[发明专利]晶圆键合方法

说明书

提供一种晶圆键合方法，包括：提供第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆包括第一键合面，所述第二晶圆包括第二键合面；在所述第一键合面上形成第一互连层；在所述第一互连层表面形成第二互连层，所述第一互连层位于所述第一键合面和第二互连层之间；在所述第二键合面上形成第三互连层；使所述第三互连层和第二互连层相互贴合，且所述第三互连层位于第二互连层与第二晶圆之间；使所述第三互连层和第二互连层相互贴合之后，对所述第二互连层和第三互连层进行键合处理，使所述第三互连层与第二互连层反应，形成互连部，所述键合处理的温度小于第三互连层与第一互连层的共晶温度。所述晶圆键合方法能够有效控制第一键合面和第二键合面之间的间距。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆键合方法。

背景技术

晶圆键合技术是指将两片晶圆互相结合，并使表面原子相互反应产生共价键，使两表面间的键合能(Bonding Energy)达到一定强度，而使这两晶圆片结为一体。

随着MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统)技术的不断发展及其在工业、汽车、医疗、军事等各个领域的巨大市场需求量，对MEMS器件的集成化提出更高的要求。晶圆键合成为MEMS技术发展和实用化的关键技术。由于MEMS晶圆表面的平整度和光洁度达不到硅-硅直接键合的要求，因此需要一种对晶圆表面要求不高、键合处理的温度低且键合强度高的键合技术。

共晶键合是采用金属作为过渡层从而实现硅-硅键合的一种间接键合手段。共晶键合具有以下优点，使其成为MEMS晶圆键合的关键技术：由于MEMS晶圆采用半成熟的半导体工艺，界面易于形成欧姆接触，寄生参数小，键合处理的温度较低，残余应力小，图形化容易实现且精度较大。

然而现有的共晶键合技术不容易控制晶圆之间的间距。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种晶圆键合方法，能够精确控制晶圆之间的间距。

为解决上述问题，本发明提供一种晶圆键合方法，包括：提供第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆包括第一键合面，所述第二晶圆包括第二键合面；在所述第一键合面上形成第一互连层；在所述第一互连层表面形成第二互连层，所述第一互连层位于所述第一键合面和第二互连层之间；在所述第二键合面上形成第三互连层，所述第三互连层与第二互连层的共晶温度小于所述第三互连层与第一互连层的共晶温度；使所述第三互连层和第二互连层相互贴合，且所述第三互连层位于第二互连层与第二晶圆之间；使所述第三互连层和第二互连层相互贴合之后，对所述第二互连层和第三互连层进行键合处理，使所述第三互连层与第二互连层反应，形成互连部，所述键合处理的温度小于第三互连层与第一互连层的共晶温度。

可选的，所述第一互连层的材料包括硅或硅锗中的一种或两种组合；所述第二互连层的材料包括锗；所述第三互连层的材料为铝或金。

可选的，所述第一互连层的材料为硅锗，且沿自所述第二互连层至所述第一晶圆的方向上，所述第一互连层中硅的含量逐渐增加。

可选的，形成所述第一互连层和第二互连层的工艺包括化学气相沉积工艺；形成所述第一互连层的反应气体包括硅源气体和锗源气体，所述硅源气体包括：Si₂H₆、SiH₄或二氯甲硅烷中的一种或多种组合，所述锗源气体包括GeH₄；形成所述第一互连层的工艺参数包括：所述硅源气体的流量为100sccm～300sccm，所述锗源气体的流量为100sccm～400sccm；形成所述第二互连层的反应气体包括GeH₄；形成所述第二互连层的工艺参数包括：反应气体流量为300sccm～500sccm。

可选的，所述第一互连层的材料为硅锗，所述第三互连层的材料为铝；所述键合处理的工艺参数包括：键合处理的温度为415℃～424℃；压力为10KN～60KN；