一种提高金属键合强度的方法

1.本发明属于半导体微纳加工制造技术领域，具体涉及一种提高金属键合强度的方法。背景技术：2.随着集成电路的发展，晶圆键合被证明是一种直接有效的组装、加工、制造基底材料的方法，并且在半导体领域、微电子领域、mems以及光电器件的制造领域得到了广泛的应用。晶圆键合是指两个表面平整洁净的晶圆在一定的条件下可以通过表面的化学键互相连接起来。晶圆键合的原理是通过晶圆界面处的原子在外界能量的作用下，通过范德华力、分子力甚至原子力使晶圆键合成为一体的技术。现有圆晶键合工艺手段可分为四大类：粘结剂和阳极键合、直接晶圆键合、金属键合、混合金属介质键合。其中直接晶圆键合技术由于适用于各种不同晶向的材料，且温度适用范围大，单位时间产出较高，且一般能保证一定的键合强度，因此应用范围广泛。3.现有技术中，根据金属种类采用同种键合条件(如温度、压力、时间等)，对于尺寸较大的产品，键合面积也较大，在同等键合压力情况下，键合强度较弱。技术实现要素：4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改变金属的直接键合接触面积，提高金属键合强度的方法。5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：6.一种提高金属键合强度的方法，包括以下步骤：7.(1)在晶圆表面沉积的牺牲层上或晶圆的表面涂覆光刻胶；8.(2)曝光、显影；9.(3)湿法腐蚀去牺牲层或刻蚀晶圆；10.(4)湿法腐蚀去光刻胶；11.(5)再次匀胶、曝光、显影；12.(6)沉积金属层；13.(7)湿法腐蚀去光刻胶；14.(8)在2000mbar-8000mbar压力条件下，键合温度230℃-450℃，保持1h-4h进行金属键合。15.进一步地，步骤(1)，在晶圆表面采用pecvd沉积牺牲层，所述牺牲层的沉积材料为二氧化硅、金属铝、金属铬和金属钛中的一种。16.较佳地，步骤(1)，所述牺牲层的厚度为500nm-3μm。17.优选地，步骤(1)，所述牺牲层的沉积材料为二氧化硅，厚度为1μm。18.进一步地，步骤(1)，所述光刻胶为正性光刻胶，采用匀胶机涂覆光刻胶，匀胶厚度为3μm-15μm。19.进一步地，用光刻机进行曝光，曝光图形确保将原图形小型化，并保证具有连贯性；将原图形小型化的过程确保键合面积≥40％原图形的总面积，因为键合面积过小，键合强度反而也会减小。20.较佳地，步骤(2)，所述曝光图形为长条形、小方形、三角形和波浪形中的一种。21.进一步地，步骤(3)，湿法刻蚀晶圆的深度为500nm-3μm。22.较佳地，步骤(3)，湿法刻蚀晶圆的深度为1μm。23.进一步地，步骤(4)，沉积金属层采用的设备为蒸发镀膜机或磁控溅射机；步骤(8)，金属键合采用的设备为真空晶圆键合机。24.与现有技术相比，本发明通过预处理金属接触层，改变金属直接键合的接触面积，在同等的键合条件下，达到提高键合强度的效果。附图说明25.图1现有技术的金属键合截面示意图；26.图2本发明的金属键合截面示意图。具体实施方式27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下则结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。28.本文中所用的术语“包含”、“包括”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。29.当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或者优选值与任何范围下限或优选值的任意一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外地说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。30.下述实施例中的方法，如没有特别说明，均为本领域的常规型号或者方法。下面结合本发明的具体实施例做详细说明。31.实施例132.一种晶圆键合的方法，包括以下步骤：33.(1)采用pecvd在晶圆表面沉积厚度为1μm的二氧化硅牺牲层；34.(2)采用匀胶机在上述二氧化硅牺牲层的表面涂覆正性光刻胶，匀胶厚度为10μm；35.(3)用光刻机进行曝光、然后显影；其中曝光图形为长条形，将原有图形小型化，并具有连贯性；将原有图形小型化过程中，键合面积为60％原图形的总面积；36.(4)湿法腐蚀露出的二氧化硅，将二氧化硅刻蚀干净；37.(5)湿法腐蚀去胶；38.