鍵合晶圓制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鍵合晶圓制作方法，包括如下步驟：提供第一晶圓和第二晶圓，并在所述第一晶圓的第一面與所述第二晶圓的第一面進行鍵合工藝形成鍵合晶圓；在所述鍵合晶圓的第二晶圓的第二面形成保護層；以及在所述鍵合晶圓的第二晶圓的第二面進行后續(xù)工藝，所述后續(xù)工藝包含采用等離子體的工藝。本發(fā)明所提供的鍵合晶圓制作方法通過在鍵合晶圓表面沉積氮化物或氮氧化物的保護層，防止后續(xù)工藝中鍵合晶圓上器件結(jié)構(gòu)受到的等離子體損傷。
【專利說明】
鍵合晶圓制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及半導體制造領(lǐng)域，特別設(shè)及一種鍵合晶圓制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 經(jīng)過半個世紀的高速發(fā)展，微電子技術(shù)和依托于微電子技術(shù)的信息技術(shù)已經(jīng)對人 類社會的發(fā)展產(chǎn)生了革命性的影響。然而，當今必須面對的問題是:傳統(tǒng)晶體管的物理極限 不斷逼近，更小特征尺寸的制造技術(shù)越來越困難，集成電路的功耗不斷增大，晶圓廠的投資 迅速攀升。在運種情況下，如何繼續(xù)保持微電子技術(shù)W摩爾定律所描述的速度持續(xù)發(fā)展，已 經(jīng)成為今天整個行業(yè)都在努力解決的問題。
[0003] =維集成電路的出現(xiàn)，為半導體和微電子技術(shù)的持續(xù)發(fā)展提供了一個新的技術(shù)解 決方案。所謂=維集成電路，廣義上是指將具有集成電路的晶圓經(jīng)過鍵合工藝形成鍵合晶 圓，通過穿透晶圓的=維結(jié)構(gòu)互連實現(xiàn)多層之間的電信號連接。=維集成電路能夠?qū)崿F(xiàn)更 小的忍片面積、更短的忍片間互連、更高的數(shù)據(jù)傳輸帶寬W及不同工藝技術(shù)的異質(zhì)集成，從 而大幅度降低忍片功耗，減小延時，提高性能，擴展功能，并為實現(xiàn)復雜功能的片上系統(tǒng) (SOC)提供可能。
[0004] 然而在形成鍵合晶圓的后續(xù)工藝中，比如娃通孔工藝（TSV)、焊盤形成（PAD formation)等，往往需要使用等離子體，導致鍵合晶圓中的器件容易受到等離子體損傷，影 響產(chǎn)品性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種鍵合晶圓制作方法，W解決現(xiàn)有的工藝中鍵合晶圓中 的器件受到等離子體損傷的問題。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鍵合晶圓制作方法，包括如下步驟:提供第 一晶圓和第二晶圓，并在所述第一晶圓的第一面與所述第二晶圓的第一面進行鍵合工藝形 成鍵合晶圓；在所述鍵合晶圓的第二晶圓的第二面形成保護層；W及在所述鍵合晶圓的第 二晶圓的第二面進行后續(xù)工藝，所述后續(xù)工藝包含采用等離子體的工藝。
[0007] 優(yōu)選的，在所述鍵合晶圓制作方法中，所述第一晶圓為載體晶圓，所述載體晶圓上 設(shè)置有電路結(jié)構(gòu)，所述第二晶圓為器件晶圓，所述器件晶圓上設(shè)置有器件結(jié)構(gòu)。
[000引優(yōu)選的，在所述鍵合晶圓制作方法中，所述鍵合工藝為共晶鍵合、金屬熱壓鍵合、 娃烙融鍵合W及聚合物粘合鍵合中的一種。
[0009] 優(yōu)選的，在所述鍵合晶圓制作方法中，在形成保護層之前，還包括:對所述鍵合晶 圓的第二晶圓的第二面進行減薄處理。
[0010] 優(yōu)選的，在所述鍵合晶圓制作方法中，所述減薄處理包括刻蝕減薄和/或化學機械 研磨，所述減薄處理所減薄的厚度為500um~800um。
[0011] 優(yōu)選的，在所述鍵合晶圓制作方法中，所述保護層為氮化娃或氮氧化娃。
[001 ^ 優(yōu)選的，在所述鍵合晶圓制作方法中，所述保護層的厚度為500A~撕OOiu
[0013] 優(yōu)選的，在所述鍵合晶圓制作方法中，所述保護層通過化學氣相沉積工藝形成，所 述化學氣相沉積工藝采用的溫度范圍為300°C~400°C。
[0014] 優(yōu)選的，在所述鍵合晶圓制作方法中，所述后續(xù)工藝包括娃通孔工藝(TSV)或焊盤 形成(PAD formation)。
[0015] 優(yōu)選的，在所述鍵合晶圓制作方法中，所述第一晶圓與所述第二晶圓中至少有一 個是已完成的鍵合晶圓。
