一种基片的清洗方法和共晶键合方法与流程

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种基片的清洗方法和共晶键合方法。

背景技术：

在半导体器件的制造过程中，为了实现器件的小型化、多功能化、高性能化，常常需要把两个基片键合起来。特别是具有可动微结构的微机电系统(mems)器件，为了防止可动微结构的损伤，或者维持其环境气体压力稳定来保障器件功能的稳定，常常需要将微结构进行气密性封装，而且，这种封装的气密性需要长时间的稳定性。比如mems加速度传感器、陀螺仪以及压力计等器件，对封装的气密性有很高的要求。这种气密性封装常用基片键合技术来实现。

在各种基片键合技术之中，共晶键合可以实现较高的气密度和较好的气密度稳定性。同时，共晶键合往往具有键合温度较低、键合强度大的特点。比如，专利文献wo2006/101769提供了一个用alge共晶键合将mems器件和cmos基片键合密封的技术。该技术提供的铝(al)和锗(ge)的共晶键合不仅温度低(约450℃)，而且材料也是和cmos兼容的。同时，alge共晶还具有较好的导电性从而可以实现键合基片间的电连接。

在alge共晶键合中，一般先在两基片上分别形成al或ge的单层薄膜、或形成al和ge交替叠加的多层膜，再把薄膜加工成所需要的图形，然后把两个基片对准，加热到略高于alge共晶熔点的温度，其中，共晶熔点的温度约为430℃，加热的温度比如为430℃。在加热的同时，在两基片间加上一定的压力，使两基片紧密接触。虽然这时的基片温度远远低于纯ge的熔点938℃或纯al的熔点660℃，但是由于温度超过了alge的共晶熔点，al和ge就会在二者的界面处液化并互相扩散。互相扩散后，再把温度降到alge共晶熔点以下时，al和ge就会形成稳定的固态共晶。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

锗在室温下是稳定的，但也会在表面生成锗的氧化物薄膜，例如geo薄膜，并且geo也会逐渐变成geo2薄膜；另外，锗的表面吸附了水蒸气时，也会破坏氧化物薄膜的钝化性质，从而生成厚的氧化物膜。而锗的氧化物的熔点为(1115±4)℃，高于纯ge的熔点938℃，如果ge表面生成的氧化物过多就会对共晶熔点造成影响，导致有锗的氧化物的区域键合质量降低，从而影响键合的均匀性。

锗的氧化过程的反应方程式如下：

(1)锗被氧化为geo：2ge+o2＝2geo

(2)geo被氧化为geo2：2geo+o2＝2geo2

本申请实施例提供一种基片的清洗方法和共晶键合方法，使用四甲基氢氧化铵(tmah)的溶液对基片表面的锗材料图形进行清洗，由此，能够清除锗材料图形表面的锗的氧化物，从而提高共晶键合的质量，并且价格便宜且容易实现。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种种基片的清洗方法，包括：

使用四甲基氢氧化铵(tmah)的溶液对基片表面形成的第一图形进行清洗，其中，所述第一图形的材料为锗(ge)。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述四甲基氢氧化铵(tmah)的溶液为光刻胶的显影液。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，在所述四甲基氢氧化铵(tmah)的溶液中，四甲基氢氧化铵的质量百分比为2％-4％。

根据本申请实施例的另一个方面，提供一种共晶键合方法，包括：

使用四甲基氢氧化铵(tmah)的溶液对第一基片表面形成的第一图形进行清洗，其中，所述第一图形的材料为锗(ge)；以及

将所述第一基片表面形成的所述第一图形和第二基片表面形成的第二图形对置并接触，并对所述第一基片和所述第二基片施加压力和温度，使所述第一基片和所述第二基片通过所述第一图形和所述第二图形进行共晶键合，其中，所述第二图形的材料不同于所述第一图形的材料。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述第二图形的材料为铝(al)。

本申请的有益效果在于：使用四甲基氢氧化铵(tmah)的溶液对基片表面的锗材料图形进行清洗，由此，能够清除锗材料图形表面的锗的氧化物，从而提高共晶键合的质量，并且价格便宜且容易实现。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本申请实施例1的共晶键合方法的一个示意图；

图2是根据本实施例的键合方法键合后的键合界面被超声波扫描仪扫描后的示意图；

图3是未经过步骤101的处理而直接将第一基片和第二基片进行键合后键合界面被超声波扫描仪扫描的示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

