一种提高晶圆间键合强度的方法技术

本发明专利技术提供一种提高晶圆间键合强度的方法，包括：提供器件晶圆和支撑晶圆；在所述支撑晶圆上形成对准标记；在所述支撑晶圆表面上形成等离子沉积氧化硅层；执行化学机械抛光平坦化步骤；执行热氧化步骤，以在所述支撑晶圆表面形成氧化硅层；执行氧化硅融合键合步骤。根据本发明专利技术的制造工艺，能有效避免定位标识的损伤以及支撑晶圆上对准标记内填充空穴的产生，实现等离子沉积氧化硅层与热氧氧化氧化硅层的键合，可显著提高键合强度。

【技术实现步骤摘要】
一种提高晶圆间键合强度的方法
本专利技术涉及半导体制造工艺，尤其涉及一种提高晶圆间键合强度的方法。
技术介绍
氧化硅融合键合（FusionBonding）技术被普遍应用于互补式金属氧化硅影像感测器（CMOSimagesensor，CIS）及微机电系统（Micro-Electro-MechanicalSystems，MEMS）的3D封装制程中，其基本原理是通过Si-O键实现两片晶圆的互连。如图1所示为键合界面的放大示意图。由于热氧氧化氧化硅的致密性比等离子体增强沉积氧化硅(PE-TEOS)层的致密性更高，Si-O键的数量更多，因此键合强度更大，更适合作为键合的介质。对于晶圆背后感光技术(BacksideIllumination,BSI)来说，支撑晶圆是裸硅系，介质使用的是热氧氧化氧化硅，其键合强度好；而器件晶圆由于是采用的CMOS-PST制程，故最多可承受的温度是400℃，因此器件晶圆经常使用PE-TEOS作为键合的介质。而现有技术存在的问题主要集中在支撑晶圆上。图2示出了现有技术一种实现BSI氧化硅融合键合的工艺步骤，具体为：在步骤201中，提供器件晶圆和支撑晶圆，在支撑晶圆上形成对准标记。所述器件晶圆的键合面已经形成有PE-TEOS层。在支撑晶圆上形成对准标记，以为后续晶圆键合工艺中支撑晶圆（晶圆背面）和器件晶圆（晶圆正面）进行对准。在步骤202中，在支撑晶圆表面形成氧化硅层。所述氧化硅层可以选用热氧氧化氧化硅层或者等离子体沉积氧化硅(PE-TEOS)层，作为一个实例，热氧化生长氧化硅的温度为1100℃，时间为2h。在步骤203中，进行等离子体活化步骤，以提高键合强度。在步骤204中，对支撑晶圆进行去离子水浸润清洗，清洗后进行旋干。在步骤205中，进行氧化硅融合键合工艺，以将所述器件晶圆和所述支撑晶圆互连。如图3A所示为现有技术实施例一器件晶圆和支撑晶圆键合示意图，支撑晶圆302a和器件晶圆300a上均形成有对准标记，两个标记构成氧化硅融合键合工艺的定位标记（AlignMark）305a，器件晶圆300a表面沉积有PE-TEOS层301a，支撑晶圆302a键合面形成有热氧氧化氧化硅层303a，器件晶圆（正面）和支撑晶圆（背面）相结合，通过PE-TEOS层与热氧氧化氧化硅层实现互连。在支撑晶圆内形成对准标记后，由于采用高温热氧化方式在支撑晶圆表面形成氧化硅层，会导致对准标记的尺寸收缩和产生圆角，另外热氧氧化氧化硅层没有填孔能力，会导致对准标记处有空穴304a的存在。以上问题的存在均会导致晶圆间键合力变弱。如图3B所示为现有技术实施例二器件晶圆和支撑晶圆键合示意图，由图可以看出器件晶圆300b表面沉积有PE-TEOS层301b，支撑晶圆302b键合面形成有PE-TEOS层303b，器件晶圆（正面）和支撑晶圆（背面）相结合，通过Si-O键实现互连。然而，通过等离子沉积获得的PE-TEOS氧化硅层较为松散，硅原子密度低，从而导致氧化硅融合键合后的Si-O键数量有限，影响晶圆间的结合力，使得执行后续制程背部研磨步骤时，TEOS氧化硅融合键合界面层发生严重剥离。因此，急需一种新的制造方法，以克服现有技术中的不足。
技术实现思路
在
技术实现思路
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。本专利技术的
技术实现思路
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。为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术实施例一提出了一种提高晶圆间键合强度的方法，包括：提供器件晶圆和支撑晶圆；在所述支撑晶圆上形成对准标记；在所述支撑晶圆表面上形成等离子沉积氧化硅层；执行化学机械抛光平坦化步骤；执行热氧化步骤，以在所述支撑晶圆表面形成热氧氧化氧化硅层；执行氧化硅融合键合步骤。