晶圆键合方法技术

本发明专利技术涉及一种晶圆键合方法。所述晶圆键合方法中，在第n晶圆的正面临时键合承载基板，并在背面的导通孔工艺以及与第(n

【技术实现步骤摘要】
晶圆键合方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种晶圆键合方法。

技术介绍

[0002]三维集成技术可以实现高性能集成互连电路，是获得高性能芯片的一种新技术。在利用三维集成技术制造芯片时，先利用不同的晶圆分别制造一部分电路，然后将形成有电路的晶圆键合在一起，并使晶圆上的电路相互连接，形成一个完整的电路系统。
[0003]目前常用的三维集成技术中，在完成不同晶圆的制作后并进行晶圆键合时，先将一晶圆(记为晶圆二)的正面临时键合在一承载基板上，以便于将该晶圆翻转，然后在该晶圆的背面制作连接正面电路的导通结构(如铜导通孔，Cu via)，并从背面使晶圆二与晶圆一键合，接着去除(即解键合)承载基板，以将被承载基板覆盖的晶圆二的正面的键合端子露出，进而从正面与晶圆三键合，即可形成晶圆一、晶圆二、晶圆三依次叠加的三层键合晶圆结构，根据需要，还可以进行四层以上的晶圆键合。在上述晶圆键合过程中，通过灵活利用承载基板作支撑，可在晶圆正面和背面均进行作业，便于多个晶圆集成并实现三维互联。
[0004]但是，上述工艺流程中，在解键合承载基板时，被所述承载基板覆盖键合端子表面容易被键合胶或其它生成物污染，在解键合后的清洗时，键合端子表面还容易被清洗液反应损耗，并且，在键合承载基板前后，该键合端子常被长时间暴露，容易在表面生成氧化层，这些因素都会对三维集成后的电路系统的可靠性产生不利影响。

