[发明专利]晶圆键合的方法

说明书

技术领域

本发明涉及本发明涉及半导体领域，具体涉及一种晶圆键合的方法。

背景技术

晶圆级铜-铜键合（Wafer level Cu-Cu bonding）作为3D集成电路一项关键技术，在高端产品上的有重要的应用趋势。晶圆级铜-铜键合是一种晶圆间的互连技术，将多个晶圆相互对准键合，使得多个晶圆表面的铜互连露出晶圆表面的贴合端相互贴合，从而实现多个之间互连结构的电连接。晶圆级铜-铜键合工艺对铜互连贴合端的表面平整度要求非常高，要保证良好的接触，最终没有键合空隙（bonding interface）存在，一般要求铜互连的表面粗糙度小于10埃。

但是，实际晶圆键合时，晶圆贴合端表面粗糙度会超过30埃，这容易导致晶圆键合的质量变差。

因此如何使贴合端的表面粗糙度在键合之前维持在较低的水平，成为提高晶圆级铜-铜键合的质量的重要问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种晶圆键合的方法，提高贴合端表面的平整度，进而提高了晶圆键合工艺的质量，使多个晶圆之间能够良好的电连接。

为解决上述问题，本发明提供一种晶圆键合的方法，

提供多个晶圆；

在多个晶圆上形成层间介质层以及于位于层间介质层中的互连结构，多个晶圆上的互连结构的相对应，互连结构具有露出层间介质层表面的贴合端；

对多个晶圆上的所述贴合端进行清洗；

在多个晶圆上的层间介质层表面以及贴合端表面覆盖保护涂层；

去除所述保护涂层；

对多个晶圆进行键合工艺，使多个晶圆的互连结构的贴合端相互对准贴合。

可选的，在形成互连结构之后，对所述贴合端进行清洗之前，还包括：对所述层间介质层进行刻蚀，以使所述贴合端凸出于所述层间介质层表面。

可选的，对多个晶圆上的所述贴合端进行清洗的步骤包括：采用甲酸或柠檬酸对所述贴合端表面进行清洗。

可选的，覆盖所述保护涂层的步骤包括：在多个晶圆上的层间介质层表面以及贴合端表面旋涂溶解有聚碳酸亚丙酯材料的苯甲醚溶液，然后蒸发苯甲醚，在层间介质层表面以及贴合端表面形成聚碳酸亚丙酯薄膜，所述聚碳酸亚丙酯薄膜为保护涂层。

可选的，蒸发苯甲醚的步骤包括：蒸发苯甲醚的温度在70摄氏度到150摄氏度的范围内。

可选的，去除聚碳酸亚丙酯薄膜的保护涂层、对多个晶圆进行键合工艺，使多个晶圆的互连结构的贴合端相互对准贴合的步骤均在晶圆键合腔室中进行。

可选的，去除所述保护涂层的步骤包括：对所述多个晶圆进行热处理，以去除所述保护涂层。

可选的，对所述多个晶圆进行热处理的温度在200摄氏度到300摄氏度的范围内。

可选的，对多个晶圆进行键合工艺的步骤包括：将多个晶圆的的互连结构的贴合端相互对准，并加热到300摄氏度到500摄氏度的范围内，采用金属键合工艺，将多个晶圆的贴合端互相贴合。

可选的，所述层间介质层的材料包括氧化硅、氮化硅、光敏苯并环丁烯中的一种或多种，所述层间介质层为单层结构或叠层结构。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：在晶圆键合工艺之前，对晶圆中互连结构的贴合端进行清洗以去除氧化物等杂质，然后在晶圆中互连结构的贴合端表面覆盖保护涂层，使得贴合端在较长时间内不容易受氧化而形成粗糙的表面，在晶圆键合工艺前去除保护涂层，这样提高了贴合端表面的平整度，进而提高晶圆键合工艺的质量，使多个晶圆之间能够进行良好的电连接。

进一步，覆盖所述保护涂层的步骤包括：在多个晶圆上的层间介质层表面以及贴合端表面旋涂溶解有聚碳酸亚丙酯材料的苯甲醚溶液，然后蒸发苯甲醚，在层间介质层表面以及贴合端表面形成聚碳酸亚丙酯薄膜，所述聚碳酸亚丙酯薄膜为保护涂层。这样形成的聚碳酸亚丙酯薄膜能够紧密的覆盖在贴合端表面，使得贴合端表面完全与氧气隔绝，能够使贴合端平整的表面保持更长的时间，并且聚碳酸亚丙酯可以采用热处理的方式去除，聚碳酸亚丙酯薄膜经过加热生成二氧化碳和水，这样在去除聚碳酸亚丙酯薄膜的过程中对贴合端不会造成损伤，聚碳酸亚丙酯也可以被彻底的去除而不产生残留物。

进一步，去除所述聚碳酸亚丙酯薄膜、对多个晶圆进行键合工艺的步骤均在晶圆键合腔室中进行，这样在去除所述聚碳酸亚丙酯薄膜以后多个晶圆不会暴露在空气中，而是在密封的晶圆键合腔室中直接进行键合工艺，避免了晶圆上贴合端的接触外界空气发生氧化。

附图说明

图1是本发明晶圆键合的方法一实施例的流程图；