[0016] 本發(fā)明所提供的鍵合晶圓制作方法可W應(yīng)用于不同的鍵合晶圓，通過在鍵合晶圓 表面沉積氮化物或氮氧化物，防止鍵合晶圓的器件結(jié)構(gòu)在后續(xù)工藝中受到等離子體的影 響，減少鍵合晶圓的器件結(jié)構(gòu)在后續(xù)工藝中受到的等離子體損傷，減少器件結(jié)構(gòu)的缺陷與 游離電荷，從而提升產(chǎn)品性能。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明實施例的鍵合晶圓制作方法的流程示意圖；
[0018] 圖2~圖6是本發(fā)明實施例的鍵合晶圓制作方法中鍵合晶圓的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 為了清楚，不描述實際實施例的全部特征，在下列描述中，不詳細描述公知的功能 和結(jié)構(gòu)，因為它們會使本發(fā)明由于不必要的細節(jié)而混亂。應(yīng)當認為在任何實際實施例的開 發(fā)中，必須做出大量實施細節(jié)W實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的 限制，由一個實施例改變?yōu)榱硪粋€實施例。另外，應(yīng)當認為運種開發(fā)工作可能是復雜和耗費 時間的，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。
[0020] 在下列段落中參照附圖具體地描述本發(fā)明，根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明 的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例， 僅用W方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0021] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鍵合晶圓制作方法，如圖1所示，包括如下 步驟：
[0022] SI:提供第一晶圓和第二晶圓，并在所述第一晶圓的第一面與所述第二晶圓的第 一面進行鍵合工藝形成鍵合晶圓；
[0023] S2:在所述鍵合晶圓的第二晶圓的第二面形成保護層；W及
[0024] S3:在所述鍵合晶圓的第二晶圓的第二面進行后續(xù)工藝，所述后續(xù)工藝包含采用 等離子體的工藝。
[0025] 下面參考圖1所示步驟結(jié)合鍵合晶圓的剖面示意圖更詳細的介紹本實施例的鍵合 晶圓制作方法。
[0026] 如圖2所示，首先，提供第一晶圓10,本實施例中，所述第一晶圓10為載體晶圓，所 述載體晶圓上設(shè)置有電路結(jié)構(gòu)11，所述電路結(jié)構(gòu)11包括組合邏輯電路、時序邏輯電路，通過 所述電路結(jié)構(gòu)11為晶圓的鍵合提供連接載體。
[0027] 如圖3所示，接著，提供第二晶圓20,本實施例中，所述第二晶圓20為器件晶圓，所 述器件晶圓上設(shè)置有與所述電路結(jié)構(gòu)11對應(yīng)的器件結(jié)構(gòu)21，所述器件結(jié)構(gòu)21包括微機電系 統(tǒng)(MEMS)、存儲器(Memory)和感應(yīng)器(Sensor)等，所述器件結(jié)構(gòu)具有微系統(tǒng)、存儲、傳感器 等功能。
[0028] 如圖4所示，接著，在所述第一晶圓10的第一面與所述第二晶圓20的第一面進行鍵 合工藝形成鍵合晶圓，鍵合晶圓能夠提高忍片的功能且不受單個忍片制造工藝的限制，還 能縮短功能忍片之間的金屬互連，W有效地減小發(fā)熱、功耗、延遲等性能，所述鍵合工藝為 共晶鍵合、金屬熱壓鍵合、娃烙融鍵合W及聚合物粘合鍵合中的一種。
[0029] 如圖5所示，接著，在所述第二晶圓20的第二面形成保護層30,優(yōu)選的，采用化學氣 相沉積工藝。所述保護層30優(yōu)選為氮化物或氮氧化物，例如氮化娃或氮氧化娃，氮化娃和氮 氧化娃具有較好的隔絕等離子體電荷、水氣等的能力，通過所述保護層30防止后續(xù)工藝中 第二晶圓20的器件結(jié)構(gòu)受到等離子損傷。優(yōu)選的，所述保護層30的厚度為500A~3000/1， 通過所述厚度的保護層能很好的隔離等離子體從而起到保護所述器件結(jié)構(gòu)的作用，所述保 護層30的厚度越厚其隔離等離子體的能力越強，但是會增加工藝的難度，所述保護層30的 厚度太低則起不到足夠的保護作用，可W根據(jù)需要進行設(shè)置，所述化學氣相沉積工藝沉積 所述保護層30采用的溫度范圍為300°C~400°C，實驗發(fā)現(xiàn)，在此溫度區(qū)間內(nèi)效果較佳。
