一种增强键合强度的晶圆键合方法及结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种晶圆键合方法及结构，具体的涉及一种增强键合强度的晶圆键合 方法及结构。
【背景技术】
[0002] 晶圆级芯片尺寸封装（Wafer Level Chip Scale Packaging, WLCSP)工艺是集成 电路新型封装方式，WLCSP封装具有较小封装尺寸与较佳的电性表现的优势，较容易组装制 程，降低整体生产成本等优点，现行的晶圆键合工艺所生产的晶圆在WLCSP封装过程中，出 现晶圆键合界面有裂缝的现象，而晶圆键合强度在其中起重要的决定作用，但是现有的晶 圆键合工艺难以满足WLCSP封装所需的键合强度。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种增强键合强度的晶圆键合方法及结构，可 以消除CSP封装过程中晶圆键合界面有裂缝的现象。
[0004] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种增强键合强度的晶圆键合方法， 包括以下步骤，
[0005] 步骤一，提供两片待键合的晶圆，分别为晶圆一和晶圆二；
[0006] 步骤二，在晶圆一的表面上淀积形成第一层二氧化硅薄膜，在晶圆二的表面上进 行热氧化处理形成热氧化层；
[0007] 步骤三，对晶圆一的第一层二氧化硅薄膜进行平坦化处理；
[0008] 步骤四，在经过平坦化处理的第一层二氧化硅薄膜上淀积形成富硅的第二层二 氧化硅薄膜，所述第一层二氧化硅薄膜上和所述第二层二氧化硅薄膜上均分布有未饱和 成键的硅原子，且所述第二层二氧化硅薄膜上的未饱和成键的硅原子浓度高于第一层二氧 化硅薄膜上的未饱和成键的硅原子浓度；
[0009] 步骤五，将晶圆一的第二层二氧化硅薄膜与晶圆二的热氧化层相接触进行键合。
[0010] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0011] 进一步，在晶圆一的表面上通过正硅酸乙酯和臭氧O3反应采用气相淀积法淀积形 成第一层二氧化硅薄膜，在经过平坦化处理的第一层二氧化硅薄膜上通过正硅酸乙酯和 臭氧O 3反应采用气相淀积法淀积形成第二层二氧化硅薄膜。
[0012] 进一步，所述第二层二氧化硅薄膜的淀积速率低于第一层二氧化硅薄膜的淀积速 率，且所述第二层二氧化硅薄膜的淀积速率为10~10ΟΛ/S，第一层二氧化硅薄膜的淀积速 率为 130 ~300iVS。
[0013] 进一步，在所述步骤三中，对晶圆一上淀积的第一层二氧化硅薄膜进行平坦化处 理采用的是机械研磨平坦化处理。
[0014] 进一步，在所述步骤四中，晶圆一的第一层二氧化硅薄膜与晶圆二的热氧化层进 行键合强度为0. 5J/m2~I. 2J/m 2。
[0015] 进一步，晶圆一的第二层二氧化硅薄膜与晶圆二的热氧化层相接触进行键合形 成的键合强度为1. 5~3. OJ/m2。
[0016] 本发明的有益效果是：本发明采用富硅的第二层二氧化硅薄膜（利用低淀积速率 形成的二氧化硅薄膜LD TE0S)与热氧化层进行键合，富硅的第二层二氧化硅薄膜（键合面 上的未饱和成键的Si原子比传统的二氧化娃薄膜（即第一层二氧化娃薄膜Normal TE0S) 键合面上未饱和成键的Si原子多，从而在晶圆键合过程中形成更多地硅羟基（Si-OH)，那 么晶圆键合界面处单位面积化学键浓度增加，使得晶圆键合强度显著增强；传统的二氧化 硅薄膜（即第一层二氧化硅薄膜Normal TE0S)如果直接与晶圆二的热氧化层进行键合， 则其晶圆键合的强度小于I. 2J/M2,具体的范围为0. 5J/m2~I. 2J/m2。而本发明由新的第二 层二氧化硅薄膜的晶圆键合面而产生的晶圆键合方法，可以提高晶圆键合强度，其具体范 围为 1.5J/m2 ~3.0J/m2,从而可以满足新型 WLCSP(Wafer Level Chip Scale Packaging, 晶圆级晶片尺寸封装）封装工艺所需的晶圆键合强度，可以消除CSP封装过程中晶圆键合 界面有裂缝的现象。
[0017] 基于上述一种增强键合强度的晶圆键合方法，本发明还提供一种增强键合强度 的晶圆键合结构。
