一种提高晶圆界面悬挂键键合的方法与流程

本发明涉及半导体制备技术领域，尤其涉及一种提高晶圆界面悬挂键键合的方法。

背景技术：

在晶圆的制造过程中，如图1所示，在晶圆的键合界面上每个si原子的周围都有四对共价键，而键合界面处的硅原子上方没有其它硅原子，此时就构成了一些不饱和的“悬挂键”，提高这些选悬挂键的键合程度则有利于提高器件的性能，现有的键合悬挂键的方法，主要是在键合界面进行后续的沉积氧化物介质层时，将氧化物介质层中所存在的少量氧原子与键合界面上的悬挂键进行键合，但是这种方式存在键合程度较低，影响最终器件的噪点性能的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中键合界面上的悬挂键键合存在的上述问题，现提供一种旨在有效提高晶圆界面上悬挂键的键合程度，减少因为悬挂键的键合程度低对器件的性能造成不利影响的方法。

具体技术方案如下：

一种提高晶圆界面悬挂键键合的方法，应用于键合工艺的晶圆，其中，所述晶圆具有一键合界面，所述键合界面的硅原子具有悬挂键，提供一第一反应腔体；

包括以下步骤：

步骤s1、向所述第一反应腔体中通入氧气气体；

步骤s2、对通入的所述反应气体进行解离以在所述键合界面形成一层氧离子层；

步骤s3、于氧离子层上依次沉积一介电层以及一保护层以形成一复合结构；

步骤s4、通过退火工艺对所述复合结构进行处理，使位于所述介电层与所述键合界面之间的所述离子层中的氧原子与所述悬挂键键合。

优选的，通过物理气相沉积工艺于所述所述氧离子层上沉积形成所述介电层。

优选的，通过化学气象沉积工艺于所述介电层上沉积形成所述保护层。

优选的，所述介电层为hik层。

优选的，所述保护层为氧化硅层。

优选的，提供一第二反应腔体，所述第二反应腔体中包括一加热装置；

将所述复合结构放置于所述第二反应腔体内，并调节所述加热装置以在所述第二反应腔体内形成一反应温度。

优选的，所述反应温度的范围在350度-450度。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过对通入的氧气进行解离以在键合界面上形成氧离子层，在键合界面上沉积形成介电层以及保护层之后，进行退火工艺使位于介电层与界面之间的氧原子与悬挂键进行键合，有效的提高了晶圆界面上悬挂键的键合程度，减少因为悬挂键的键合程度对器件的噪点性能造成不利影响。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为背景技术部分晶圆的键合界面中硅原子存在的悬挂键的示意图；

图2为本发明一种提高晶圆界面悬挂键键合的方法实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明的技术方案中包括一种提高晶圆界面悬挂键键合的方法。

一种提高晶圆界面悬挂键键合的方法的实施例，应用于键合工艺的晶圆，其中，晶圆具有一键合界面，键合界面的硅原子具有悬挂键，提供一第一反应腔体；用以放置晶圆；

如图2所示，包括以下步骤：

步骤s1、向第一反应腔体中通入氧气；

步骤s2、对通入的反应气体进行解离以在键合界面形成一层氧离子层；

步骤s3、于氧离子层依次沉积一介电层以及一保护层以形成一复合结构；

步骤s4、通过退火工艺对复合结构进行处理，使位于介电层与键合界面之间的氧离子层中的氧原子与悬挂键键合。

针对现有技术中，在对键合界面中产生的悬挂键进行键合时，通常是通过在键合界面上沉积氧化物介质层，使氧化物介质层中的未饱和的氧原子与键合界面上的悬挂键存在的键合程度较低的缺陷。

本发明中，通过对通入的氧气进行解离以在键合界面形成氧离子层，然后继续在氧离子层上依次沉积形成介电层以及保护层以形成半导体的复合结构，其中介电层位于晶圆的氧离子层上，保护层位于介电层上，接着通过退火工艺对复合结构进行退火处理，使位于介电层以及键合界面之间的氧离子层中的氧原子与硅原子的悬挂键进行结合，使硅原子的悬挂键与氧原子的键合程度更高，刻有效提高最终器件的性能，如cmos芯片的白像素性能。

上述技术方案中，在第一反应腔体中，需要执行的工艺包括；

将晶圆放置于第一反应腔体后，于反应腔体中通入氧气并进行解离以在键合界面上形成氧离子层，其中在反应腔体中对气体进行解离的方法为本领域技术人员熟知的技术，此处不再赘述；

然后继续于第一反应腔体中在氧离子层上依次沉积形成介电层以及保护层以形成上述的复合结构，至此在第一反应腔体中的工艺执行完毕。

在一种较优的实施方式中，通过物理气相沉积工艺于氧离子层上沉积形成介电层。

上述技术方案中，通过物理气相沉积工艺于键合界面上沉积形成介电层的方法为本本领域技术人员熟知的技术，此处不再赘述。

在一种较优的实施方式中，通过化学气象沉积工艺于介电层上沉积形成保护层。

上述技术方案中，在键合界面形成介电层之后在通过化学气相沉积工艺于介电层上继续沉积生长一层保护层。

在一种较优的实施方式中，介电层为hik层。

在一种较优的实施方式中，保护层为氧化硅层。

在一种较优的实施方式中，提供一第二反应腔体，第二反应腔体中包括一加热装置；

将复合结构放置于第二反应腔体内，并调节加热装置以在第二反应腔体内形成一反应温度。

在一种较优的实施方式中，反应温度的范围在350度-450度。

上述技术方案中，在第二反应腔体中通过将反应温度控制在350度-450度，对复合结构进行退火处理，使位于键合界面与介质层之间的氧离子层中的氧原子与悬挂键进行键合，并且可使保护层中未饱和的氧原子扩散至界面与悬挂键键合，提高了键合程度。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种提高晶圆界面悬挂键键合的方法，应用于键合工艺的晶圆，其中，晶圆具有一键合界面，键合界面的硅原子具有悬挂键；提供一第一反应腔体，用以放置晶圆；包括以下步骤：步骤S1、向第一反应腔体中通入氧气；步骤S2、对通入的反应气体进行解离以在键合界面形成一层氧离子层；步骤S3、于氧离子层上依次沉积一介电层以及一保护层以形成一复合结构；步骤S4、通过退火工艺对复合结构进行处理，使位于介电层与键合界面之间的氧原子与悬挂键键合。其技术方案的有效果在于，效的提高了晶圆界面上悬挂键的键合程度，减少因为悬挂键的键合程度对器件的性能造成不利影响。

技术研发人员：王喜龙
受保护的技术使用者：武汉新芯集成电路制造有限公司
技术研发日：2017.11.03
技术公布日：2018.04.13