一种键合晶圆及晶圆键合方法技术

本申请公开了一种键合晶圆，包括：相对设置的第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆具有第一凹部和与所述第一凹部底部连通的第二凹部，且所述第二凹部的宽度大于所述第一凹部的宽度，所述第二晶圆具有第一凸部和与所述第一凹部和所述第二凹部对应的第二凸部；位于所述第一晶圆与所述第二晶圆相对表面的第一金属层；位于所述第二晶圆与所述第一晶圆相对表面的第二金属层；侧壁覆盖有所述第一金属层的所述第一凹部的宽度不大于所述第二凸部远离所述第二凹部一端的宽度。第一金属层和第二金属层互融，第二凸部与第一晶圆的第一凹部和第二凹部紧密结合，从而使第一晶圆和第二晶圆不存在间隙，提升气密性。本申请还提供一种具有上述优点的晶圆键合方法。

【技术实现步骤摘要】
一种键合晶圆及晶圆键合方法
本申请涉及半导体制造工艺
，特别是涉及一种键合晶圆及晶圆键合方法。
技术介绍
晶圆键合技术是指通过化学和物理作用将两片晶圆紧密结合起来，这一过程可以形成器件的气密性空腔，从而提高器件的可靠性。目前，对两片晶圆进行键合时，在晶圆内在每个器件周边形成一圈密封圈，在器件的电极处形成键合点并采用硅通孔以及位于硅通孔上方的金属互连结构形成电极连接，在两片晶圆的表面形成的密封圈和键合点处沉积金属材料，然后通过键合技术，在一定条件下，两片晶圆键合点上的金属互融在一起，完成键合过程。另外，目前还有在位于上方的晶圆的键合点上做凸起结构，再进行键合的方式。对于大尺寸的晶圆，例如8寸、12寸，采用目前的键合方式使键合后器件的气密性并不好。由于晶圆尺寸比较大，键合面厚度均匀性无法做到完全一致，因此在键合过程中无法保证晶圆的整面区域都键合良好，可能存在区域性虚键合，特别边缘区域。在键合制程中，由于是平面和平面接触键合，若晶圆表面有残留或者其他掉落残留在键合面上，也会导致局部键合不良，影响键合后器件的气密性。因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种键合晶圆及晶圆键合方法，以提高键合晶圆的气密性。为解决上述技术问题，本申请提供一种键合晶圆，包括：相对设置的第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆具有第一凹部和与所述第一凹部底部连通的第二凹部，且所述第二凹部的宽度大于所述第一凹部的宽度，所述第二晶圆具有第一凸部和与所述第一凹部和所述第二凹部对应的第二凸部，所述第一凸部与所述第二凸部的根部相连；位于所述第一晶圆与所述第二晶圆相对表面的第一金属层；位于所述第二晶圆与所述第一晶圆相对表面的第二金属层；侧壁覆盖有所述第一金属层的所述第一凹部的宽度不大于所述第二凸部远离所述第二凹部一端的宽度。可选的，所述第二凸部靠近所述第二凹部的一端的宽度小于远离所述第二凹部的一端的宽度。可选的，所述第一金属层包括：位于所述第一晶圆与所述第二晶圆相对表面的金属粘结层和层叠在所述金属粘结层表面的金属键合层，所述第一金属层的厚度不小于所述第二凹部深度的四分之三。可选的，所述金属键合层为锡金属层或者金金属层。可选的，所述第一凹部和所述第二凹部的数量均为一个；相应的，所述第二晶圆还包括位于所述第一凸部和所述第二凸部之间的第三凸部。可选的，所述第二凸部的高度等于所述第一凹部和所述第二凹部的深度之和。本申请还提供一种晶圆键合方法，包括：对第一晶圆进行刻蚀形成第一凹部，并在所述第一凹部的底部刻蚀形成第二凹部，且所述第二凹部的宽度大于所述第一凹部的宽度；在具有所述第一凹部和所述第二凹部的所述第一晶圆的表面形成第一金属层；对第二晶圆进行刻蚀形成与所述第一凹部和所述第二凹部对应的第二凸部，并对具有所述第二凸部的所述第二晶圆进行刻蚀形成第一凸部；在具有所述第一凸部和所述第二凸部的所述第二晶圆的表面形成第二金属层，其中，侧壁覆盖有所述第一金属层的所述第一凹部的宽度不大于所述第二凸部远离所述第二凹部一端的宽度；将所述第二凸部与所述第一凹部进行插合，并使所述第一晶圆和所述第二晶圆通过所述第一金属层和所述第二金属层进行键合，得到键合晶圆。可选的，所述对第一晶圆进行刻蚀形成第一凹部，并在所述第一凹部的底部刻蚀形成第二凹部包括：在所述第一晶圆的表面制作光刻胶；通过光刻技术在所述第一晶圆的表面确定所述第一凹部的位置，并利用干法刻蚀技术对所述位置进行刻蚀形成所述第一凹部；利用湿法刻蚀技术对所述第一凹部的底部刻蚀形成第二凹部。可选的，所述在具有所述第一凹部和所述第二凹部的所述第一晶圆的表面形成第一金属层包括：在所述第一晶圆形成有所述第一凹部和所述第二凹部的表面制作金属粘结层；在所述金属粘结层的表面制作金属键合层，且所述第一金属层的厚度不小于所述第二凹部深度的四分之三。可选的，所述对第二晶圆进行刻蚀形成与所述第一凹部和所述第二凹部对应的第二凸部，并对具有所述第二凸部的所述第二晶圆进行刻蚀形成第一凸部包括：在所述第二晶圆的表面制作光刻胶；通过光刻技术确定所述第二凸部的位置，并利用干法刻蚀技术形成所述第二凸部；通过光刻技术确定所述第一凸部的位置，并利用干法刻蚀技术形成所述第一凸部。本申请所提供的一种键合晶圆，包括相对设置的第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆具有第一凹部和与所述第一凹部底部连通的第二凹部，且所述第二凹部的宽度大于所述第一凹部的宽度，所述第二晶圆具有第一凸部和与所述第一凹部和所述第二凹部对应的第二凸部，所述第一凸部与所述第二凸部的根部相连；位于所述第一晶圆与所述第二晶圆相对表面的第一金属层；位于所述第二晶圆与所述第一晶圆相对表面的第二金属层；侧壁覆盖有所述第一金属层的所述第一凹部的宽度不大于所述第二凸部远离所述第二凹部一端的宽度。可见，本申请中第一晶圆具有连通的第一凹部和第二凹部，并且第二凹部的宽度大于第一凹部，第一晶圆具有第一凸部和与第一凹部和第二凹部对应的第二凸部，第一晶圆和第二晶圆相对彼此的表面分别有第一金属层和第二金属层，即第一凹部和第二凹部的内表面分布有第一金属层，第一凸部和第二凸部的表面分布有第二金属层，且侧壁覆盖有第一金属层的第一凹部的宽度不大于第二凸部远离第二凹部一端的宽度，因此在键合时，第二金属层在第二凸部远离第二凹部处的两个端点与第一金属层在第一凹部开口处的两个端点紧密接触，第二金属层在第二凸部靠近第二凹部处的两个端点与第二凹部内的金属层紧密接触，且键合后第一金属层和第二金属层互融，所以第一晶圆与第二晶圆之间没有间隙，气密性提高，由于第二凹部的存在，即使第一晶圆与第二晶圆键合表面存在异物，并不会影响第一金属层和第二金属层在第二凸部、第一凹部、第二凹部处的紧密接触，提升键合气密性的同时，保证键合晶圆上器件的性能。此外，本申请还提供一种具有上述优点的晶圆键合方法。附图说明为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例所提供的一种键合晶圆的局部结构示意图；图2为覆盖有第一金属层的第一晶圆局部示意图；图3为覆盖有第二金属层的第二晶圆局部示意图；图4为本申请实施例所提供的另一种键合晶圆的局部结构示意图；图5为本申请实施例所提供的晶圆键合方法的流程图；图6至图14为形成键合晶圆的工艺流程图；图15为键合晶圆结构示意图；图16为本申请实施例所提供的一种键合晶圆键合后局部结构示意图；图17为本申请实施例所提供的一种键合晶圆键合后俯视示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种键合晶圆，其特征在于，包括：/n相对设置的第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆具有第一凹部和与所述第一凹部底部连通的第二凹部，且所述第二凹部的宽度大于所述第一凹部的宽度，所述第二晶圆具有第一凸部和与所述第一凹部和所述第二凹部对应的第二凸部，所述第一凸部与所述第二凸部的根部相连；/n位于所述第一晶圆与所述第二晶圆相对表面的第一金属层；/n位于所述第二晶圆与所述第一晶圆相对表面的第二金属层；/n侧壁覆盖有所述第一金属层的所述第一凹部的宽度不大于所述第二凸部远离所述第二凹部一端的宽度。/n