[0030] 接著，進行后續(xù)工藝，所述后續(xù)工藝包含采用等離子體的工藝，例如采用等離子體 的工藝的娃通孔工藝(TSV)或焊盤形成(PAD formation)，通常需要進行高能量等離子體的 干法蝕刻，如圖6所示，在本實施例中，通過娃通孔工藝形成所需要的通孔結(jié)構(gòu)40,所述通孔 結(jié)構(gòu)40將所述電路結(jié)構(gòu)11和所述器件結(jié)構(gòu)21電連接，通過所述娃通孔工藝實現(xiàn)鍵合晶圓內(nèi) 的垂直互連。
[0031] 較佳方案中，在晶圓之間完成鍵合工藝之后，對所述鍵合晶圓的第二晶圓20的第 二面進行減薄處理，包括對所述鍵合晶圓的第二晶圓20的第二面進行的刻蝕和/或化學機 械研磨，使所述鍵合晶圓降低厚度或使其表面達到后續(xù)工藝的平坦度，所述減薄處理所減 薄的厚度為500皿~800皿，從而達到晶圓平坦度W及厚度的要求。
[0032] 優(yōu)選的，所述第一晶圓10與所述第二晶圓20中至少有一個是已完成的鍵合晶圓， 也就是說，本發(fā)明公開的鍵合晶圓制作方法還包括依次鍵合的第=晶圓至第N晶圓，即第一 晶圓和/或第二晶圓為已完成的鍵合晶圓，再進一步進行鍵合形成更復雜的結(jié)構(gòu)，在不同晶 圓之間通過共晶鍵合或聚合物粘合鍵合的方式形成鍵合晶圓，從而實現(xiàn)更為復雜的功能， 提高形成的鍵合晶圓的性能，然后通過在鍵合晶圓表面形成保護膜減少后續(xù)工藝中受到的 等離子體損傷。
[0033] 本發(fā)明所提供的鍵合晶圓制作方法可W應(yīng)用于不同的鍵合晶圓，通過在鍵合晶圓 表面沉積氮化物或氮氧化物，防止鍵合晶圓的器件結(jié)構(gòu)在后續(xù)工藝中受到等離子體的影 響，減少鍵合晶圓的器件結(jié)構(gòu)在后續(xù)工藝中受到的等離子體損傷，減少器件結(jié)構(gòu)的缺陷與 游離電荷，從而提升產(chǎn)品性能。
[0034] 上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā) 明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述掲示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護 范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種鍵合晶圓制作方法，其特征在于，包括如下步驟： 提供第一晶圓和第二晶圓，并在所述第一晶圓的第一面與所述第二晶圓的第一面進行 鍵合工藝形成鍵合晶圓； 在所述鍵合晶圓的第二晶圓的第二面形成保護層；W及在所述鍵合晶圓的第二晶圓的 第二面進行后續(xù)工藝，所述后續(xù)工藝包含采用等離子體的工藝。2. 如權(quán)利要求1所述的鍵合晶圓制作方法，其特征在于，所述第一晶圓為載體晶圓，所 述載體晶圓上設(shè)置有電路結(jié)構(gòu)，所述第二晶圓為器件晶圓，所述器件晶圓上設(shè)置有器件結(jié) 構(gòu)。3. 如權(quán)利要求1所述的鍵合晶圓制作方法，其特征在于，所述鍵合工藝為共晶鍵合、金 屬熱壓鍵合、娃烙融鍵合W及聚合物粘合鍵合中的一種。4. 如權(quán)利要求1所述的鍵合晶圓制作方法，其特征在于，在形成保護層之前，還包括:對 所述鍵合晶圓的第二晶圓的第二面進行減薄處理。5. 如權(quán)利要求4所述的鍵合晶圓制作方法，其特征在于，所述減薄處理包括刻蝕減薄 和/或化學機械研磨，所述減薄處理所減薄的厚度為500um~800um。6. 如權(quán)利要求1所述的鍵合晶圓制作方法，其特征在于，所述保護層為氮化娃或氮氧化 娃。7. 如權(quán)利要求1所述的鍵合晶圓制作方法，其特征在于，所述保護層的厚度為 沸獻~3々00A。8. 如權(quán)利要求1所述的鍵合晶圓制作方法，其特征在于，所述保護層通過化學氣相沉積 工藝形成，所述化學氣相沉積工藝采用的溫度范圍為300°C~400°C。9. 如權(quán)利要求1所述的鍵合晶圓制作方法，其特征在于，所述后續(xù)工藝包括娃通孔工藝 或焊盤形成。10. 如權(quán)利要求1所述的鍵合晶圓制作方法，其特征在于，所述第一晶圓與所述第二晶 圓中至少有一個是已完成的鍵合晶圓。
【文檔編號】B81C3/00GK106098535SQ201610545388
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月12日
【發(fā)明人】鄒文, 胡勝, 王喜龍
【申請人】武漢新芯集成電路制造有限公司