[发明专利]晶圆直接键合方法

权利要求书

1.一种晶圆直接键合方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、提供用于键合的第一晶圆和第二晶圆，在所述第一晶圆上形成有多个芯片且在所述芯片之间具有切割道，在所述第一晶圆的边沿也具有切割道；所述第一晶圆的第一面和所述第二晶圆的第一面为对应的键合面；

步骤二、对所述第一晶圆进行预切割，所述预切割将所述第一晶圆的第一面边沿的切割道切除一定深度，用于增加后续键合过程中所述第一晶圆和所述第二晶圆的边沿区域的键合面间距；

步骤三、对所述第一晶圆和所述第二晶圆进行预处理；

步骤四、应用范德华力对所述第一晶圆和所述第二晶圆进行预键合，所述预键合形成的键包括氢键或羟基键，在所述预切割处也具有实现所述预键合的所述氢键或羟基键；

步骤五、对所述第一晶圆和所述第二晶圆进行键合，所述键合为采用热退火的直接键合，所述键合将所述氢键或羟基键转换为更强的共价键并形成由氢气或水组成的气体且气体会在键合过程中排出键合面，在所述预切割处也具有实现所述键合的所述共价键，键合力沿键合波由内向外传播；利用键合波前的压差会随着键合面间距增加而减少特征，通过步骤二中增加所述键合面间距减少所述第一晶圆的边沿处的所述键合波前的压差并防止过大的压差在所述第一晶圆的边沿处产生气泡。

2.如权利要求1所述的晶圆直接键合方法，其特征在于：所述预处理包括在所述第一晶圆的第一面或所述第二晶圆的第一面进行表面薄膜的生长和平坦化。

3.如权利要求2所述的晶圆直接键合方法，其特征在于：所述预处理还包括对所述第一晶圆或所述第二晶圆的翘曲度进行调整。

4.如权利要求2所述的晶圆直接键合方法，其特征在于：所述预处理还包括对所述第一晶圆或所述第二晶圆的第一面的表面薄膜的总厚度增加值进行调整。

5.如权利要求4所述的晶圆直接键合方法，其特征在于：所述预处理还包括对所述第一晶圆和所述第二晶圆进行表面颗粒清洗去除。

6.如权利要求5所述的晶圆直接键合方法，其特征在于：采用SC1或SC2对所述第一晶圆和所述第二晶圆进行表面颗粒清洗去除。

7.如权利要求1所述的晶圆直接键合方法，其特征在于：步骤四的所述预键合包括：

采用等离子体处理工艺对所述第一晶圆的第一面和所述第二晶圆的第一面进行激活处理，之后采用DIW或稀释氨水对所述第一晶圆和所述第二晶圆的表面进行清洗，以形成含有羟基的亲水性表面，在室温下将具有亲水性表面的所述第一晶圆的第一面和所述第二晶圆的第一面贴合在一起，实现对所述预键合。

8.如权利要求7所述的晶圆直接键合方法，其特征在于：步骤五的所述键合包括：

进行所述热退火将羟基转换为共价键并形成水排出；

所述键合的热退火温度150℃～650℃。

9.如权利要求1所述的晶圆直接键合方法，其特征在于：步骤四的所述预键合包括：

采用等离子体处理工艺对所述第一晶圆的第一面和所述第二晶圆的第一面进行激活处理，再用DIW或制程冷却水对所述第一晶圆和所述第二晶圆的表面进行清洗并形成亲水性表面，在室温下将具有水性表面的所述第一晶圆的第一面和所述第二晶圆的第一面贴合在一起，实现对所述预键合。

10.如权利要求9所述的晶圆直接键合方法，其特征在于：步骤五的所述键合包括：

进行所述热退火形成所述第一晶圆和所述第二晶圆材料的直接键合并形成H₂O排出或进入键合晶圆内部；

所述键合的退火温度150℃～650℃。

11.如权利要求1所述的晶圆直接键合方法，其特征在于：步骤四的所述预键合包括：

采用等离子体处理工艺和表面极性处理工艺对所述第一晶圆的第一面和所述第二晶圆的第一面进行处理。