半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体器件及其制造方法，所述半导体器件的制造方法包括：对用于键合的晶圆上的表面氧化层进行平坦化，并在所述表面氧化层的表面上形成键合界面层；湿法清洗所述键合界面层的表面；检测所述键合界面层的表面上的缺陷是否在规格以内，若所述键合界面层的表面上的缺陷未在规格以内，则去除所述键合界面层或者去除所述键合界面层和部分厚度的所述表面氧化层；循环执行上述步骤，直至形成的新的键合界面层的表面上的缺陷在规格以内；将至少两片所述晶圆进行键合，以形成晶圆键合结构。本发明专利技术的技术方案使得至少两片晶圆键合形成的晶圆键合结构的键合界面上的缺陷得到改善，进而使得产品良率得到提高。

Semiconductor devices and manufacturing methods

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制造方法
本专利技术涉及集成电路制造领域，特别涉及一种半导体器件及其制造方法。
技术介绍
晶圆键合(Bonding)技术是一种新型的晶圆加工工艺，该工艺将至少两片晶圆垂直堆叠实现了器件集成密度的提升和单位面积能耗的降低。晶圆键合技术具备广阔的应用前景，目前已被广泛运用于包含CMOS图像传感器(CIS)、微机电系统(MEMS)封装在内的特种半导体制造工艺中。在晶圆键合工艺中，晶圆用于键合的表面的平整度超规及杂质缺陷等因素直接影响键合质量。例如，晶圆键合对晶圆表面的平整度有很高的要求，生产过程中通常采用化学机械研磨(CMP)工艺对晶圆表面做平坦化处理；但是，化学机械研磨工艺因原理特性，不可避免的会对晶圆表面产生划伤缺陷，划伤缺陷造成的不平整会传递到键合界面，较浅的划伤缺陷可以通过后续的湿法清洗处理平整，而对一些较深的划伤缺陷尚无有效的处理方法，从而导致了良率的下降。另外，晶圆表面存在的杂质颗粒、反应残留物或凹陷等缺陷会导致键合后的键合界面产生气泡和空洞等缺陷。上述问题会致使后续成品测试失效或晶圆报废；针对此类缺陷，目前普遍采用的方法为湿法清洗，即在晶圆键合之前采用化学溶液清洗晶圆表面，以去除此类缺陷。湿法清洗的方法可有效清洁大部分的晶圆表面上的缺陷，但是，仍然存在一定数量的晶圆的表面上的缺陷无法被湿法清洗去除，从而导致了产品良率的下降。因此，需要提出一种新的在晶圆键合之前对晶圆表面上的缺陷进行改善的方法，以提升产品良率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种半导体器件及其制造方法，使得至少两片晶圆键合形成的晶圆键合结构的键合界面上的缺陷得到改善，进而使得产品良率得到提高。为实现上述目的，本专利技术提供了一种半导体器件的制造方法，包括：S1，提供至少两片用于键合的晶圆；S2，形成表面氧化层于所述晶圆上；S3，对所述表面氧化层的表面进行平坦化，并在所述表面氧化层的表面上形成键合界面层，所述键合界面层的致密性高于所述表面氧化层；S4，湿法清洗所述键合界面层的表面，以去除所述键合界面层的表面上的缺陷；S5，检测所述键合界面层的表面上的缺陷是否在规格以内，若所述键合界面层的表面上的缺陷未在规格以内，则去除所述键合界面层或者去除所述键合界面层和部分厚度的所述表面氧化层，以暴露出所述表面氧化层；S6，循环执行步骤S3至步骤S5，直至形成的新的键合界面层的表面上的缺陷在规格以内；S7，将至少两片所述晶圆的表面上的缺陷在规格以内的键合界面层进行键合，以形成晶圆键合结构。可选的，在步骤S1中提供的至少两片所述晶圆包括承载晶圆和器件晶圆，所述承载晶圆和所述器件晶圆上分别具有相应的功能结构，所述表面氧化层将所述功能结构掩埋在内。可选的，在步骤S2中，采用气相沉积工艺或者热氧化工艺形成所述表面氧化层；在步骤S3中，采用气相沉积工艺形成所述键合界面层，且平坦化之后的所述表面氧化层的厚度大于所述键合界面层的厚度。可选的，在步骤S3中，平坦化之后的所述表面氧化层的厚度为在步骤S3中形成的所述键合界面层的厚度为可选的，在步骤S5中所述规格要求所述键合界面层的表面平整度小于可选的，在步骤S5中，通过化学机械平坦化工艺去除厚度为的所述表面氧化层，且形成的所述新的键合界面层的厚度为可选的，湿法清洗所述键合界面层的表面的步骤包括：采用SC1溶液或采用SC2溶液或依次采用SC1溶液和SC2溶液清洗所述键合界面层的表面，其中，所述SC1溶液为NH4OH、H2O2与H2O的混合液，所述SC2溶液为HCl、H2O2与H2O的混合液。可选的，所述表面氧化层的材质包括SiO2和/或TEOS，所述键合界面层的材质包括TEOS、SiO2、Si3N4、Si和GaAs中的至少一种。本专利技术还提供了一种半导体器件，采用本专利技术提供的所述半导体器件的制造方法制造，所述半导体器件包括：至少两片晶圆键合形成的晶圆键合结构，且两片所述晶圆之间通过键合界面层键合在一起，所述键合界面层为经过检测后确定为合格的膜层。可选的，所述晶圆键合结构包括承载晶圆和器件晶圆，所述承载晶圆和所述器件晶圆上分别具有功能结构和将所述功能结构掩埋在内的表面氧化层，所述承载晶圆上的所述表面氧化层位于所述承载晶圆和所述键合界面层之间，所述器件晶圆上的所述表面氧化层位于所述器件晶圆和所述键合界面层之间。