[发明专利]晶圆键合方法、晶圆键合结构及调整晶圆变形量的方法

说明书

本发明涉及一种晶圆键合方法、晶圆键合结构及调整晶圆变形量的方法。晶圆键合方法包括：提供第一晶圆和第二晶圆，其中第一晶圆被施加预设压力时的变形量大于第二晶圆；在第一晶圆的背面形成至少一个张应力层和至少一个拉应力层，以调节第一晶圆被施加预设压力时的变形量至与第二晶圆相等；以及键合第一晶圆和第二晶圆。此晶圆键合方法可以提高键合的对准度。

技术领域

本发明主要涉及半导体制造方法，尤其涉及一种晶圆键合方法、晶圆键合结构及调整晶圆变形量的方法。

背景技术

随着电子产业的发展，芯片的功能越来越复杂，尺寸越来越小，适应该需求的新的半导体技术不断涌现，如晶圆级封装、3D芯片堆叠、3D器件、绝缘体上硅晶圆等等，这些技术的发展驱动了晶圆键合技术的发展。

晶圆键合是通过晶圆界面处的原子在外界能量的作用下，通过范德华力、分子力甚至原子力使晶圆键合成为一体的技术。现有的晶圆键合工艺有许多种，其中直接晶圆键合因不需要粘结剂、在常压下进行、耐高温、具有较高的产出而被广泛应用。晶圆键合中，上、下晶圆通常需要建立导线之间的连接，以在两个或更多个晶圆上实现完整的器件。可以理解，上、下晶圆之间对准的程度是晶圆键合一个非常重要的参数。

目前业界使用键合标记(bonding mark)的对准来实现晶圆间导线的对准。现有的键合工艺主要用于结构差别不明显的晶圆之间的键合，晶圆对准的准确度基本是令人满意的。然而发现当两个晶圆经过不同的工艺后具有不同的结构后，进行键合时就会有明显的错位，严重时两片晶圆键合后报废。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种晶圆键合方法，可以提高键合时的对准度。

本发明还提供一种晶圆键合结构，具有更高的对准度。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种晶圆键合方法，包括以下步骤：提供第一晶圆和第二晶圆，其中所述第一晶圆被施加预设压力时的变形量大于所述第二晶圆；在所述第一晶圆的背面形成至少一个张应力层和至少一个拉应力层，以调节所述第一晶圆被施加预设压力时的变形量至与所述第二晶圆相等；以及键合所述第一晶圆和第二晶圆。

在本发明的一实施例中，所提供的所述第一晶圆的厚度小于所述第二晶圆。

在本发明的一实施例中，在所述第一晶圆的背面形成至少一个张应力层和至少一个拉应力层的所述步骤包括：交替形成所述至少一个张应力层和所述至少一个拉应力层于所述第一晶圆的背面。

在本发明的一实施例中，在所述第一晶圆的背面形成至少一个张应力层和至少一个拉应力层的所述步骤包括：依次形成所述至少一个张应力层和所述至少一个拉应力层于所述第一晶圆的背面。

在本发明的一实施例中，形成所述至少一个张应力层和所述至少一个拉应力层后，所述第一晶圆在自然状态下是平整的。

在本发明的一实施例中，在所述第一晶圆的背面形成至少一个张应力层和至少一个拉应力层的所述步骤包括：控制所述至少一个张应力层和至少一个拉应力层的厚度比例，使得所述第一晶圆在自然状态下是平整的。

在本发明的一实施例中，形成所述至少一个张应力层和所述至少一个拉应力层后，所述第一晶圆在自然状态下是不平整的，所述方法还包括，将所述第一晶圆调整为在自然状态下是平整的。

在本发明的一实施例中，所述至少一个张应力层的材料为氧化硅或掺氮的氧化硅。

在本发明的一实施例中，所述至少一个拉应力层的材料为氮化硅或掺氧的氮化硅。

在本发明的一实施例中，所述至少一个张应力层之一接触所述第一晶圆的背面。

在本发明的一实施例中，键合所述第一晶圆和第二晶圆的方法为直接晶圆键合。