[0018] -种增强键合强度的晶圆键合结构，包括晶圆一和晶圆二，所述晶圆一的表面上 淀积有一层二氧化硅薄膜，在所述第一层二氧化硅薄膜上淀积有富硅的第二层二氧化硅 薄膜，所述第一层二氧化硅薄膜表面上和所述第二层二氧化硅薄膜的表面上分布有未饱和 成键的硅原子，且所述第二层二氧化硅薄膜表面上的未饱和成键的硅原子多于第一正硅酸 乙酯薄膜表面上的未饱和成键的硅原子，所述晶圆二的表面上通过热氧化处理形成有热氧 化层，所述晶圆一的第二层二氧化硅薄膜与晶圆二的热氧化层相接触，并通过接触进行键 合得到晶圆一和晶圆二的键合结构。
[0019] 进一步，所述第一层二氧化硅薄膜和第二层二氧化硅薄膜均通过正硅酸乙酯和臭 氧〇3反应采用气相淀积法淀积形成，所述第二层二氧化硅薄膜的淀积速率低于第一层二氧 化硅薄膜的淀积速率，且所述第二层二氧化硅薄膜的淀积速率为10? 00A/S，第一层二氧 化硅薄膜的淀积速率为130-300Λ,/S，所述晶圆一的表面上淀积的第一层二氧化硅薄膜为 机械研磨平坦化处理过的薄膜。
[0020] 进一步，所述晶圆一的第二层二氧化硅薄膜表面与晶圆二的热氧化层相接触进行 键合形成的键合强度为I. 5J/m2~3. OJ/m2。
[0021] 进一步，所述晶圆一的第二层二氧化硅薄膜与晶圆二的热氧化层相接触进行键合 形成的键合强度为2. 5J/m2。
[0022] 本发明的有益效果是：本发明一种增强键合强度的晶圆键合结构的晶圆键合 强度范围达到1.5J/m 2~3. OJ/m2,从而可以满足新型WLCSP(Wafer Level Chip Scale Packaging，晶圆级晶片尺寸封装）封装工艺所需的晶圆键合强度，可以消除CSP封装过程 中晶圆键合界面有裂缝的现象。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明一种增强键合强度的晶圆键合方法生成的晶圆一的结构示意图；
[0024] 图2为本发明一种增强键合强度的晶圆键合方法生成的晶圆二的结构示意图图；
[0025] 图3为本发明一种增强键合强度的晶圆键合方法中晶圆一和晶圆二的键合结构 示意图。
[0026] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0027] 1、晶圆一，2、第一层二氧化硅薄膜，3、第二层二氧化硅薄膜，4、晶圆二，5、热氧化 层。
【具体实施方式】
[0028] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。
[0029] 如图1、图2和图3所示，一种增强键合强度的晶圆键合方法，包括以下步骤，
[0030] 步骤一，提供两片待键合的晶圆，分别为晶圆一 1和晶圆^ 4 ；
[0031] 步骤二，在晶圆一 1的表面上淀积形成第一层二氧化硅薄膜2,在晶圆二4的表 面上进行热氧化处理形成热氧化层5 ;
[0032] 步骤三，对晶圆一 1的第一层二氧化硅薄膜2进行平坦化处理；
[0033] 步骤四，在经过平坦化处理的第一层二氧化硅薄膜2上淀积形成富硅的第二层二 氧化硅薄膜3,所述第一层二氧化硅薄膜2上和所述第二层二氧化硅薄膜3上均分布有未 饱和成键的硅原子，且所述第二层二氧化硅薄膜3上的未饱和成键的硅原子浓度高于第一 层二氧化硅薄膜2上的未饱和成键的硅原子浓度；
[0034] 步骤五，将晶圆一 1的第二层二氧化硅薄膜3与晶圆二4的热氧化层5相接触进 行键合。
[0035] 在晶圆一 1的表面上通过正硅酸乙酯和臭氧O3反应采用气相淀积法淀积形成第 一层二氧化硅薄膜2,在经过平坦化处理的第一层二氧化硅薄膜2上通过正硅酸乙酯和臭 氧〇 3反应采用气相淀积法淀积形成第二层二氧化硅薄膜3。低的淀积速率可以作为形成富 硅的第二层二氧化硅薄膜3生成的一种方式，也可以通过其他方式形成富硅的第二层二氧 化硅薄膜3,例如通过调整反应温度，反应功率或者反应压力，也可以形成富硅的第二层二 氧化硅薄膜3,在本具体实施例中，主要采用低的淀积速率，具体的，所述第二层二氧化硅薄 膜3的淀积速率低于第一层二氧化硅薄膜2的淀积速率，且所述第二层二氧化硅薄膜3的 淀积速率为10~10ΟΛ/S,第一层二氧化硅薄膜2的