[發(fā)明專利]用以接合襯底的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380031975.4
• 申請(qǐng)日: 2013-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104364882B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T.瓦根萊特納;M.溫普林格;P.林德納;T.普拉赫;F.庫(kù)爾茨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: EV集團(tuán)E·索爾納有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01L21/18
• 分類號(hào): H01L21/18
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐予紅;劉春元

本發(fā)明涉及一種用以使用以下步驟、尤其按以下順序在該襯底(3、8)的接觸表面(3k、8k)上將第一襯底(3)接合至第二襯底(8)的方法：?在第一接納設(shè)備(1)的第一接納表面(2o)上安置該第一襯底(3)且在第二接納設(shè)備(4)的第二接納表面(2o')上接納該第二襯底(8)，?在接合起始位點(diǎn)(20)上接觸該接觸表面(3k、8k)，?沿著自該接合起始位點(diǎn)(20)行進(jìn)至該襯底(3、8)的側(cè)邊緣(3s、8s)的接合波將該第一襯底(3)接合至該第二襯底(8)，其特征在于：該第一襯底(3)和/或該第二襯底(8)經(jīng)變形以在該接合之前和/或在該接合期間使該接觸表面(3k、8k)在該接合起始位點(diǎn)(20)外對(duì)準(zhǔn)。此外，本發(fā)明涉及一種對(duì)應(yīng)裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是涉及一種用以將第一襯底接合至第二襯底的方法及對(duì)應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

微電子及微系統(tǒng)工程中的幾乎全部零件的不斷發(fā)展的小型化提供全部技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，使用該技術(shù)可增加襯底上的各種功能單元的密度。這種功能單元包含(例如)微控制器、內(nèi)存組件、MEMS、各種傳感器或微流體組件。

在近幾年已大程度改良用以增加這個(gè)功能單元的側(cè)向密度的技術(shù)。在微電子或微系統(tǒng)工程的一些分支中即使迄今為止該功能單元的側(cè)向密度的進(jìn)一步增加是不再可能的。在微芯片生產(chǎn)中對(duì)于待平版印刷產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的最大可達(dá)成分辨率限制已達(dá)極限。在幾年后，實(shí)體或技術(shù)限制因此將不再允許功能單元的側(cè)向密度的任何增加。近年來(lái)業(yè)界經(jīng)由2.5D及3D技術(shù)的發(fā)展一直企圖解決此問(wèn)題。使用這個(gè)技術(shù)可使相同或甚至不同類型的功能單元彼此對(duì)準(zhǔn)、使其互相堆疊、使其彼此永久結(jié)合且經(jīng)由對(duì)應(yīng)印刷電路使其彼此聯(lián)網(wǎng)。

用以實(shí)施這個(gè)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)是永久接合。永久接合所定義的方法可使襯底彼此結(jié)合，使得其僅能經(jīng)由高能量消耗及襯底的相關(guān)聯(lián)破壞而分離。存在不同類型的永久接合。

一種最重要永久接合的方法是熔化接合，也稱為直接接合或分子接合。熔化接合定義為經(jīng)由形成共價(jià)連接使兩個(gè)襯底永久結(jié)合的過(guò)程。熔化接合主要形成于非金屬無(wú)機(jī)材料的表面上。

基本上，應(yīng)區(qū)分預(yù)接合與實(shí)際永久接合。預(yù)接合定義為在兩個(gè)表面接觸時(shí)自發(fā)形成的表面的連接；其接合強(qiáng)度是小于經(jīng)由隨后熱處理產(chǎn)生的永久接合的接合強(qiáng)度。然而，經(jīng)由預(yù)接合引起的接合強(qiáng)度是足以在不引起兩個(gè)襯底彼此偏移的情況下運(yùn)輸該襯底。因此盡管兩個(gè)襯底之間的接合強(qiáng)度是非常可能足以使易于運(yùn)輸該襯底堆疊，然而該接合強(qiáng)度如此低使得可使用特殊裝置實(shí)現(xiàn)該兩個(gè)襯底的重復(fù)、非破壞性分離。此具有主要優(yōu)點(diǎn)：在預(yù)接合之后，兩個(gè)襯底的結(jié)構(gòu)可經(jīng)測(cè)量且其相對(duì)位置、扭曲及定向可經(jīng)判定。若在測(cè)量過(guò)程期間確定存在該結(jié)構(gòu)的誤差定向和/或局部和/或全局扭曲或接口中存在微粒，則襯底堆疊可相應(yīng)地再次分離及再處理。在成功并且經(jīng)大致確認(rèn)的預(yù)接合之后，經(jīng)由熱處理過(guò)程產(chǎn)生永久接合。在該熱處理過(guò)程期間經(jīng)由熱能的供應(yīng)而發(fā)生化學(xué)和/或物理強(qiáng)化兩個(gè)襯底的表面的連接。此永久接合是不可逆的，即兩個(gè)襯底不再可能非破壞性分離。隨后不能再明確區(qū)分預(yù)接合與永久接合，一般而言僅存在接合。

最常見(jiàn)熔化接合是在硅及氧化硅襯底上進(jìn)行。硅是歸因于其半導(dǎo)體性質(zhì)而用作用以產(chǎn)生微電子組件(諸如微芯片及內(nèi)存)的基底材料。所謂直接接合也可形成于高度拋光金屬表面之間。其中的接合性質(zhì)不同于熔化接合的性質(zhì)，但兩個(gè)表面經(jīng)由前進(jìn)接合波互相接觸所使用的機(jī)構(gòu)也可經(jīng)由相同物理學(xué)描述。也可考慮兩個(gè)混合表面經(jīng)由所謂混合接合的結(jié)合。混合表面定義為由至少兩個(gè)不同材料組成的表面。該兩個(gè)材料其中之一一般而言是局限于小空間而第二材料圍繞該第一材料。例如，金屬接觸件是由電介質(zhì)圍繞。當(dāng)經(jīng)由兩個(gè)混合表面的接合產(chǎn)生混合接合時(shí)，接合波是主要經(jīng)由該電介質(zhì)之間的熔化接合驅(qū)動(dòng)，而該金屬接觸件經(jīng)由該接合波自動(dòng)相接。電介質(zhì)及低k材料的實(shí)例包含：

- 基于非硅的：

聚合物

聚酰亞胺

芳族聚合物

聚對(duì)二甲苯

PTFE

非晶碳