层230为中空不规则环状结构时，所述锗键合层250呈与铝键合层230的形状对应的中空不规则环状结构。
[0058]所述锗键合层250的厚度可以为0.65 μπι?0.8 μπι。
[0059]所述锗键合层250的键合表面对应于所述中心铝键合层231的键合表面，指的是:后续当锗键合层250的键合表面和所述中心铝键合层231的键合表面接触后，所述锗键合层250的键合表面能够完全投影于所述中心铝键合层231的键合表面中。
[0060]所述锗键合层250的键合表面的面积与所述中心铝键合层231的键合表面的面积的比值为0.6?1。若所述锗键合层250的键合表面的面积与所述中心铝键合层231的键合表面的面积的比值低于0.6，使得键合后的强度过低。
[0061]参考图13，将所述锗键合层250的键合表面与所述中心铝键合层231的键合表面接触，所述锗键合层250的键合表面位于所述中心铝键合层231的键合表面上。
[0062]参考图14，对所述锗键合层250和所述铝键合层230的接触面加热加压进行键合。
[0063]在锗键合层250和铝键合层230进行键合时，施加的温度为425摄氏度?432摄氏度，施加的压强为0.95Ε6帕?1.15Ε6帕。所述0.95Ε6帕?1.15Ε6帕的压强指的是对第一晶圆200和第二晶圆210表面施加的压强，通过对第一晶圆200和第二晶圆210表面施加压强而对锗键合层250和所述铝键合层230的接触面加压。所述锗键合层250和所述铝键合层230在该温度范围内相互熔合，冷却后形成共晶合金260，所述共晶合金260作为中间层使得第一晶圆200和第二晶圆210粘合在一起。
[0064]在实际工艺中，常用的第一晶圆200和第二晶圆210的半径为100mm，此时施加在第一晶圆200和第二晶圆210表面的压力为30KN?36KN。
[0065]在键合需要的温度和压力下，锗键合层250中的锗原子进入中心铝键合层231中进行键合，对于第一环状凹槽241内周的铝键合层230和第二环状凹槽242外周的铝键合层230，第一环状凹槽241和第二环状凹槽242将其和所述中心铝键合层231隔离开，在键合的过程中锗原子不会进入第一环状凹槽241内周和第二环状凹槽242外周的铝键合层230中，且由于第一环状凹槽241内周、第二环状凹槽242外周的铝键合层230和所述第二晶圆210接触后发生键合需要的温度比铝键合层230和锗键合层250进行键合的共晶温度高，因此，第一环状凹槽241内周、第二环状凹槽242外周的铝键合层230在铝键合层230和锗键合层250进行键合的过程中不会熔化，起到支撑第一晶圆200和第二晶圆210的作用，从而使得键合后形成的共晶合金260的厚度与第一环状凹槽241内周和第二环状凹槽242外周的铝键合层230的厚度一致，能够控制键合后形成的共晶合金260的厚度。
[0066]需要说明的是，第一环状凹槽241和第二环状凹槽242将其和所述中心铝键合层231隔离开，在键合的过程中锗原子不会进入第一环状凹槽241内周和第二环状凹槽242外周的铝键合层230中，表面在两方面:一方面，在铝键合层230和锗键合层250进行键合的过程中产生的溢料261流入第一环状凹槽241和第二环状凹槽242，避免所述溢料261与第一环状凹槽241内周和第二环状凹槽242外周的铝键合层230接触；另一方面，进入中心铝键合层231中的锗原子不能越过第一环状凹槽241和第二环状凹槽242进入第一环状凹槽241内周和第二环状凹槽242外周的铝键合层230中。
[0067]本发明还提供一种半导体器件，参考图9和图11，包括:第一晶圆200和第二晶圆210，所述第一晶圆200具有第一中央区域(I区域)和第一边缘区域(II区域)，所述第二晶圆210具有第二中央区域(III区域)和第二边缘区域(IV区域)；铝键合层230，位于所述第一晶圆200的第一边缘区域上；第一环状凹槽241，贯穿所述铝键合层230的厚度；第二环状凹槽242，贯穿所述铝键合层230的厚度且环绕第一环状凹槽241，所述第一环状凹槽241和第二环状凹槽242之间的铝键合层230为中心铝键合层231 ;锗键合层250，位于所述第二晶圆210的第二边缘区域上，且所述锗键合层250的键合表面面积小于等于所述中心铝键合层231的键合表面面积。