可选地，所述等离子沉积氧化硅层厚度为1000～可选地，所述热氧氧化氧化硅层厚度为50～本专利技术实施例二提供另一种提高晶圆间键合强度的方法，包括：提供器件晶圆和支撑晶圆；在所述支撑晶圆上形成对准标记；在所述支撑晶圆表面依次形成热氧氧化氧化硅层和等离子沉积氧化硅层；执行化学机械抛光平坦化步骤去除等离子沉积氧化硅层；执行氧化硅融合键合步骤。可选地，所述热氧氧化氧化硅层厚度为50～可选地，所述等离子沉积氧化硅层厚度为3000～可选地，在执行所述氧化硅融合键合步骤后还包括退火处理的步骤。可选地，所述退火处理温度为200～500℃，退火时间为1～3h。实现本专利技术实施例一和实施例二，进一步还包括下列步骤及参数：进一步，所述氧化硅融合键合步骤的参数为：施加的键合压力为1～10N，键合时间为10～60s，温度为10～50℃。进一步，在执行所述氧化硅融合键合工艺之前还包括依次执行等离子活化和湿法清洗及旋干的步骤。进一步，所述等离子活化步骤采用氮气为气体源，功率为100～600W，活化时间为10～60s。进一步，所述湿法清洗及旋干步骤采用去离子水清洗，所述旋干步骤转速为1000～3500rpm，时间为1～5min。综上所示，根据本专利技术的制造工艺，能有效避免定位标识的损伤以及支撑晶圆上对准标记内填充空穴的产生，实现等离子沉积氧化硅层与热氧氧化氧化硅层的键合，可显著提高键合强度。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1为键合界面的局部放大示意图；图2为现有技术BSI氧化硅融合键合工艺依次实施步骤的流程图；图3A为现有技术实施例一氧化硅融合键合步骤示意图；图3B为现有技术实施例二氧化硅融合键合步骤示意图；图4为根据本专利技术实施例一的方法依次实施步骤的流程图；图5为本专利技术实施例一氧化硅融合键合步骤的示意图；图6A-6C为本专利技术实施例二的方法依次实施的示意图；图7为本专利技术实施例二的方法依次实施步骤的流程图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术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，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本专利技术提出的制造工艺。显然，本专利技术的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本专利技术提出的技术方案。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。实施例一下面参考图4，对本专利技术实施例一进行详细描述，以下为具体步骤：首先，执行步骤401，提供器件晶圆和支撑晶圆，在支撑晶圆上形成对准标记。所述支撑晶圆为硅晶圆，起支撑作用。所述器件晶圆是由半导体衬底和器件组成，半导体衬底的材料是单晶硅，也可以是绝缘体上的硅或者应力硅等其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高晶圆间键合强度的方法，包括：提供器件晶圆和支撑晶圆；在所述支撑晶圆上形成对准标记；在所述支撑晶圆表面上形成等离子沉积氧化硅层；执行化学机械抛光平坦化步骤；执行热氧化步骤，以在所述支撑晶圆表面形成热氧氧化氧化硅层；执行氧化硅融合键合步骤。

【技术特征摘要】
1.一种提高晶圆间键合强度的方法，包括：提供器件晶圆和支撑晶圆；在所述支撑晶圆上形成对准标记；在所述支撑晶圆表面上形成等离子沉积氧化硅层；执行化学机械抛光平坦化步骤，直到暴露出所述支撑晶圆的表面为止；执行热氧化步骤，以在所述支撑晶圆表面形成热氧氧化氧化硅层；执行氧化硅融合键合步骤。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子沉积氧化硅层厚度为3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热氧氧化氧化硅层厚度为4.一种提高晶圆间键合强度的方法，包括：提供器件晶圆和支撑晶圆；在所述支撑晶圆上形成对准标记；在所述支撑晶圆表面依次形成热氧氧化氧化硅层和等离子沉积氧化硅层；执行化学机械抛光平坦化步骤，直到暴露出所述热氧氧化氧化硅层为止；执行氧化硅融合键合步骤。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述热氧氧化氧化硅层厚度为6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：施林波，陈福成，刘尧，张先明，丁敬秀，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31