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：1、本专利技术的半导体器件的制造方法，通过对用于键合的晶圆上的表面氧化层进行平坦化，并在所述表面氧化层的表面上形成键合界面层，所述键合界面层的致密性高于所述表面氧化层；湿法清洗所述键合界面层的表面，以去除所述键合界面层的表面上的缺陷；检测所述键合界面层的表面上的缺陷是否在规格以内，若所述键合界面层的表面上的缺陷未在规格以内，则去除所述键合界面层或者去除所述键合界面层和部分厚度的所述表面氧化层，以暴露出所述表面氧化层；循环执行上述步骤，直至形成的新的键合界面层的表面上的缺陷在规格以内，使得所述晶圆的用于键合的表面上的缺陷得到改善，进而使得至少两片所述晶圆键合形成的晶圆键合结构的键合界面上的缺陷得到改善，从而使得产品良率得到提高。2、本专利技术的半导体器件，由于采用本专利技术提供的所述半导体器件的制造方法制造，使得至少两片晶圆键合形成的晶圆键合结构的键合界面上的缺陷得到改善，进而使得产品良率得到提高。附图说明图1是本专利技术一实施例的半导体器件的制造方法的流程图；图2a～2d是本专利技术一实施例的器件晶圆上的缺陷在规格以内的键合界面层的形成过程的示意图；图3a～3d是本专利技术一实施例的承载晶圆上的缺陷在规格以内的键合界面层的形成过程的示意图；图4是本专利技术一实施例的器件晶圆和承载晶圆键合形成的晶圆键合结构的示意图。其中，附图1～4的附图标记说明如下：10-器件晶圆；11-表面氧化层；12-键合界面层；13-新的键合界面层；20-承载晶圆；21-表面氧化层；22-键合界面层；23-新的键合界面层。具体实施方式为使本专利技术的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图1～4对本专利技术提出的半导体器件及其制造方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。本专利技术一实施例提供一种半导体器件的制造方法，参阅图1，图1是本专利技术一实施例的半导体器件的制造方法的流程图，所述半导体器件的制造方法包括：步骤S1，提供至少两片用于键合的晶圆；步骤S2，形成表面氧化层于所述晶圆上；步骤S3，对所述表面氧化层的表面进行平坦化，并在所述表面氧化层的表面上形成键合界面层，所述键合界面层的致密性高于所述表面氧化层；步骤S4，湿法清洗所述键合界面层的表面，以去除所述键合界面层的表面上的缺陷；步骤S5，检测所述键合界面层的表面上的缺陷是否在规格以内，若所述键合界面层的表面上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：/nS1，提供至少两片用于键合的晶圆；/nS2，形成表面氧化层于所述晶圆上；/nS3，对所述表面氧化层的表面进行平坦化，并在所述表面氧化层的表面上形成键合界面层，所述键合界面层的致密性高于所述表面氧化层；/nS4，湿法清洗所述键合界面层的表面，以去除所述键合界面层的表面上的缺陷；/nS5，检测所述键合界面层的表面上的缺陷是否在规格以内，若所述键合界面层的表面上的缺陷未在规格以内，则去除所述键合界面层或者去除所述键合界面层和部分厚度的所述表面氧化层，以暴露出所述表面氧化层；/nS6，循环执行步骤S3至步骤S5，直至形成的新的键合界面层的表面上的缺陷在规格以内；/nS7，将至少两片所述晶圆的表面上的缺陷在规格以内的键合界面层进行键合，以形成晶圆键合结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：
S1，提供至少两片用于键合的晶圆；
S2，形成表面氧化层于所述晶圆上；
S3，对所述表面氧化层的表面进行平坦化，并在所述表面氧化层的表面上形成键合界面层，所述键合界面层的致密性高于所述表面氧化层；
S4，湿法清洗所述键合界面层的表面，以去除所述键合界面层的表面上的缺陷；
S5，检测所述键合界面层的表面上的缺陷是否在规格以内，若所述键合界面层的表面上的缺陷未在规格以内，则去除所述键合界面层或者去除所述键合界面层和部分厚度的所述表面氧化层，以暴露出所述表面氧化层；
S6，循环执行步骤S3至步骤S5，直至形成的新的键合界面层的表面上的缺陷在规格以内；
S7，将至少两片所述晶圆的表面上的缺陷在规格以内的键合界面层进行键合，以形成晶圆键合结构。


2.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在步骤S1中提供的至少两片所述晶圆包括承载晶圆和器件晶圆，所述承载晶圆和所述器件晶圆上分别具有相应的功能结构，所述表面氧化层将所述功能结构掩埋在内。


3.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在步骤S2中，采用气相沉积工艺或者热氧化工艺形成所述表面氧化层；在步骤S3中，采用气相沉积工艺形成所述键合界面层，且平坦化之后的所述表面氧化层的厚度大于所述键合界面层的厚度。


4.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在步骤S3中，平坦化之后的所述表面氧化层的厚度为在步骤S3中形成的所述键合界面层的厚度为

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琦，邹文，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42