[0068]所述锗键合层250的键合表面对应于所述中心铝键合层231的键合表面。
[0069]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种铝锗共晶键合的方法，其特征在于，包括: 提供第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆具有第一中央区域和第一边缘区域，所述第二晶圆具有第二中央区域和第二边缘区域； 在所述第一晶圆的第一边缘区域上形成铝键合层； 在所述铝键合层中形成贯穿铝键合层厚度的第一环状凹槽和环绕第一环状凹槽的第二环状凹槽，所述第一环状凹槽和第二环状凹槽之间的铝键合层为中心铝键合层； 在所述第二晶圆的第二边缘区域上形成锗键合层，且所述锗键合层的键合表面面积小于等于所述中心铝键合层的键合表面面积； 将所述锗键合层的表面与所述中心铝键合层的表面进行键合。2.根据权利要求1所述的铝锗共晶键合的方法，其特征在于，所述第一环状凹槽的横截面面积与所述中心铝键合层的键合表面面积的比值为1:10?1:15 ;所述第二环状凹槽的横截面面积与所述中心铝键合层的键合表面面积的比值为1:10?1:15。3.根据权利要求1所述的铝锗共晶键合的方法，其特征在于，所述锗键合层的键合表面的面积与所述中心铝键合层的键合表面的面积的比值为0.6?1。4.根据权利要求1所述的铝锗共晶键合的方法，其特征在于，还包括，在所述第一晶圆和所述铝键合层之间形成阻挡层。5.根据权利要求4所述的铝锗共晶键合的方法，其特征在于，所述阻挡层的材料为氮化钛。6.根据权利要求1所述的铝锗共晶键合的方法，其特征在于，对所述锗键合层和所述铝键合层的接触面加热加压进行键合。7.根据权利要求6所述的铝锗共晶键合的方法，其特征在于，所述锗键合层和所述铝键合层进行键合时，施加的温度为425摄氏度?432摄氏度，施加的压强为0.95E6帕?1.15E6 帕。8.根据权利要求1所述的铝锗共晶键合的方法，其特征在于，所述锗键合层的厚度为0.65 μ m ?0.8 μ m。9.根据权利要求1所述的铝锗共晶键合的方法，其特征在于，所述铝键合层的厚度为0.9 μ m ~ 1.5 μ mD10.根据权利要求1至9任意一项形成的半导体器件，其特征在于，包括: 第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆具有第一中央区域和第一边缘区域，所述第二晶圆具有第二中央区域和第二边缘区域； 铝键合层，位于所述第一晶圆的第一边缘区域上； 第一环状凹槽，贯穿所述铝键合层的厚度； 第二环状凹槽，贯穿所述铝键合层的厚度且环绕第一环状凹槽，所述第一环状凹槽和第二环状凹槽之间的铝键合层为中心铝键合层； 锗键合层，位于所述第二晶圆的第二边缘区域上，且所述锗键合层的键合表面面积小于等于所述中心铝键合层的键合表面面积。
【专利摘要】一种铝锗共晶键合的方法，包括：提供第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆具有第一中央区域和第一边缘区域，所述第二晶圆具有第二中央区域和第二边缘区域；在所述第一晶圆的第一边缘区域上形成铝键合层；在所述铝键合层中形成贯穿铝键合层厚度的第一环状凹槽和环绕第一环状凹槽的第二环状凹槽，所述第一环状凹槽和第二环状凹槽之间的铝键合层为中心铝键合层；在所述第二晶圆的第二边缘区域上形成锗键合层，且所述锗键合层的键合表面面积小于等于所述中心铝键合层的键合表面面积；将所述锗键合层的表面与所述中心铝键合层的表面进行键合。所述方法能够控制键合后形成的共晶合金的厚度。
【IPC分类】H01L21/603, H01L23/485
【公开号】CN105355613
【申请号】CN201510707366
【发明人】黄锦才, 刘玮荪
【申请人】上海华虹宏力半导体制造有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月27日