[發(fā)明專利]一種三層晶圓鍵合的對準(zhǔn)設(shè)備以及鍵合方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010127277.6
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN111211075A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李盈
• 申請（專利權(quán)）人: 上海新微技術(shù)研發(fā)中心有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/67
• 分類號(hào): H01L21/67;H01L21/68
• 代理公司: 江蘇坤象律師事務(wù)所 32393
• 代理人: 趙新民

本發(fā)明提供了一種三層晶圓鍵合對準(zhǔn)設(shè)備和利用所述對準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行三層晶圓鍵合的方法，所述對準(zhǔn)設(shè)備包括本體以及設(shè)置在所述本體上的隔離片機(jī)構(gòu)和固定機(jī)構(gòu)，所述隔離片機(jī)構(gòu)包括兩層隔離片，所述兩層隔離片之間具有間隙，多個(gè)隔離片機(jī)構(gòu)可利用所述間隙的封閉端將晶圓夾緊。隔離片機(jī)構(gòu)對位于雙層隔離片之間的晶圓具有限位固定作用，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，簡化了鍵合步驟，使得所述對準(zhǔn)設(shè)備可以一次完成三層晶圓的對準(zhǔn)固定，在不增加過多成本的情況下，可以一次性直接完成三層晶圓的鍵合，提高了效率，降低了生產(chǎn)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種三層晶圓鍵合的對準(zhǔn)設(shè)備以及鍵合方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體器件的制造過程中，為了實(shí)現(xiàn)器件的小型化、多功能化、高性能化，常常需要把多片晶圓鍵合起來。根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，晶圓鍵合的工藝設(shè)備和參數(shù)都不相同，但是基本原理相似，主要包括抽真空、升溫、施加壓力、釋放壓力和降溫破真空等工藝。通常情況下一套完整的晶圓鍵合設(shè)備主要由兩類設(shè)備組成：對準(zhǔn)設(shè)備和鍵合設(shè)備。對準(zhǔn)設(shè)備能夠?qū)善A根據(jù)對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)，插入隔離片，固定兩片晶圓，一般使用對準(zhǔn)設(shè)備將一對晶圓對準(zhǔn)和固定需要10分鐘；鍵合設(shè)備能夠通過抽真空、抽隔離片、升溫、施加壓力、降溫和破真孔將不同材料的晶圓結(jié)合在一起，鍵合設(shè)備鍵合一對晶圓需要4個(gè)小時(shí)。

目前常規(guī)的晶圓鍵合設(shè)備一次僅能實(shí)現(xiàn)兩片晶圓的鍵合，無法直接完成三層晶圓的精準(zhǔn)對位和鍵合，比如采用3層堆疊結(jié)構(gòu)光纖模板硅硅鍵合，需要分兩次來完成三片晶圓的鍵合，先完成兩片晶圓的鍵合，然后再和第三層晶圓鍵合。因?yàn)殒I合面接觸設(shè)備受到污染，所以需要清洗鍵合好的兩層晶圓后再和第三層晶圓鍵合，增加清洗成本，這種過程鍵合成本較高，完成時(shí)間久，也會(huì)額外引入一些缺陷。

最近也出現(xiàn)了三層晶圓鍵合對準(zhǔn)設(shè)備，能同時(shí)對三層晶圓進(jìn)行對準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)三層晶圓一次完成鍵合，但是這種對準(zhǔn)設(shè)備的隔離片機(jī)構(gòu)是由多個(gè)單層隔離片機(jī)構(gòu)組成的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不便。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種三層晶圓鍵合對準(zhǔn)設(shè)備和利用所述對準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行三層晶圓鍵合的方法，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，簡化了鍵合步驟，提高了鍵合效率，節(jié)約了成本與時(shí)間。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供了一種晶圓鍵合對準(zhǔn)設(shè)備，包括本體以及設(shè)置在所述本體上的多個(gè)隔離片機(jī)構(gòu)和固定機(jī)構(gòu)，所述隔離片機(jī)構(gòu)包括線性驅(qū)動(dòng)部件和設(shè)置在所述線性驅(qū)動(dòng)部件上的雙層隔離片部件，所述雙層隔離片部件包括兩層隔離片，所述兩層隔離片之間具有間隙，所述多個(gè)隔離片機(jī)構(gòu)隔離片機(jī)構(gòu)可利用所述間隙的封閉端將晶圓夾緊。所述線性驅(qū)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)所述雙層隔離片部件的兩層隔離片同步的完成插入和抽離多層晶圓的動(dòng)作，兩層隔離片可以由同一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)完成插入和抽離隔離片的動(dòng)作，插入時(shí)，兩層隔離片間隙的封閉端抵緊在晶圓的側(cè)壁上將晶圓卡緊固定，使得整個(gè)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，隔離片機(jī)構(gòu)對位于雙層隔離片之間的晶圓具有限位固定作用，使得所述對準(zhǔn)設(shè)備可以一次完成三層晶圓的對準(zhǔn)固定，從而可以一次性直接完成三層晶圓的鍵合。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述隔離片機(jī)構(gòu)的數(shù)目與所述固定機(jī)構(gòu)的數(shù)目相等，所述多個(gè)隔離片機(jī)構(gòu)和多個(gè)固定機(jī)構(gòu)都均勻間隔分布在所述本體上，一個(gè)隔離片機(jī)構(gòu)位于兩個(gè)相鄰的固定機(jī)構(gòu)之間。優(yōu)選的，每個(gè)隔離片機(jī)構(gòu)與對應(yīng)的一個(gè)固定機(jī)構(gòu)緊鄰設(shè)置，可以更方便的完成抽離隔離片機(jī)構(gòu)的操作。進(jìn)一步的，所述隔離片機(jī)構(gòu)和固定機(jī)構(gòu)的數(shù)量均為三個(gè)以上，因?yàn)橹辽偃齻€(gè)點(diǎn)可以確定一個(gè)平面，可以避免在晶圓直徑兩端同時(shí)夾持晶圓造成晶圓彎曲問題。

在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述雙層隔離片部件包括兩層隔離片和安裝柄，所述兩層隔離片固定在安裝柄上，呈U形或V形，多個(gè)均勻間隔分布的雙層隔離片部件可利用U形或V形的封閉端將晶圓卡緊固定在多個(gè)雙層隔離片部件之間。優(yōu)選的，所述雙層隔離片部件為金屬彈性薄片，具有一定的彈性，可防止雙層隔離片部件將晶圓夾碎。