晶圆键合的方法技术

本发明专利技术提供一种晶圆键合的方法，包括：提供多个晶圆；在多个晶圆上形成层间介质层以及于位于层间介质层中的互连结构，互连结构具有露出层间介质层表面的贴合端；对所述贴合端进行清洗；在多个晶圆上的层间介质层表面以及贴合端表面覆盖保护涂层；去除所述保护涂层；对多个晶圆进行键合工艺，使多个晶圆的贴合端相互对准贴合。在晶圆键合工艺之前，对在晶圆中互连结构的贴合端表面覆盖保护涂层，使得贴合端在较长时间内不容易受氧化而形成粗糙的表面，在晶圆键合工艺前去除保护涂层，这样提高了键合工艺进行之前贴合端表面的平整度，进而提高晶圆键合工艺的质量，使多个晶圆之间能够良好的电连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及本专利技术涉及半导体领域，具体涉及一种。
技术介绍
晶圆级铜-铜键合(Wafer level Cu-Cu bonding)作为3D集成电路一项关键技术，在高端产品上的有重要的应用趋势。晶圆级铜-铜键合是一种晶圆间的互连技术，将多个晶圆相互对准键合，使得多个晶圆表面的铜互连露出晶圆表面的贴合端相互贴合，从而实现多个之间互连结构的电连接。晶圆级铜-铜键合工艺对铜互连贴合端的表面平整度要求非常高，要保证良好的接触，最终没有键合空隙(bonding interface)存在,一般要求铜互连的表面粗糙度小于10埃。但是，实际晶圆键合时，晶圆贴合端表面粗糖度会超过30埃，这容易导致晶圆键合的质量变差。因此如何使贴合端的表面粗糙度在键合之前维持在较低的水平，成为提高晶圆级铜-铜键合的质量的重要问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，提高贴合端表面的平整度，进而提高了晶圆键合工艺的质量，使多个晶圆之间能够良好的电连接。为解决上述问题，本专利技术提供一种，提供多个晶圆；在多个晶圆上形成层间介质层以及于位于层间介质层中的互连结构，多个晶圆上的互连结构的相对应，互连结构具有露出层间介质层表面的贴合端；对多个晶圆上的所述贴合端进行清洗；在多个晶圆上的层间介质层表面以及贴合端表面覆盖保护涂层；去除所述保护涂层；对多个晶圆进行键合工艺，使多个晶圆的互连结构的贴合端相互对准贴合。可选的，在形成互连结构之后，对所述贴合端进行清洗之前，还包括:对所述层间介质层进行刻蚀，以使所述贴合端凸出于所述层间介质层表面。可选的，对多个晶圆上的所述贴合端进行清洗的步骤包括:采用甲酸或柠檬酸对所述贴合端表面进行清洗。可选的，覆盖所述保护涂层的步骤包括:在多个晶圆上的层间介质层表面以及贴合端表面旋涂溶解有聚碳酸亚丙酯材料的苯甲醚溶液，然后蒸发苯甲醚，在层间介质层表面以及贴合端表面形成聚碳酸亚丙酯薄膜，所述聚碳酸亚丙酯薄膜为保护涂层。可选的，蒸发苯甲醚的步骤包括:蒸发苯甲醚的温度在70摄氏度到150摄氏度的范围内。可选的，去除聚碳酸亚丙酯薄膜的保护涂层、对多个晶圆进行键合工艺，使多个晶圆的互连结构的贴合端相互对准贴合的步骤均在晶圆键合腔室中进行。可选的，去除所述保护涂层的步骤包括:对所述多个晶圆进行热处理，以去除所述保护涂层。可选的，对所述多个晶圆进行热处理的温度在200摄氏度到300摄氏度的范围内。可选的，对多个晶圆进行键合工艺的步骤包括:将多个晶圆的的互连结构的贴合端相互对准，并加热到300摄氏度到500摄氏度的范围内，采用金属键合工艺，将多个晶圆的贴合端互相贴合。可选的，所述层间介质层的材料包括氧化硅、氮化硅、光敏苯并环丁烯中的一种或多种，所述层间介质层为单层结构或叠层结构。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点:在晶圆键合工艺之前，对晶圆中互连结构的贴合端进行清洗以去除氧化物等杂质，然后在晶圆中互连结构的贴合端表面覆盖保护涂层，使得贴合端在较长时间内不容易受氧化而形成粗糙的表面，在晶圆键合工艺前去除保护涂层，这样提高了贴合端表面的平整度，进而提高晶圆键合工艺的质量，使多个晶圆之间能够进行良好的电连接。进一步，覆盖所述保护涂层的步骤包括:在多个晶圆上的层间介质层表面以及贴合端表面旋涂溶解有聚碳酸亚丙酯材料的苯甲醚溶液，然后蒸发苯甲醚，在层间介质层表面以及贴合端表面形成聚碳酸亚丙酯薄膜，所述聚碳酸亚丙酯薄膜为保护涂层。