【技术特征摘要】
1.一种键合晶圆，其特征在于，包括：
相对设置的第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆具有第一凹部和与所述第一凹部底部连通的第二凹部，且所述第二凹部的宽度大于所述第一凹部的宽度，所述第二晶圆具有第一凸部和与所述第一凹部和所述第二凹部对应的第二凸部，所述第一凸部与所述第二凸部的根部相连；
位于所述第一晶圆与所述第二晶圆相对表面的第一金属层；
位于所述第二晶圆与所述第一晶圆相对表面的第二金属层；
侧壁覆盖有所述第一金属层的所述第一凹部的宽度不大于所述第二凸部远离所述第二凹部一端的宽度。


2.如权利要求1所述的键合晶圆，其特征在于，所述第二凸部靠近所述第二凹部的一端的宽度小于远离所述第二凹部的一端的宽度。


3.如权利要求1所述的键合晶圆，其特征在于，所述第一金属层包括：
位于所述第一晶圆与所述第二晶圆相对表面的金属粘结层和层叠在所述金属粘结层表面的金属键合层，所述第一金属层的厚度不小于所述第二凹部深度的四分之三。


4.如权利要求3所述的键合晶圆，其特征在于，所述金属键合层为锡金属层或者金金属层。


5.如权利要求1所述的键合晶圆，其特征在于，所述第一凹部和所述第二凹部的数量均为一个；
相应的，所述第二晶圆还包括位于所述第一凸部和所述第二凸部之间的第三凸部。


6.如权利要求1至5任一项所述的键合晶圆，其特征在于，所述第二凸部的高度等于所述第一凹部和所述第二凹部的深度之和。


7.一种晶圆键合方法，其特征在于，包括：
对第一晶圆进行刻蚀形成第一凹部，并在所述第一凹部的底部刻蚀形成第二凹部，且所述第二凹部的宽度大于所述第一凹部的宽度；
在具有所述第一凹部和所述第二凹部的所述第一晶圆的表面形成第一金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，杨金铭，胡念楚，贾斌，
申请(专利权)人：开元通信技术厦门有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35