键合晶圆的制备方法与流程

专利2026-05-07  3


本发明涉及半导体,尤其涉及一种键合晶圆的制备方法。


背景技术:

1、绝缘层上硅(soi,silicon on insulator)技术目前已成为多数电子材料领域的主流产品之一,随着新能源汽车的高速发展,车规级的soi晶圆车载芯片的集成度逐渐提高,因此市场上对于高均匀性soi晶圆的需求愈来愈高,如何进一步提高soi晶圆的均匀性成为当下发展的一个重要趋势。

2、在soi晶圆的制备技术中,两个晶圆被绝缘埋氧层隔离,可以有效地减少寄生电容,提高器件的速度,并降低功耗。其中公知的一种方法是将两个氧化后的晶圆直接亲水键合,然后通过研磨抛光来减薄顶层晶圆至所需厚度。该技术可以避免simox(separationbyimplanted oxygen,注氧隔离技术)工艺中面临的注入损伤、顶部硅薄膜厚度不足等问题。

3、键合力弱的soi晶圆在后道工艺中会在键合界面出现空隙,会导致光刻时出现过刻蚀问题,严重时会出现晶圆脱落问题,从而影响器件的制造和性能。为了获得强键合的soi晶圆,通常通过键合前表面处理来实现,提高键合力通常通过键合前工艺优化和键合后热处理来实现,然而工艺的调整常会引发其它问题。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种键合晶圆的制备方法,提高器件晶圆和支撑晶圆的键合强度,防止器件晶圆和支撑晶圆的键合面产生空隙。

2、为了达到上述目的,本发明提供了一种键合晶圆的制备方法,包括:

3、提供第一晶棒,对所述第一晶棒执行第一倾斜切割工艺以制备器件晶圆,所述第一倾斜切割工艺的斜切角度为所述第一晶棒的生长面与所述第一倾斜切割工艺的斜切面的夹角;

4、提供第二晶棒,对所述第二晶棒执行第二倾斜切割工艺以制备支撑晶圆,所述第二倾斜切割工艺的斜切角度为所述第二晶棒的生长面与所述第二倾斜切割工艺的斜切面的夹角,所述第二倾斜切割工艺的斜切角度大于所述第一倾斜切割工艺的斜切角度;

5、对所述器件晶圆和所述支撑晶圆执行热氧化工艺,以在所述器件晶圆和所述支撑晶圆的表面分别形成第一氧化层和第二氧化层;以及,

6、将所述器件晶圆和所述支撑晶圆键合形成键合晶圆,所述器件晶圆和所述支撑晶圆的键合面之间的第一氧化层和第二氧化层形成绝缘埋氧层。

7、可选的,所述第一倾斜切割工艺的斜切角度小于或等于0.3度。

8、可选的,所述第二倾斜切割工艺的斜切角度为0.5度~1度。

9、可选的,所述器件晶圆和所述支撑晶圆的厚度为500μm~800μm。

10、可选的,所述第一氧化层的厚度小于0.3μm。

11、可选的,所述绝缘埋氧层的厚度为0.1μm~3μm。

12、可选的,采用亲水键合方式将所述器件晶圆和所述支撑晶圆键合。

13、可选的,在执行所述热氧化工艺后,所述器件晶圆表面的第一氧化层的表面和所述支撑晶圆表面的第二氧化层的表面均具有原子台阶。

14、可选的,所述支撑晶圆表面的第二氧化层的表面的原子台阶数量大于所述器件晶圆表面的第一氧化层的表面的原子台阶数量。

15、可选的,d=0.272/tanθ,d为所述器件晶圆表面的第一氧化层的表面的原子台阶的宽度或所述支撑晶圆表面的第二氧化层的表面的原子台阶的宽度,且d的单位为nm;θ为所述第一倾斜切割工艺的斜切角度或所述第二倾斜切割工艺的斜切角度。