这样形成的聚碳酸亚丙酯薄膜能够紧密的覆盖在贴合端表面，使得贴合端表面完全与氧气隔绝，能够使贴合端平整的表面保持更长的时间，并且聚碳酸亚丙酯可以采用热处理的方式去除，聚碳酸亚丙酯薄膜经过加热生成二氧化碳和水，这样在去除聚碳酸亚丙酯薄膜的过程中对贴合端不会造成损伤，聚碳酸亚丙酯也可以被彻底的去除而不产生残留物。进一步，去除所述聚碳酸亚丙酯薄膜、对多个晶圆进行键合工艺的步骤均在晶圆键合腔室中进行，这样在去除所述聚碳酸亚丙酯薄膜以后多个晶圆不会暴露在空气中，而是在密封的晶圆键合腔室中直接进行键合工艺，避免了晶圆上贴合端的接触外界空气发生氧化。【附图说明】图1是本专利技术一实施例的流程图；图2至图7是图1各个步骤的晶圆的侧视图。【具体实施方式】为了实现良好的接触，晶圆键合工艺对互连结构贴合端的表面平整度要求非常闻。然而现有技术中在进行晶圆键合时互连结构贴合端的表面粗糖度较闻，影响了键合质量。互连结构贴合端的表面粗糙度高的原因是，晶圆在互相键合之前需要在空气中暴露一段时间，互连结构露出晶圆表面的贴合端容易发生氧化现象，从而增加贴合端的表面粗糙度。采用甲酸或柠檬酸对晶圆进行清洗，可以除去贴合端表面的氧化层，但是在测试实验中，清洗以后贴合端表面粗糙度会随时间变化而变化，在贴合端经过柠檬酸清洗后，短时间内贴合端表面粗糙度小于10埃，但晶圆在空气中放置较长时间后，贴合端表面会发生明显氧化反应导致表面粗糙度增加，贴合端表面粗糙度超过30埃。而如果在键合工艺前将晶圆放置在特殊的氮气盒中，不停地向晶圆进行氮气吹扫，以阻止贴合端表面氧化物的形成，则工艺过于繁琐，且增加了成本，因而难以实现量产。为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种，在晶圆键合工艺之前，对晶圆中互连结构的贴合端进行清洗以去除氧化物等杂质，然后在晶圆中互连结构的贴合端表面覆盖保护涂层，使得贴合端在较长时间内不容易受氧化而形成粗糙的表面，在晶圆键合工艺前去除保护涂层，这样提高了贴合端表面的平整度，进而提高晶圆键合工艺的质量，使多个晶圆之间能够良好的电连接。参考图1，示出了本专利技术一实施例的流程图，本实施例大致包括以下步骤:步骤SI，提供多个晶圆；步骤S2，在多个晶圆上形成层间介质层以及于位于层间介质层中的互连结构，多个晶圆上的互连结构相对应，互连结构具有露出层间介质层表面的贴合端；步骤S3，对多个晶圆上的所述贴合端进行清洗；步骤S4，在多个晶圆上的层间介质层表面以及贴合端表面覆盖保护涂层；步骤S5，去除所述保护涂层；步骤S6，对多个晶圆进行键合工艺，使多个晶圆的互连结构的贴合端相互对准贴八口 ο为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。参考图2，执行步骤SI，提供多个晶圆，需要说明的是，本图2只示出了一个晶圆10。在本实施例中，晶圆10包括衬底100，所述衬底100为硅衬底，在其他实施例中，所述衬底100还可以为锗硅衬底或绝缘体上硅衬底等其它半导体衬底，对此本专利技术不做任何限制。 晶圆10还包括位于衬底100中的多个有源区101，在本实施例中，有源区101可以为源区、漏区或者其他半导体结构，在图2中，为了图示简洁清楚，图2中有源区101大小相等，且有源区101的表面均露出与衬底100的表面，但是多个有源区101可以为不同的半导体结构，多个有源区101的大小、位置可以不相同。在其他实施例中，晶圆10还可以包括多层具有半导体器件的复杂结构，晶圆10表面也可以形成有栅极等其他结构，本专利技术对此不作限制。继续参考图2，执行步骤S2，在晶圆10上形成层间介质层106以及位于层间介质层106中的互连结构102，多个晶圆上的互连结构相对应，互连结构102具有露出层间介质层106表面的贴合端102A。在晶圆10上形成层间介质层106以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶圆键合的方法，其特征在于，包括：提供多个晶圆；在多个晶圆上形成层间介质层以及于位于层间介质层中的互连结构，多个晶圆上的互连结构相对应，互连结构具有露出层间介质层表面的贴合端；对多个晶圆上的所述贴合端进行清洗；在多个晶圆上的层间介质层表面以及贴合端表面覆盖保护涂层；去除所述保护涂层；对多个晶圆进行键合工艺，使多个晶圆的互连结构的贴合端相互对准贴合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李新，戚德奎，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31