一种键合结构的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种键合结构的制造方法。
【背景技术】
[0002]在3D集成电路封装、晶片面对面堆叠(F2F Stacking)、2.硅中介层(Interposer)等技术中，都会涉及到硅片与硅片的键合问题，目前最常用的是铜-铜的低温热压键合方式。
[0003]如图1及图2所示，目前现有技术中最常用的键合结构的制造方法如下:
[0004]分别在两片待处理晶圆11上做二氧化硅的沉积，形成二氧化硅层12 ;在二氧化硅层12上进行光刻和蚀刻，蚀刻深度与二氧化硅层12的厚度一致，得到多个深至待处理晶圆11表面的凹槽；在蚀刻的凹槽侧壁及底部沉积屏蔽层13和种子层14 ;在种子层14上电镀铜，作为键合金属；对作为键合金属的铜进行研磨，使用于键合的铜层15水平高度保持平整；清洗晶圆；将处理好的两片晶圆进行键合；再进行退火处理，以帮助增强键合的牢固性。
[0005]如图2所示为传统工艺的键合结构1，按制备顺序分别包括位于底部的待处理晶圆11，位于待处理晶圆11上的二氧化硅层12，二氧化硅层中蚀刻的凹槽内有屏蔽层13、种子层14和键合金属15。如图2所示，对两片晶圆进行键合处理，其中一片晶圆倒置于另一片晶圆的上方，两片晶圆的键合金属铜15相对放置，以金属互扩散形式实现铜-铜的键合。
[0006]在进行键合的过程中，需要在作为键合金属的铜电镀结束后对铜进行研磨，使铜在同一水平面上保持高度一致，便于将铜-铜键合到一起，如果高度不一致就很容易导致铜-铜断接，影响晶圆性能和良品率，可见研磨所导致的晶圆表面铜的平整度非常关键。
[0007]如图3所示，由于研磨制程的能力有限，很难保证研磨表面的绝对平整，很容易造成晶圆表面用于键合的铜15经研磨后高度上不一致，甚至会出现铜15残留导致短路的情况。为了解决铜15残留导致的短路问题，需要继续对短路部分的铜15进行研磨，如图4所示，短路部分的铜15被研磨掉，短路问题解决后，用于键合的铜15的高度出现了更大的落差。如图5所示，以这样的高度参差不齐的铜15进行键合时，就会出现比较长的铜15已经键合到一起，而部分比较短的铜15则无法键合到一起的情况，即使进行热压的工序，由于晶圆的层级结构比较密集，压力过小不易使芯片产生形变，间隙比较大的铜-铜仍不能键合到一起；压力过大可能直接使芯片破裂，晶圆性能无法得到保障，这极大影响键合的质量和产量。
[0008]这种受限于研磨制程能力的铜-铜键合的质量和产量低下问题是键合技术中比较常见的情况，也是半导体制造领域亟待解决的问题。
【发明内容】
[0009]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种键合结构的制造方法，用于解决现有技术中受限于研磨制程能力的铜-铜键合的质量和产量低下的问题。
[0010]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种键合结构的制造方法，所述键合结构的制造方法包括以下步骤:
[0011]步骤一、在待处理晶圆上形成第一氧化物层；
[0012]步骤二、在第一氧化物层上进行碳沉积，形成碳层；
[0013]步骤三、于所述碳层中蚀刻出贯穿所述碳层的多个沟槽；
[0014]步骤四、于所述碳层表面及各该沟槽内形成至少将各该沟槽填满的第二氧化物层；
[0015]步骤五、刻蚀所述第二氧化物层、碳层及第一氧化物层，以于待键合处形成直至所述待处理晶圆表面的多个凹槽；
[0016]步骤六、于各该凹槽形成键合金属层；
[0017]步骤七、去除所述碳层，以于所述第一氧化物层及第二氧化物层间形成多个空腔结构，构成形变层；
[0018]优选地，所述第一氧化物层和所述第二氧化物层的材料为二氧化硅。
[0019]优选地，所述碳层的厚度H设定为2000埃?10000埃。
[0020]优选地，所述键合金属层包括屏蔽层、种子层及键合金属；其中，所述屏蔽层制备于所述凹槽的侧壁及底部；所述种子层沉积于所述屏蔽层上；所述键合金属填充于所述种子层包裹的凹槽内，并高于所述第二氧化物层。
[0021]更优选地，所述键合金属为铜。
[0022]优选地，步骤七利用炭化器对晶圆进行高温处理，使所述碳层中的碳高温炭化释放。
[0023]优选地，所述空腔结构为长方体形状。
[0024]优选地，步骤四中还包括对所述第二氧化物层进行平坦化处理。
[0025]优选地，步骤六中还包括对所述键合金属层进行平坦化处理。
[0026]更优选地，采用研磨的方式实现平坦化处理。
[0027]如上所述，本发明的键合结构的制造方法，具有以下有益效果:通过特殊的工艺，在晶圆上制作出形变层，使得材料在压力下更容易发生延展，通过材料的延展来弥补铜研磨所带来的键合金属层高度不一致的问题，大大提高了键合的质量和产量。
【附图说明】
[0028]图1显示为现有技术中的键合结构制造方法的流程示意图。
[0029]图2显不为现有技术中的两片晶圆键合的横截面不意图。
[0030]图3及图4显示为现有技术中的晶圆经铜研磨后的示意图。
[0031]图5显示为现有技术中的两片晶圆经铜研磨后键合的横截面示意图。
[0032]图6显示为本发明中的键合结构的制造方法的流程示意图。
[0033]图7至图10为本发明中的键合结构的制造方法各步骤所呈现的横截面示意图。
[0034]图11显示为本发明中的键合结构的制造方法中两片晶圆键合的横截面示意图。
[0035]图12显示为本发明中的两片晶圆键合之前的示意图。
[0036]图13显不为本发明中的两片晶圆键合之后的不意图。
[0037]元件标号说明
[0038]I键合结构
[0039]11待处理晶圆
[0040]12二氧化硅层
[0041]13屏蔽层
[0042]14种子层
[0043]15铜
[0044]2键合结构
[0045]21待处理晶圆
[0046]22形变层
[0047]221第一氧化物层
[0048]222碳层
[0049]223第二氧化物层
[0050]23键合金属层
[0051]231屏蔽层
[0052]232种子层
[0053]233键合金属
[0054]H碳层的厚度
【具体实施方式】
[0055]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0056]请参阅图6至图13。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0057]本发明的键合结构的制造方法通过在目前的工艺流程中增加特殊的工艺来实现，如图6及图7所示，本发明的键合结构的制造方法包括如下步骤:
[0058]步骤一 S1、在待处理晶圆21上形成第一氧化物层221。
[0059]所述待处理晶圆21可以是任何需要键合的已制作器件或特殊结构的晶圆。在本实施中，所述第一氧化物层211为二氧化硅层，其通过如化学