16、在本发明提供的键合晶圆的制备方法中,提供第一晶棒,对第一晶棒执行第一倾斜切割工艺以制备器件晶圆,第一倾斜切割工艺的斜切角度为第一晶棒的生长面与第一倾斜切割工艺的斜切面的夹角;提供第二晶棒,对第二晶棒执行第二倾斜切割工艺以制备支撑晶圆,第二倾斜切割工艺的斜切角度为第二晶棒的生长面与第二倾斜切割工艺的斜切面的夹角,第二倾斜切割工艺的斜切角度大于第一倾斜切割工艺的斜切角度;对器件晶圆和支撑晶圆执行热氧化工艺,以在器件晶圆和支撑晶圆的表面分别形成第一氧化层和第二氧化层;将器件晶圆和支撑晶圆键合形成键合晶圆,器件晶圆和支撑晶圆的键合面之间的第一氧化层和第二氧化层形成绝缘埋氧层。本发明通过控制第二倾斜切割工艺的斜切角度大于第一倾斜切割工艺的斜切角度,在热氧化工艺后,能够提高键合时第二氧化层的表面吸附的活性基团的位点密度,从而提高器件晶圆和支撑晶圆的键合强度,防止器件晶圆和支撑晶圆的键合面产生空隙。



技术特征:

1.一种键合晶圆的制备方法,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的键合晶圆的制备方法,其特征在于,所述第一倾斜切割工艺的斜切角度小于或等于0.3度。

3.如权利要求1或2所述的键合晶圆的制备方法,其特征在于,所述第二倾斜切割工艺的斜切角度为0.5度~1度。

4.如权利要求1所述的键合晶圆的制备方法,其特征在于,所述器件晶圆和所述支撑晶圆的厚度为500μm~800μm。

5.如权利要求1所述的键合晶圆的制备方法,其特征在于,所述第一氧化层的厚度小于0.3μm。

6.如权利要求5所述的键合晶圆的制备方法,其特征在于,所述绝缘埋氧层的厚度为0.1μm~3μm。

7.如权利要求1所述的键合晶圆的制备方法,其特征在于,采用亲水键合方式将所述器件晶圆和所述支撑晶圆键合。

8.如权利要求1所述的键合晶圆的制备方法,其特征在于,在执行所述热氧化工艺后,所述器件晶圆表面的第一氧化层的表面和所述支撑晶圆表面的第二氧化层的表面均具有原子台阶。

9.如权利要求8所述的键合晶圆的制备方法,其特征在于,所述支撑晶圆表面的第二氧化层的表面的原子台阶数量大于所述器件晶圆表面的第一氧化层的表面的原子台阶数量。

10.如权利要求8所述的键合晶圆的制备方法,其特征在于,d=0.272/tanθ,d为所述器件晶圆表面的第一氧化层的表面的原子台阶的宽度或所述支撑晶圆表面的第二氧化层的表面的原子台阶的宽度,且d的单位为nm;θ为所述第一倾斜切割工艺的斜切角度或所述第二倾斜切割工艺的斜切角度。


技术总结
本发明提供了一种键合晶圆的制备方法,包括:提供第一晶棒,对第一晶棒执行第一倾斜切割工艺以制备器件晶圆,第一倾斜切割工艺的斜切角度为第一晶棒的生长面与第一倾斜切割工艺的斜切面的夹角;提供第二晶棒,对第二晶棒执行第二倾斜切割工艺以制备支撑晶圆,第二倾斜切割工艺的斜切角度为第二晶棒的生长面与第二倾斜切割工艺的斜切面的夹角,第二倾斜切割工艺的斜切角度大于第一倾斜切割工艺的斜切角度;对器件晶圆和支撑晶圆执行热氧化工艺,以在器件晶圆和支撑晶圆的表面分别形成第一氧化层和第二氧化层;将器件晶圆和支撑晶圆键合形成键合晶圆。本发明能够提高器件晶圆和支撑晶圆的键合强度。

技术研发人员:汪子文,李名浩,史晨雨,魏星,李炜
受保护的技术使用者:上海新傲芯翼科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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