的侧壁,所述第二晶圆的侧壁为圆弧形曲面结构;
[0015]将所述第一晶圆的键合面和第二晶圆的键合面键合连接;
[0016]对所述第二晶圆进行去边处理,以去除所述第二晶圆侧壁的圆弧形曲面结构;
[0017]对所述第二晶圆的背面进行第一研磨处理,以去除部分厚度的所述第二晶圆;
[0018]提供第三晶圆,所述第三晶圆包括键合面,以及与所述键合面相对的背面;
[0019]将所述第三晶圆的键合面与经第一研磨处理后的第二晶圆的背面固定连接。
[0020]可选地,对所述第二晶圆进行去边处理的步骤包括:对所述第二晶圆的边缘进行第一切割处理,以去除所述第二晶圆侧壁的圆弧形曲面结构。
[0021]可选地,对所述第二晶圆的背面进行第一研磨处理的步骤包括:所述第二晶圆被去除的厚度大于或等于所述第二晶圆原先厚度的一半。
[0022]可选地,所述第一晶圆的键合面上形成有第一凹槽;
[0023]将所述第一晶圆的键合面和第二晶圆的键合面键合连接的步骤包括:使所述第二晶圆覆盖住所述第一凹槽。
[0024]可选地,第一晶圆还包括位于键合面和背面之间的侧壁,所述第一晶圆的侧壁为圆弧形曲面结构;
[0025]在将所述第三晶圆的键合面与经第一研磨处理后的第二晶圆的背面固定连接的步骤前,所述半导体器件的形成方法还包括步骤:
[0026]对所述第一晶圆的边缘进行第二切割处理,去除所述第一晶圆的键合面边缘的部分厚度的圆弧形曲面结构,且被去除的第一晶圆的厚度大于所述第一凹槽的深度;
[0027]在将所述第三晶圆的键合面与经第一研磨处理后的第二晶圆的背面固定连接的步骤后,所述半导体器件的形成方法还包括步骤:
[0028]对所述第一晶圆的背面进行第二研磨处理,以去除部分厚度的所述第一晶圆。
[0029]可选地,对所述第一晶圆的背面进行第二研磨处理的步骤包括:去除所述第二切割处理步骤后在第一晶圆侧壁上剩余的圆弧形曲面结构。
[0030]可选地,对所述第二晶圆进行去边处理后,第二晶圆的键合面尺寸小于所述第一晶圆的键合面尺寸;
[0031]所述第二切割处理的步骤包括:沿所述第二晶圆侧壁,去除位于所述第一晶圆的键合面边缘的至少部分厚度的第一晶圆,以去除所述第一晶圆侧壁上部分厚度的圆弧形曲面结构。
[0032]可选地,对所述第二晶圆的背面进行第一研磨处理后,将所述第三晶圆的键合面与经第一研磨处理后的第二晶圆的背面固定连接前,所述半导体器件的形成方法还包括步骤;
[0033]刻蚀所述第二晶圆,在所述第二晶圆内形成悬臂梁,使所述悬臂梁的一端悬空位于所述第一凹槽上方。
[0034]可选地,所述第三晶圆的键合面上形成有第二凹槽;
[0035]将所述第三晶圆的键合面与经第一研磨处理后的第二晶圆的背面固定连接的步骤包括:使所述第二凹槽与所述第一凹槽相对设置,从而在所述第一晶圆、第二晶圆和第三晶圆之间形成空腔。
[0036]可选地,所述第三晶圆还包括位于键合面和背面之间的侧壁,所述第三晶圆的侧壁为圆弧形曲面结构;
[0037]将所述第三晶圆的键合面与经第一研磨处理后的第二晶圆的背面固定连接前,所述半导体器件的形成方法还包括:
[0038]对所述第三晶圆的边缘进行第三切割处理,去除所述第三晶圆的键合面边缘的部分厚度的圆弧形曲面结构,且被去除的第三晶圆的厚度大于所述第二凹槽的深度;
[0039]在将所述第三晶圆的键合面与经第一研磨处理后的第二晶圆的背面固定连接的步骤后,所述半导体器件的形成方法还包括步骤:
[0040]对所述第三晶圆的背面进行第三研磨处理,以去除部分厚度的所述第三晶圆。
[0041]可选地,对所述第三晶圆的背面进行第三研磨处理的步骤包括:去除所述第三切割处理步骤后在第三晶圆侧壁上剩余的圆弧形曲面结构。
[0042]可选地,将所述第三晶圆的键合面与研磨后的第二晶圆的背面固定连接的步骤包括:
[0043]在所述第二晶圆的背面形成键合垫;
[0044]将所述第三晶圆的键合面置于所述键合垫上;
[0045]使所述第二晶圆和第三晶圆键合连接。
[0046]与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下优点:
[0047]在对第二晶圆的背面进行研磨之前,先对第二晶圆进行去边处理,去除所述第二晶圆侧壁上的圆弧形曲面结构,使所述第二晶圆的侧壁为近乎于垂直第二晶圆的键合面的平面结构。从而在对所述第二晶圆的背面进行第一研磨处理,以去除部分厚度的第二晶圆过程中,避免所述第二晶圆的边缘处为悬空结构,以解决由于第二晶圆边缘为悬空结构而造成第二晶圆在研磨受压时致使第二晶圆边缘出现碎裂的问题,以提高第二晶圆研磨后质量,进而提高后续形成的半导体器件的性能以及成品率。
[0048]进一步可选地,在所述第二晶圆上覆盖第三晶圆前,先对所述第一晶圆键合面的边缘进行第二切割处理,以去除第一晶圆侧壁上部分厚度的圆弧形曲面结构;且后续对第一晶圆背面进行第二研磨处理以去除部分厚度的第一晶圆的同时,去除所述第二切割处理步骤后在第一晶圆侧壁上剩余的圆弧形曲面结构。因而在所述第二研磨处理过程中,即使在所述第一晶圆内产生裂痕,在第二研磨处理过程后,该部分裂痕与部分厚度的第二晶圆一同被去除,从而避免形成于第一晶圆内的裂痕对于第一晶圆影响,进而提高后续形成的半导体器件性能。
[0049]同样,提供第三晶圆后,对所述第三晶圆进行第三切割处理,以去除第三晶圆侧壁上部分厚度的圆弧形曲面结构;且之后对所述第三晶圆的背面进行第三研磨处理时,去
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