晶圆键合方法及晶圆键合结构与流程

本申请涉及集成电路，特别是涉及一种晶圆键合方法及晶圆键合结构。

背景技术：

1、晶圆键合技术是利用化学或物理作用使两组晶圆紧密结合的技术，其可以为减薄晶圆提供机械支承或层转移。

2、晶圆键合前，通常需要等离子体激活等工艺对晶圆表面进行活化处理，形成悬挂键。在晶圆键合过程中，键合界面悬挂键会形成水分子逸出，从而形成晶圆键合结构。但由于氧化层的不致密性，氧化层内存在孔隙残留，使得在后续退火过程中未及时逸出的水分子和孔隙结合形成气泡，影响产品良率。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种能够提高氧化层的致密性，以提高键合质量的晶圆键合方法及晶圆键合结构。

2、为了实现上述目的，一方面，本申请提高了一种晶圆键合方法，包括：

3、提供第一晶圆和第二晶圆；

4、分别于所述第一晶圆上和所述第二晶圆上对应形成第一氧化层、第二氧化层；

5、分别对所述第一氧化层和所述第二氧化层进行脱水处理；

6、分别于脱水处理后的所述第一氧化层上、所述第二氧化层上旋涂金属氧化物盐溶液对应形成第一键合界面和第二键合界面；

7、将所述第一键合界面和所述第二键合界面对准后键合，以形成晶圆键合结构。

8、在其中一个实施例中，在将所述第一键合界面和所述第二键合界面对准后键合之前，所述方法还包括：

9、分别对所述第一晶圆、所述第二晶圆进行热处理以致密化所述第一键合界面和所述第二键合界面；

10、分别对致密化后的所述第一晶圆和所述第二晶圆进行浸泡处理，以在所述第一键合界面的裸露表面和所述第二键合界面的裸露表面形成氢氧悬挂键。

11、在其中一个实施例中，所述金属氧化物盐溶液包括氧化铝溶液、氧化铪溶液、氧化锆溶液和氧化钇溶液的一种。

12、在其中一个实施例中，所述金属氧化物盐溶液的浓度范围为15%~35%。

13、在其中一个实施例中，在将所述第一键合界面和所述第二键合界面对准后键合之后，所述方法还包括：

14、对键合后的结构进行低温干燥处理。

15、在其中一个实施例中，所述对键合后的结构进行低温干燥处理包括：

16、基于微波流体辅助升华脱水工艺对所述键合后的结构进行干燥脱水处理；

17、对干燥脱水处理后的结构进行退火工艺处理，获得所述晶圆键合结构。

18、在其中一个实施例中，所述微波流体辅助升华脱水工艺的加热温度范围为-30℃~-5℃。

19、在其中一个实施例中，所述微波流体辅助升华脱水工艺的加热时间范围为15min~60min。

20、在其中一个实施例中，所述分别于所述第一晶圆和所述第二晶圆上对应形成第一氧化层、第二氧化层，包括：

21、分别于所述第一晶圆上和所述第二晶圆上对应形成第一氧化层预生长层和第二氧化层预生长层；

22、分别对所述第一氧化层预生长层和所述第二氧化层预生长层进行等离子体活化处理，以形成所述第一氧化层和所述第二氧化层。

23、第二方面，本申请还提供了一种晶圆键合结构，由上述任一实施例中提供的晶圆键合方法制备而成。

24、上述晶圆键合方法和晶圆键合结构，通过提供第一晶圆和第二晶圆，分别于第一晶圆上和第二晶圆上对应形成第一氧化层、第二氧化层，并分别对第一氧化层和第二氧化层进行脱水处理，脱除形成氧化层时残留的水分，避免水分子填充孔隙；进一步地，分别于脱水处理后的第一氧化层上、第二氧化层上旋涂金属氧化物盐溶液对应形成第一键合界面和第二键合界面，使得金属离子可以填充氧化层的孔隙，提高氧化层的致密性，将第一键合界面和第二键合界面对准后键合，以形成晶圆键合结构。采用本申请提供的晶圆键合方法，通过金属离子和氧基结合填充氧化层的孔隙，提高了氧化层的致密性，在第一键合界面和第二键合界面对准键合的过程中提高键合质量，同时，还可以避免水分子和氧化层的孔隙结合产生气泡，导致在后续减薄工艺中气泡破裂对机台造成污染的现象发生，可提高产品良率。

技术特征：

1.一种晶圆键合方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述第一键合界面和所述第二键合界面对准后键合之前，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属氧化物盐溶液包括氧化铝溶液、氧化铪溶液、氧化锆溶液和氧化钇溶液的一种。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述金属氧化物盐溶液的浓度范围为15%~35%。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述第一键合界面和所述第二键合界面对准后键合之后，所述方法还包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对键合后的结构进行低温干燥处理包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述微波流体辅助升华脱水工艺的加热温度范围为-30℃~-5℃。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述微波流体辅助升华脱水工艺的加热时间范围为15min~60min。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别于所述第一晶圆和所述第二晶圆上对应形成第一氧化层、第二氧化层，包括：

10.一种晶圆键合结构，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述的晶圆键合方法制备而成。

技术总结
本申请涉及一种晶圆键合方法及晶圆键合结构，包括：提供第一晶圆和第二晶圆；分别于所述第一晶圆上和所述第二晶圆上对应形成第一氧化层、第二氧化层；分别对所述第一氧化层和所述第二氧化层进行脱水处理；分别于脱水处理后的所述第一氧化层上、所述第二氧化层上旋涂金属氧化物盐溶液对应形成第一键合界面和第二键合界面；将所述第一键合界面和所述第二键合界面对准后键合，以形成晶圆键合结构。采用申请的晶圆键合方法，可通过提高氧化层的致密性，提高键合质量，同时避免退火过程中水分子和氧化层的孔隙结合产生气泡的现象发生，可提高产品良率。

技术研发人员：赵志豪,沈俊明,古哲安,吴建宏
受保护的技术使用者：合肥晶合集成电路股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25