[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

本申请公开了一种半导体装置的制造方法，涉及半导体技术领域。所述方法包括：在顶部晶圆的底面和底部晶圆的顶面上形成水膜；在形成所述水膜后，将所述顶部晶圆的底面和所述底部晶圆的顶面贴合；将贴合后的所述顶部晶圆和所述底部晶圆置于真空环境下；执行热退火工艺，以使得所述顶部晶圆的底面和所述底部晶圆的顶面熔融键合。本申请可以减少键合后的晶圆之间存在的气隙。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体装置的制造方法。

背景技术

在背照式(BSI)图像传感器等半导体器件的制造工艺中，需要将顶部晶圆和底部晶圆熔融键合。

本申请的发明人发现：在将顶部晶圆和底部晶圆熔融键合后，上下两片晶圆的边缘区域之间存在较多的气隙(bubble voids)，这会影响图像传感器的性能。

发明内容

本申请的一个目的是减少键合后的晶圆的边缘之间存在的气隙。

根据本申请的一方面，提供了一种半导体装置的制造方法，包括：在顶部晶圆的底面和底部晶圆的顶面上形成水膜；在形成所述水膜后，将所述顶部晶圆的底面和所述底部晶圆的顶面贴合；将贴合后的所述顶部晶圆和所述底部晶圆置于真空环境下；执行热退火工艺，以使得所述顶部晶圆的底面和所述底部晶圆的顶面熔融键合。

在一个实施例中，所述真空环境下的压强为0.0001mBar-0.1mBar。

在一个实施例中，置于所述真空环境下停留的时间为0.5h-2h。

在一个实施例中，所述方法还包括：在形成所述水膜前，对所述顶部晶圆的底面和所述底部晶圆的顶面进行亲水性处理。

在一个实施例中，所述亲水性处理包括等离子体处理。

在一个实施例中，所述等离子体处理的处理条件包括：真空压强小于1mBar；处理时间为15s-90s；功率为50W-200W；处理气氛包括氮气。

在一个实施例中，所述在顶部晶圆的底面和底部晶圆的顶面上形成水膜包括：利用去离子水对旋转的所述顶部晶圆的底面和旋转的所述底部晶圆的顶面进行清洗，从而形成所述水膜。

在一个实施例中，所述清洗步骤的清洗条件包括：清洗时间为1min-5min；所述顶部晶圆和所述底部晶圆的旋转速率为1000转/分-3000转/分。

在一个实施例中，所述将所述顶部晶圆的底面和所述底部晶圆的顶面贴合包括：对所述顶部晶圆的顶面施加1N-3N的压力，以使得所述顶部晶圆的底面和所述底部晶圆的顶面通过分子间力吸引而贴合。

在一个实施例中，所述热退火工艺的条件包括：退火温度为300℃-500℃；退火时间为1h-3h；退火气氛包括氮气。

在一个实施例中，所述半导体装置包括背照式图像传感器。

本申请实施例通过将贴合后的顶部晶圆和底部晶圆置于真空环境下一段时间，之后再进行退火工艺，减少了键合后的顶部晶圆和底部晶圆的边缘之间存在的气隙。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征、方面及其优点将会变得清楚。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，其描述了本申请的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本申请的原理，在附图中：

图1是根据本申请一个实施例的半导体装置的制造方法的流程图；

图2是根据本申请另一个实施例的半导体装置的制造方法的流程图；

图3A示出了顶部晶圆和底部晶圆贴合的示意图；

图3B示出了将贴合后的顶部晶圆和底部晶圆置于真空环境的后的示意图。