硅片鍵合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種硅片鍵合方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electrico-Mechanical-System，MEMS)技術(shù)的發(fā)展，各種微機(jī)電裝置，包括:微傳感器、微致動(dòng)器等實(shí)現(xiàn)了微小型化，微小型化有利于提高器件集成度，因此MEMS成為了主要的發(fā)展方向之一。
[0003]MEMS的常見制造方法包括體硅制造工藝，具體涉及硅片的鍵合。下面請(qǐng)參考如圖1-5所示的現(xiàn)有技術(shù)中硅片鍵合過程中的器件結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0004]如圖1所示，首先，提供第一硅片1，并在第一硅片I上形成掩膜層2。然后，對(duì)所述掩膜層2進(jìn)行圖案化，以圖案化的掩膜層2刻蝕所述第一硅片1，形成第一空腔3，如圖2所示。接著，如圖3所示，繼續(xù)刻蝕所述第一硅片1，形成第二空腔4，而所述第二空腔4的側(cè)壁即為孤島結(jié)構(gòu)5。之后，請(qǐng)參考圖4，將孤島結(jié)構(gòu)5上的掩膜層去除，并利用熱氧化工藝在第一硅片I上形成一層氧化層6。按照現(xiàn)有技術(shù)中的做法，接下來就是如圖5所示，將第二硅片7與第一硅片I進(jìn)行鍵合。
[0005]但是，請(qǐng)參考圖4和圖5，在氧化層6的形成過程中，孤島結(jié)構(gòu)5的邊緣部分比中間部分反應(yīng)強(qiáng)烈，因此氧化層6在孤島結(jié)構(gòu)5的邊緣部分形成了突起61。那么如圖5所示，在鍵合后，實(shí)際上鍵合只是發(fā)生在突起61，而不是整個(gè)孤島結(jié)構(gòu)(上的氧化層)全部與第二硅片7鍵合在一起。很顯然，這樣的鍵合強(qiáng)度是很低的，容易導(dǎo)致部分脫離甚至整體脫落，嚴(yán)重影響器件的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種硅片鍵合方法，提高鍵合強(qiáng)度，防止硅片之間脫離。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種硅片鍵合方法，包括:
[0008]提供第一硅片，并在所述第一硅片中形成孤島結(jié)構(gòu)；
[0009]在所述第一硅片上利用熱氧化工藝形成第一氧化層，所述第一氧化層在孤島結(jié)構(gòu)的邊緣厚于中央?yún)^(qū)域；
[0010]在所述第一氧化層上利用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝形成第二氧化層，并進(jìn)行快速熱退火處理，所述第二氧化層在孤島結(jié)構(gòu)的邊緣薄于中央?yún)^(qū)域，所述第一氧化層和第二氧化層作為鍵合氧化層；
[0011 ] 提供第二硅片，所述第二硅片通過孤島結(jié)構(gòu)與第一硅片鍵合。
[0012]可選的，對(duì)于所述的硅片鍵合方法，所述提供第一硅片，并在所述第一硅片中形成孤島結(jié)構(gòu)包括如下過程:
[0013]在所述第一硅片上形成掩膜層；
[0014]圖案化所述掩膜層；
[0015]進(jìn)行第一次刻蝕，形成第一空腔；
[0016]進(jìn)行第二次刻蝕，形成第二空腔，所述第二空腔側(cè)壁為所述孤島結(jié)構(gòu)；
[0017]去除所述掩膜層。
[0018]可選的，對(duì)于所述的硅片鍵合方法，所述第一空腔的深度為1-5 μ m。
[0019]可選的，對(duì)于所述的硅片鍵合方法，所述第二空腔的深度為30-80 μ m。
[0020]可選的，對(duì)于所述的硅片鍵合方法，所述第二空腔中形成有緩沖塊。
[0021]可選的，對(duì)于所述的硅片鍵合方法，采用熱氧化工藝形成所述第一氧化層。
[0022]可選的，對(duì)于所述的硅片鍵合方法，所述第一氧化層的厚度為0.2-1.0um0
[0023]可選的，對(duì)于所述的硅片鍵合方法，采用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝形成所述第二氧化層。
[0024]可選的，對(duì)于所述的硅片鍵合方法，所述第二氧化層的厚度為0.4-1.5 μπι。
[0025]可選的，對(duì)于所述的硅片鍵合方法，在所述第二硅片與第一硅片鍵合后，還包括:
[0026]減薄所述第二硅片。
[0027]可選的，對(duì)于所述的硅片鍵合方法，所述第二硅片減薄后的厚度為20-70 μπι。
[0028]本發(fā)明提供的硅片鍵合方法中，首先在第一硅片上形成第一氧化層，然后在第一氧化層上形成第二氧化層，第一氧化層和第二氧化層共同作為鍵合氧化層，且上表面平整，然后第一硅片與第二硅片鍵合。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明中利用不同工藝的特點(diǎn)，使得孤島結(jié)構(gòu)上的第一層氧化層和第二層氧化層的厚度互相補(bǔ)償，獲得了良好的表面微觀平整度，從而使第一硅片與第二硅片鍵合時(shí)有較大的鍵合面積，提高了鍵合強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0029]圖1-5為現(xiàn)有技術(shù)中硅片鍵合過程中的器件結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0030]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中硅片鍵合方法的流程圖；
[0031]圖7-圖12為本發(fā)明實(shí)施例中硅片鍵合方法的過程中的器件結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將結(jié)合示意圖對(duì)本發(fā)明的硅片鍵合方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0033]為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠?huì)使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個(gè)實(shí)施例改變?yōu)榱硪粋€(gè)實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費(fèi)時(shí)間的，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。
[0034]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0035]本發(fā)明的核心思想在于，提供一種硅片鍵合方法，利用不同工藝的特點(diǎn)，使得形成在孤島結(jié)構(gòu)上的第一層氧化層和第二層氧化層的厚度互相補(bǔ)償，獲得了良好的表面微觀平整度，從而以提高了鍵合強(qiáng)度。
[0036]該方法包括:
[0037]步驟S101，提供第一硅片，并在所述第一硅片中形成孤島結(jié)構(gòu)；
[0038]步驟S102，在所述第一硅片上利用熱氧化工藝形成第一氧化層，所述第一氧化層在孤島結(jié)構(gòu)的邊緣厚于中央?yún)^(qū)域；
[0039]步驟S103，在所述第一氧化層上利用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝形成第二氧化層，并進(jìn)行快速熱退火處理，所述第二氧化層在孤島結(jié)構(gòu)的邊緣薄于中央?yún)^(qū)域，所述第一氧化層和第二氧化層作為鍵合氧化層；
[0040]步驟S104，提供第二硅片，所述第二硅片通過孤島結(jié)構(gòu)與第一硅片鍵合。
[0041]以下列舉所述硅片鍵合方法的較優(yōu)實(shí)施例，以清楚說明本發(fā)明的內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)明確的是，本發(fā)明的內(nèi)容并不限制于以下實(shí)施例，其他通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的常規(guī)技術(shù)手段的改進(jìn)亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。
[0042]請(qǐng)參考圖6，并結(jié)合圖7-圖12，其中圖6為本發(fā)明實(shí)施例中硅片鍵合方法的流程圖；圖7?圖12為本發(fā)明實(shí)施例中