一种半导体器件及其制备方法、电子装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种半导体器件及其制备方法、电子
目.ο
【背景技术】
[0002]在半导体技术中，目前很多产品都需要薄片(wafer thickness< = 400um)的处理方法。例如在3D IC立体叠合技术，热门的3D硅通孔(TSV)工艺、2.5D的中介板(Interposer)工艺、绝缘極双极型晶体管工艺(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)，以及背面照射(BSI)工艺都需要这种薄片的处理方法。
[0003]目前所述薄片处理方法有两种:一种是Disco的Taiko晶圆(Wafer)方法；Taiko研磨工艺方式为薄硅片的研磨方式之一，其特点是仅研磨硅片中心部分，而在硅片边缘留3mm-5mm的区域不做研磨，从而在硅片边缘形成一个比器件硅片厚度要厚得多的支撑环，从而薄硅片可以在后续的传送，制造和搬运中不发生形变和破裂。
[0004]另一种方法是临时键合/解键合(temporary bonding/de-bonding)的方法；两种方法的设备耗资巨大，而且第二种方法需要的耗材费用也相当高，而两种方法的产量(Throughput)都相当慢。
[0005]因此需要对所述方法作进一步的改进，以便解决目前处理薄片的技术方法价格非常昂贵，同时产量非常低的问题。
【发明内容】
[0006]在
【发明内容】
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在【具体实施方式】部分中进一步详细说明。本发明的
【发明内容】
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0007]本发明为了克服目前存在问题，提供了一种半导体器件的制备方法，包括:
[0008]步骤S1:提供元件晶圆，在所述元件晶圆的正面上形成有第一键合界面层，在所述第一键合界面层中形成有第一空腔；
[0009]步骤S2:提供支撑晶圆，在所述支撑晶圆上形成有第二键合界面层；
[0010]步骤S3:将所述第一键合界面层和所述第二键合界面层键合，以将所述元件晶圆和所述支撑晶圆接合为一体；
[0011 ] 步骤S4:将所述元件晶圆的背面进行背部研磨；
[0012]步骤S5:通过机械的方法将所述元件晶圆和所述支撑晶圆解键合，以将所述元件晶圆和所述支撑晶圆分开。
[0013]可选地，在所述步骤S2中，在所述第二键合界面层中形成有第二空腔。
[0014]可选地，在所述步骤S2中，在所述支撑晶圆和所述第二键合界面层中形成有第二空腔。
[0015]可选地，所述第一空腔和所述第二空腔的形状、大小和位置相同。
[0016]可选地，在所述步骤S2中，形成所述第二空腔的方法包括:
[0017]步骤S21:在所述第二键合界面层上形成图案化的掩膜层；
[0018]步骤S22:以所述掩膜层为掩膜蚀刻所述第二键合界面层，以在所述第二键合界面层中形成所述第二空腔；
[0019]步骤S23:去除所述掩膜层。
[0020]可选地，在所述步骤S22中，以所述掩膜层为掩膜蚀刻所述第二键合界面层和所述支撑晶圆，以在所述第二键合界面层和所述支撑晶圆中形成所述第二空腔。
[0021]可选地，在所述步骤S23之后还包括:
[0022]步骤S24:对所述支撑晶圆进行清洗；
[0023]步骤S25:对所述支撑晶圆进行等离子体活化。
[0024]可选地，在所述步骤S5中，所述机械方法为机械插入法或者机械剥离法。
[0025]可选地，在所述步骤S2中，所述第二键合界面层选用自然氧化形成的原生氧化物层。
[0026]可选地，在所述步骤S2中，所述第二键合界面层选用在所述支撑晶圆上沉积而形成的氧化物层。
[0027]可选地，在所述步骤SI中形成所述第一空腔的方法包括:
[0028]步骤Sll:在所述元件晶圆的正面形成第一键合界面层并平坦化，以覆盖所述元件晶圆；
[0029]步骤S12:在所述第一键合界面层上形成图案化的掩膜层；
[0030]步骤S13:以所述掩膜层为掩膜蚀刻所述第一键合界面层，以在所述第一键合界面层中形成所述第一空腔；
[0031]步骤S14:去除所述掩膜层；
[0032]步骤S15:对所述元件晶圆进行清洗；
[0033]步骤S16:对所述元件晶圆进行等离子体活化。
[0034]可选地，在所述步骤S5之前，所述方法还包括在所述元件晶圆和所述支撑晶圆上安装框架的步骤，以用于所述解键合。
[0035]可选地，在所述步骤S5之后，所述方法还进一步包括对所述元件晶圆进行清洗的步骤。
[0036]本发明还提供了一种上述的方法制备得到的半导体器件。
[0037]本发明还提供了一种电子装置，包括上述半导体器件。
[0038]本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体器件的制备方法，本发明通过空腔熔合键合(Cavity Fus1n Bonding)的方法,在键合(bonding)的界面形成空腔，在元件晶圆(device wafer)和支撑晶圆(support wafer)键合后，两片晶圆之间的结合力受键合的面积的影响，可以通过键合的接触面积来控制两片晶圆之间的结合力，更加容易控制，在保证足够的键合强度(bonding strength)的情况下，可以通过机械解键合的方法，例如机械刀片插入的方法，或者是直接剥离的方法，所述方法不仅更加简单，而且极大的降低了工艺成本，提高了工艺产量。
【附图说明】
[0039]本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，
[0040]图1为本发明实施例中所述元件晶圆的结构示意图；
[0041]图2a_2b为本发明实施例中所述支撑晶圆的结构示意图；
[0042]图2c为本发明实施例中所述元件晶圆和支撑晶圆解键合的结构示意图；
[0043]图3为本发明一具体地实施方式中所述半导体器件的制备工艺流程图。
【具体实施方式】
[0044]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
[0045]应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
[0046]应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接至『或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
[0047]空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
[0048]在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
[0049]实施例1
[0050]本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体器件的制备方法，下面结合图l、2a-2c，以及图3对所述方法作进一步的说明。
[0051]其中图1为所述元件晶圆的结构示意图；图2&_213为所述支撑晶圆的结构示意图；图2c为所述元件晶圆和支撑晶圆解键合的结构示意图；图3为本发明一具体地实施方式中所述半导体器件的制备工艺流程图。
[0052]首先执行步骤201，提供元件晶圆101，在所述元件晶圆的正面上形成有第一键合界面层102，在所述第一键合界面层102中形成有第一空腔。
[0053]具体地，如图1所述，所述元件晶圆中形成有元器件以及互连结构，例如金属焊盘。
[0054]形成所述第一空腔的方法可以包括以下步骤，但是并不局限于以下所述步骤:
[0055]步骤2011:在所述元件晶圆101的正面形成第一键合界面层102并平坦化，以覆盖所述兀件晶圆101 ；
[0056]步骤2012:在所述第一键合界面层102上形成图案化的掩膜层；
[0057]步骤2013:以所述掩膜层为掩膜蚀刻所述第一键合界面层102，以在所述第一键合界面层中形成所述第一空腔；
[0058]步骤2014:去除所述掩膜层；
[0059]步骤2015:对所述元件晶圆进行清洗；
[0060]步骤2016:对所述元件晶圆进行等离子体活化。
[0061 ] 其中，所述第一键合界面层102选用氧化物层，例如S12,但并不局限于该材料，还可以选用本领域其他材料，选用和所述元件晶圆101具有较大粘附力的材料。
[0062]所述第一键合界面层102的沉积方法可以选用化学气相沉积(CVD)法、物理气相沉积(PVD)法或原子层沉积(ALD)法等形成的低压化学气相沉积(LPCVD)、激光