[实用新型]一种键合晶圆的结构

说明书

本实用新型公开了一种键合晶圆的结构，主要解决现有技术键合强度低以及键合的空隙率高的技术问题。该键合晶圆的结构为包括第一晶圆和第二晶圆，所述第二晶圆位于第一晶圆的上方，所述第一晶圆与第二晶圆之间设置有中间层，所述中间层包括气体通道和三氧化二铝层，所述气体通道设置在三氧化二铝层内，且气体通道横向贯穿三氧化二铝层的技术方案，该键合晶圆的结构，实现了晶圆之间空隙小、键合强度高，以及基于SOI结构制造的器件散热性好；能够用于晶圆的低温键合。

技术领域

本实用新型涉及晶圆键合技术领域，特别涉及到一种键合晶圆的结构。

背景技术

随着集成电路的发展，晶圆键合被证明是一种直接有效的组装、加工、制造基底材料的方法，并且在半导体领域、微电子领域、MEMS以及光电器件的制造领域得到了广泛的应用，特别是低温直接键合的方式在绝缘硅(SOI)制造工艺中得到了更加深入的体现。

晶圆键合是指两个表面平整洁净的晶圆在一定条件下可以通过表面的化学键互相连接起来。晶圆键合具有半导体工艺的兼容性和灵活性，在键合过程中一般采用BCB(苯并环丁烯)为键合介质材料，这种键合材料的存在散热性差的缺点，因此键合界面处会产生较多气泡，导致键合强度低的键合键合质量问题；这些键合质量问题容易产生引起光耦合散射或损失的界面空隙。因此现有的晶圆键合技术中仍然存在空隙率高以及键合强度低的问题。

研究中表明Al2O3的散热性质和扩散阻挡层性质是优异的。因此，对于粘合以及3D集成电路应用而言，Al2O3的众多优点正在越来越受欢迎。已经在硅上的III-V绝缘体上绝缘体(SOI)结构中证明了使用原子层沉积(AlD)Al2O3，以在In0.53Ga0.47As-OI和Al2O3掩埋氧化物的底界面处获得优异的性能。

然而，键合质量仍然受到可能引起光耦合散射或损失的界面空隙的限制。这些空隙是由界面聚合反应产生的气体副产物(主要由H2和H2O分子组成)在残余键合界面已经研究了几种方法来抑制界面空隙密度。有研究表明InP-on-SOI在结合中使用垂直排气通道(VOC)，以将气体副产物吸收并扩散到多孔埋入的SiO2层中。虽然已经实现了无空隙的粘合，但是发现这些吸收的气体在高温后粘合过程中会导致严重的膜分层。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中存在的空隙率高以及键合强度低的技术问题，提供一种新的键合晶圆的结构，该技术具有降低空隙率以及提高键合强度的技术特点。

为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：

一种键合晶圆的结构，包括第一晶圆和第二晶圆，所述第二晶圆位于第一晶圆的上方，所述第一晶圆与第二晶圆之间设置有中间层，所述中间层包括气体通道和三氧化二铝层，所述气体通道设置在三氧化二铝层内，且气体通道横向贯穿三氧化二铝层。

进一步的：所述气体通道为三氧化二铝层经过混合气体刻蚀形成的等间距气体通道。

进一步的：所述等间距气体通道为凹槽状通道。

本实用新型的有益效果：

效果一，三氧化二铝具有较好的散热性质和扩散阻挡层性质，在键合晶圆平面内刻蚀形成气体通道以及金属铝自然氧化成为三氧化二铝同时进行，达到较高的键合强度以及使得键合晶圆具有较好的散热性；另一方面，键合晶圆平面内气体通道可以有效的排除气体，使得键合晶圆内的气泡减少，空隙率降低。