(6)再次匀胶、曝光、显影，所选掩膜版为所需图形；39.(7)用蒸发镀膜机沉积金属层au；40.(8)湿法腐蚀去胶；41.(9)在6500mbar压力条件下，键合的温度为380℃，用真空晶圆键合机保持1h进行金属键合。42.在本实施例中，键合形成的键合强度为3.05j/m2，并且键合后的晶圆在后续工艺中，表面没有被氧化且没有出现过脱落现象。43.实施例244.一种晶圆键合的方法，包括以下步骤：45.(1)采用pecvd在晶圆表面沉积厚度为3μm的二氧化硅牺牲层；46.(2)采用匀胶机在上述二氧化硅牺牲层的表面涂覆正性光刻胶，匀胶厚度为12μm；47.(3)用光刻机进行曝光、然后显影；其中曝光图形为小方形，将原有图形小型化，并具有连贯性；将原有图形小型化过程中，键合面积为50％原图形的总面积；48.(4)湿法腐蚀露出的二氧化硅，将二氧化硅刻蚀干净；49.(5)湿法腐蚀去胶；50.(6)再次匀胶、曝光、显影，所选掩膜版为所需图形；51.(7)用磁控溅射机沉积金属层au；52.(8)湿法腐蚀去胶；53.(9)在6000mbar压力条件下，键合的温度为390℃，用真空晶圆键合机保持1h进行金属键合。54.在本实施例中，键合形成的键合强度为3.02j/m2，并且键合后的晶圆在后续工艺中，表面没有被氧化且没有出现过脱落现象。55.实施例356.一种晶圆键合的方法，包括以下步骤：57.(1)采用pecvd在晶圆表面沉积厚度为500nm的二氧化硅牺牲层；58.(2)采用匀胶机在上述二氧化硅牺牲层的表面涂覆正性光刻胶，匀胶厚度为5μm；59.(3)用光刻机进行曝光、然后显影；其中曝光图形为波浪形，将原有图形小型化，并具有连贯性；将原有图形小型化过程中，键合面积为40％原图形的总面积；60.(4)湿法腐蚀露出的二氧化硅，将二氧化硅刻蚀干净；61.(5)湿法腐蚀去胶；62.(6)再次匀胶、曝光、显影，所选掩膜版为所需图形；63.(7)用磁控溅射机沉积金属层au；64.(8)湿法腐蚀去胶；65.(9)在4500mbar压力条件下，键合的温度为400℃，用真空晶圆键合机保持1h进行金属键合。66.在本实施例中，键合形成的键合强度为2.98j/m2，并且键合后的晶圆在后续工艺中，表面没有被氧化且没有出现过脱落现象。67.实施例468.一种晶圆键合的方法，包括以下步骤：69.(1)采用匀胶机在晶圆表面涂覆正性光刻胶，匀胶厚度为10μm；70.(2)用光刻机进行曝光、然后显影；其中曝光图形为小方形，将原有图形小型化，并具有连贯性；将原有图形小型化过程中，键合面积为50％原图形的总面积；71.(3)湿法腐蚀露出的硅，刻蚀深度为1μm；72.(4)湿法腐蚀去胶；73.(5)再次匀胶、曝光、显影，所选掩膜版为所需图形；74.(6)用蒸发镀膜机沉积金属层au；75.(7)湿法腐蚀去胶；76.(8)在7500mbar压力条件下，键合的温度为360℃，用真空晶圆键合机保持1h进行金属键合。77.在本实施例中，键合形成的键合强度为3.02j/m2，并且键合后的晶圆在后续工艺中，表面没有被氧化且没有出现过脱落现象。78.实施例579.一种晶圆键合的方法，包括以下步骤：80.(1)采用匀胶机在晶圆表面涂覆正性光刻胶，匀胶厚度为8μm；81.(2)用光刻机进行曝光、然后显影；其中曝光图形为长条形，将原有图形小型化，并具有连贯性；将原有图形小型化过程中，键合面积为50％原图形的总面积；82.(3)湿法腐蚀露出的硅，刻蚀深度为1.5μm；83.(4)湿法腐蚀去胶；84.(5)再次匀胶、曝光、显影，所选掩膜版为所需图形；85.(6)用磁控溅射机沉积金属层au；86.(7)湿法腐蚀去胶；87.(8)在7000mbar压力条件下，键合的温度为380℃，用真空晶圆键合机保持1h进行金属键合。88.在本实施例中，键合形成的键合强度为2.98j/m2，并且键合后的晶圆在后续工艺中，表面没有被氧化且没有出现过脱落现象。89.比较例190.一种晶圆键合的方法，包括以下步骤：91.(1)采用匀胶机在晶圆表面涂覆正性光刻胶，匀胶厚度为8μm；92.(2)用光刻机进行曝光、然后显影；93.(3)湿法腐蚀去胶；94.(4)用磁控溅射机沉积金属层au；95.(5)在常压下，键合的温度为380℃，用真空晶圆键合机保持1h进行金属键合。96.在本实施例中，键合形成的键合强度为2.05j/m2，并且键合后的晶圆在后续工艺中，表面出现氧化和脱落的现象。97.上述实施例仅是本发明的较优实施方式，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修饰、修改及替代变化，均属于本发明技术方案的范围内。