在本申请各实施例的说明中，为描述方便，将平行于基片的表面的方向称为“横向”，将垂直于基片的表面的方向称为“纵向”，其中，各部件的“厚度”是指该部件在“纵向”的尺寸。

实施例1

本申请实施例提供一种共晶键合方法。图1是该共晶键合方法的一个示意图，如图1所示，该共晶键合方法包括：

步骤101、使用四甲基氢氧化铵(tmah)的溶液对第一基片表面形成的第一图形进行清洗，其中，该第一图形的材料为锗(ge)；以及

步骤102、将该第一基片表面形成的该第一图形和第二基片表面形成的第二图形相对设置并接触，并对第一基片和第二基片施加压力和温度，使第一基片和第二基片通过第一图形和第二图形进行共晶键合，其中，该第二图形的材料不同于该第一图形的材料。

在本实施例的步骤101中，使用四甲基氢氧化铵(tmah)的溶液对第一基片表面形成的第一图形进行清洗，例如可以是使用四甲基氢氧化铵(tmah)的溶液冲洗第一基片表面形成的第一图形，并进行甩干或氮气吹干等。

在本实施例的步骤101中，四甲基氢氧化铵(tmah)的溶液中有碱存在，第一图形表面的锗的氧化物能够与碱相互作用而生成锗酸盐，由此，第一图形表面的锗的氧化物转变为锗酸盐并被清除。

其中，锗的氧化物与碱相互作用而生成锗酸盐的反应方程式如下：

geo2+2oh^-＝geo3^2-+h2o

在本实施例中，四甲基氢氧化铵(tmah)的溶液可以是光刻胶的显影液。在一个实施方式中，该光刻胶的显影液中，四甲基氢氧化铵的质量百分比为2％-4％，例如，四甲基氢氧化铵的质量百分比为2.38％。

在本实施例中，含有四甲基氢氧化铵(tmah)的光刻胶显影液成本较低，并且能够对第一基片进行单片清洗，由此，能够以较低的成本对第一基片表面的锗材料的第一图形进行清洗。

与之相对，如果采用其它的溶液对第一基片表面的锗材料的第一图形进行清洗，例如采用半导体制造工艺中常用的1#清洗液(例如，1#清洗液为氨水、双氧水和水的混合液，即，nh4oh：h2o2：h2o＝1:1:5～1:1:7)进行清洗，成本较高且只能批量生产。

在本实施例中，通过步骤101，能够对第一基片表面形成的第一图形进行清洗，清除第一图形表面的氧化物，从而为步骤102进行共晶键合提供纯净的锗材料的表面。

在本实施例中，经过步骤101清洗后的第一基片也可以被应用于除了共晶键合之外的其它的场合。

在本实施例的步骤102中，将清洗后的第一基片表面的锗材料的第一图形和第二基片表面形成的第二图形对置并接触，并对第一基片和第二基片施加压力和温度，使第一基片和第二基片通过第一图形和第二图形进行共晶键合。

在本实施例中，第二图形的材料不同于第一图形的材料，由此，在第一图形和第二图形之间形成共晶，使得第一基片和第二基片之间形成共晶键合。

在一个实施方式中，该第二基片表面的第二图形的材料为铝(al)，由此，第一基片和第二基片形成铝(al)和锗(ge)的共晶键合。此外，本实施例可以不限于此，该第二图形的材料也可以是其它的不同于锗的材料。

在本实施例中，由于在步骤101中对第一基片的锗材料的第一图形进行了清洗，因而在步骤102中的键合质量较高。

图2是根据本实施例的键合方法键合后的键合界面被超声波扫描仪扫描后的示意图，图3是未经过步骤101的处理而直接将第一基片和第二基片进行键合后键合界面被超声波扫描仪扫描的示意图。

如图2所示，根据本实施例的键合方法键合后，al-ge共晶键合的键合界面均匀，键合质量较高。与之相对，如图3所示，未经过步骤101的处理而直接将第一基片和第二基片进行键合后，al-ge共晶键合的键合界面并不均匀，其中，区域1是al-ge共晶键合质量较好的区域，区域2是键合质量较差的区域。

根据本实施例，使用四甲基氢氧化铵(tmah)的溶液对基片表面的锗材料图形进行清洗，由此，能够清除锗材料图形表面的锗的氧化物，从而提高共晶键合的质量，并且价格便宜且容易实现。

以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。