[发明专利]晶圆直接键合方法

说明书

本发明公开了一种晶圆直接键合方法，包括步骤：步骤一、提供用于键合的第一和第二晶圆，在第一晶圆的边沿具有切割道；步骤二、进行预切割将第一晶圆的第一面边沿的切割道切除一定深度；步骤三、对第一和第二晶圆进行预处理；步骤四、对第一和第二晶圆进行预键合；步骤五、对第一和第二晶圆进行键合，在键合过程中会产生气体并排出键合面，通过步骤二中增加键合面间距减少第一晶圆的边沿处的键合波前的压差并防止过大的压差在第一晶圆的边沿处产生气泡。本发明能减少或消除键合后在晶圆边沿产生的气泡，且工艺简单，成本低。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种晶圆直接键合方法。

背景技术

在半导体制造中，通过将晶圆键合在一起能实现3维(3D)结构的器件，如在CMOS图像传感器(CIS)、MEMS运动传感器等工艺中会采用到晶圆键合。

在现有技术中，晶圆通常为硅衬底的晶圆，晶圆键合则包括直接键合(DirectBonding)即硅和硅的直接键合以及通过中间层的键合(Bonding with inter-layers)。

其中直接键合包括：热键合或称为熔融键合(Fusion Bonding)，阳极键合(AnodicBonding)。

通过中间层的键合则包括：金属键合(Metal Bonding)，玻璃溶液键合(GlassFrit Bonding)，粘性键合(Adhesive Bonding)。金属键合又包括共晶键合(EutecticBonding)，焊锡键合(Solder Bonding)和金属热压缩键合(Metal Thermo-CompressionBonding)。粘性键合包括紫外线固化键合(UV Cured polymer Bonding),热固化键合(Thermo Cured polymer Bonding)。

本发明主要涉及直接键合中的Fusion Bonding，在现有热键合的步骤包括：将经过预处理的晶圆，通过晶圆键合机，应用范德华力，先将晶圆预键合，之后，再通过一道后处理退火工艺，将晶圆键合起来。

退火为热退火，热退火过程中，能将预键合工艺形成在晶圆之间的键如氢键(-H)或羟基键(-OH)等转换为较强的共价键如硅-硅键，硅-氧-硅键，在退火过程中，会形成相应的氢气或水。共价键的键合力大，在键合过程中，键合力会以键合波的形式传播并最后实现对整个接触面的晶圆之间的键合。现有方法中，在晶圆的边沿区域容易形成气泡(Bubble)，这会影响键合效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种晶圆直接键合方法，能减少或消除键合后在晶圆边沿产生的气泡，且工艺简单，成本低。

为解决上述技术问题，本发明提供的晶圆直接键合方法包括如下步骤：

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、对所述第一晶圆和所述第二晶圆进行预键合。

步骤五、对所述第一晶圆和所述第二晶圆进行键合，在键合过程中会产生气体并排出键合面，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。