技术实现思路

[0005]为了优化三维集成技术，避免解键合承载基板对承载基板覆盖的键合端子造成不良影响，本专利技术提供了一种晶圆键合方法。
[0006]本专利技术提供的晶圆键合方法包括以下步骤：
[0007]提供m个晶圆中的第n晶圆，所述第n晶圆的正面形成有相应的第n电路结构以及一保护层，所述第n电路结构包括被一正面介质层暴露的正面键合端子，所述保护层覆盖所述正面介质层和所述正面键合端子，m和n均为正整数，且m≥3，2≤n<m；
[0008]在所述第n晶圆的正面临时键合一承载基板，并利用所述承载基板的支撑，在所述第n晶圆的背面制作导通结构，所述导通结构与所述第n电路结构电连接且包括被一背面介质层暴露的背面键合端子；
[0009]在所述第n晶圆的背面键合第(n
‑
1)晶圆，所述第n晶圆的背面键合端子与所述第(n
‑
1)晶圆的电路电连接；
[0010]移除所述承载基板，再去除所述保护层，露出所述第n晶圆的正面键合端子；
[0011]在所述第n晶圆的正面键合第(n+1)晶圆，其中所述第n晶圆的正面键合端子与所述第(n+1)晶圆的电路电连接。
[0012]可选的，所述保护层为金属层。
[0013]可选的，所述第n晶圆的正面键合端子和覆盖所述正面键合端子的金属层通过同
一沉积工艺形成。
[0014]可选的，所述正面键合端子和所述金属层均包括钴、钼、铝、铜和钨中的至少一种。
[0015]可选的，所述第n晶圆与所述承载基板的临时键合采用粘接键合。
[0016]可选的，所述第n晶圆和所述第(n
‑
1)晶圆以及所述第(n+1)晶圆的键合采用混合键合。
[0017]可选的，采用化学机械研磨工艺去除所述保护层。
[0018]可选的，所述承载基板为覆盖有氧化层的晶圆，所述第n晶圆正面的保护层与所述承载基板上的所述氧化层相对并键合。
[0019]可选的，当n＝2时，与所述第n晶圆的背面键合的所述第(n
‑
1)晶圆为第一晶圆，所述第一晶圆的正面形成有键合端子，以与所述第n晶圆的背面键合端子键合，所述第一晶圆的背面未形成键合端子。
[0020]可选的，当n＝m
‑
1时，与所述第n晶圆的正面键合的所述第(n+1)晶圆为第m晶圆，所述第m晶圆的背面形成有键合端子，以与所述第n晶圆的正面键合端子键合，所述第m晶圆的正面未形成键合端子。
[0021]可选的，所述晶圆键合方法中，使n分别取2、3、...、(m
‑
1)，以得到由第一晶圆、第二晶圆、...、第m晶圆键合而成的三维键合晶圆。
[0022]本专利技术提供的晶圆键合方法中，在第n晶圆的正面临时键合承载基板，并在背面的导通孔工艺以及与第(n
‑
1)晶圆的键合工艺结束之后，将承载基板移除，并将第n晶圆的正面和第(n+1)晶圆键合，其中，在临时键合所述承载基板时，第n晶圆的正面键合端子被保护层覆盖，这样在移除承载基板后，所述正面键合端子仍覆盖有所述保护层，可以保护正面键合端子避免被污染以及损耗，有助于提高三维集成键合晶圆的可靠性。
附图说明
[0023]图1是现有技术中将晶圆具有键合端子的正面与承载晶圆临时键合后键合端子处的放大示意图。
[0024]图2是现有技术中解键合承载晶圆后键合端子处的放大示意图。
[0025]图3是现有技术中键合端子表面被氧化的放大示意图。
[0026]图4A至图4F是本专利技术实施例的晶圆键合方法各步骤的剖面示意图。
[0027]图5是本专利技术实施例的晶圆键合方法的流程示意图。
[0028]附图标记说明：
[0029]10、20、30
‑
承载基板；21
‑
键合端子；11
‑
键合胶；22
‑
氧化层；100
‑
第一晶圆；200
‑
第二晶圆；210
‑
第二电路结构；220、320
‑
保护层；230
‑
正面介质层；211
‑
正面键合端子；240
‑
背面介质层；212
‑
背面键合端子；300
‑
第三晶圆；310
‑
第三电路结构。
具体实施方式
[0030]如图1所示，现有技术在完成晶圆正面的工艺后，在正面临时键合一承载基板10，以进行背面的作业，在完成背面的作业后，再移除承载基板10，并在正面再键合一晶圆。承载基板10例如是通过粘接的方式与设置有键合端子21的晶圆的正面临时键合，因而键合端子21的表面被键合胶11覆盖。如图2所示，在移除承载基板10后，一部分键合胶11或反应物
容易残留在键合端子21表面，为了去除正面的杂质而采用的一些常用的清洗剂会损伤键合端子21，不利于键合端子21与后续正面键合的晶圆的连接性。另外，现有技术直接在形成于正面的键合端子21上临时键合承载基板10，并在移除承载基板10后利用正面的键合端子21与另外的晶圆键合，容易理解，键合端子21在键合承载基板10前和移除承载基板10后，容易长时间暴露于空气，这会导致键合端子表面形成难去除的氧化层22(参照图3)，进而影响键合质量。
[0031]以下结合附图和具体实施例对本专利技术的晶圆键合方法作进一步详细说明。根据下面的说明，本专利技术的优点和特征将更清本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆键合方法，其特征在于，包括：提供m个晶圆中的第n晶圆，所述第n晶圆的正面形成有相应的第n电路结构以及一保护层，所述第n电路结构包括被一正面介质层暴露的正面键合端子，所述保护层覆盖所述正面介质层和所述正面键合端子，m和n均为正整数，且m≥3，2≤n<m；在所述第n晶圆的正面临时键合一承载基板，并利用所述承载基板的支撑，在所述第n晶圆的背面制作导通结构，所述导通结构与所述第n电路结构电连接且包括被一背面介质层暴露的背面键合端子；在所述第n晶圆的背面键合第(n
‑
1)晶圆，所述第n晶圆的背面键合端子与所述第(n
‑
1)晶圆的电路电连接；移除所述承载基板，再去除所述保护层，露出所述第n晶圆的正面键合端子；以及，在所述第n晶圆的正面键合第(n+1)晶圆，其中所述第n晶圆的正面键合端子与所述第(n+1)晶圆的电路电连接。2.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述保护层为金属层。3.如权利要求2所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述第n晶圆的正面键合端子和覆盖所述正面键合端子的金属层通过同一沉积工艺形成。4.如权利要求3所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述正面键合端子和所述金属层均包括钴、钼、铝、铜和钨中的至少一种。5.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述第n晶圆与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛晓晨，
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：