[發(fā)明專利]晶圓鍵合的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010511286.5
• 申請(qǐng)日: 2020-06-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111668092A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉效巖;張凇銘;王建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京華卓精科科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/18
• 分類號(hào): H01L21/18;H01L21/02;H01L21/67
• 代理公司: 北京頭頭知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11729
• 代理人: 劉鋒;王方明

本發(fā)明公開(kāi)了一種晶圓鍵合的方法，屬于集成電路芯片制造領(lǐng)域。該方法在集成電路芯片制造廠依次進(jìn)行清洗工藝和烘烤工藝；通過(guò)晶圓鍵合設(shè)備進(jìn)行如下鍵合工藝：機(jī)械手傳送區(qū)將晶圓從晶圓存取區(qū)取出；晶圓ID閱讀器和晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)器讀取晶圓ID并預(yù)對(duì)準(zhǔn)晶圓；對(duì)準(zhǔn)預(yù)鍵合單元對(duì)晶圓進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)和預(yù)鍵合；視覺(jué)檢測(cè)區(qū)檢測(cè)預(yù)鍵合后的晶圓對(duì)是否存在鍵合缺陷，若存在，則解鍵合單元對(duì)晶圓對(duì)進(jìn)行解鍵合后將晶圓放到晶圓存取區(qū)；否則，直接將晶圓對(duì)放到晶圓存取區(qū)。鍵合工藝中，通過(guò)機(jī)械手傳送區(qū)和/或后置機(jī)械手對(duì)晶圓和晶圓對(duì)進(jìn)行傳輸。本發(fā)明優(yōu)化了晶圓的鍵合方法，提高了鍵合工藝的產(chǎn)能，晶圓鍵合設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路芯片制造領(lǐng)域，特別是指一種晶圓鍵合的方法。

背景技術(shù)

3D集成是將多個(gè)芯片堆疊在一起，芯片間采用垂直通孔實(shí)現(xiàn)電連接的集成電路，已被廣泛視為一種“超越摩爾”的途徑。目前隨著工藝尺寸的減小，芯片尺寸卻在逐漸增加，對(duì)于電路性能起決定作用的因素逐漸由器件轉(zhuǎn)向互連引線。工藝尺寸的不斷減小造成芯片內(nèi)布線的寄生電阻及電容增加，從而增加了互連延遲；另一方面，芯片復(fù)雜度的提高，也造成了引線長(zhǎng)度增加。這些因素造成了互連引線延遲及功耗增加。更重要的是隨著互連層數(shù)增加，TSV(Through Silicon Via)通孔的深寬比越來(lái)越大，傳統(tǒng)的刻蝕工藝已經(jīng)很難滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。

為此國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖(ITRS)已將3D互連方式作為解決互連引線瓶頸問(wèn)題的一種優(yōu)選方案。SoC(System-on-a-Chip)是在單個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)芯片多功能化的一種解決方案，而實(shí)現(xiàn)SoC的很重要的一個(gè)手段就是晶圓級(jí)鍵合。在3D集成技術(shù)中，晶圓級(jí)鍵合是實(shí)現(xiàn)該技術(shù)中最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)等離子活化技術(shù)對(duì)晶圓進(jìn)行活化清洗，等離子活化技術(shù)是通過(guò)等離子體轟擊晶圓表面達(dá)到活化清洗的目的，這樣會(huì)導(dǎo)致晶圓表面存在微缺陷，這種微缺陷在后續(xù)的鍵合過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致鍵合界面出現(xiàn)缺陷。

等離子體活化技術(shù)要求晶圓鍵合設(shè)備上包括等離子單元(一般為2個(gè))，并且等離子體活化工藝同時(shí)會(huì)造成晶圓表面污染，所以現(xiàn)有技術(shù)的晶圓鍵合設(shè)備還需要增加清洗單元(一般為2個(gè))。但是清洗中用的超純水會(huì)導(dǎo)致有銅互連的晶圓表面腐蝕而出現(xiàn)小空洞，進(jìn)一步導(dǎo)致后續(xù)的接觸電阻增加等問(wèn)題出現(xiàn)。

因此，現(xiàn)有技術(shù)的晶圓鍵合方法由于使用等離子體活化技術(shù)，并需要使用超純水清洗，會(huì)導(dǎo)致晶圓鍵合工藝流程長(zhǎng)，晶圓鍵合設(shè)備的產(chǎn)能低，且設(shè)備的占地面積大，成本高昂。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種晶圓鍵合的方法，本發(fā)明優(yōu)化了晶圓的鍵合方法，提高了鍵合工藝的產(chǎn)能，并使得晶圓鍵合設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、成本低。

本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：

第一方面，提供一種晶圓鍵合的方法，所述方法包括：

在集成電路芯片制造廠依次對(duì)晶圓進(jìn)行清洗工藝和烘烤工藝；

通過(guò)晶圓鍵合設(shè)備對(duì)晶圓進(jìn)行鍵合工藝；

所述晶圓鍵合設(shè)備包括機(jī)臺(tái)，所述機(jī)臺(tái)上設(shè)置有機(jī)械手傳送區(qū)、晶圓存取區(qū)、對(duì)準(zhǔn)預(yù)鍵合單元、視覺(jué)檢測(cè)區(qū)、解鍵合單元、后置機(jī)械手、晶圓ID閱讀器和晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)器；

所述鍵合工藝包括：

通過(guò)機(jī)械手傳送區(qū)將待鍵合的兩個(gè)晶圓從晶圓存取區(qū)取出；

通過(guò)晶圓ID閱讀器和晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)器讀取晶圓ID并對(duì)兩個(gè)晶圓進(jìn)行預(yù)對(duì)準(zhǔn)；

通過(guò)對(duì)準(zhǔn)預(yù)鍵合單元對(duì)兩個(gè)晶圓進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)以及預(yù)鍵合；

通過(guò)視覺(jué)檢測(cè)區(qū)檢測(cè)預(yù)鍵合后的晶圓對(duì)是否存在鍵合缺陷，若存在鍵合缺陷，則通過(guò)解鍵合單元對(duì)晶圓對(duì)進(jìn)行解鍵合，將解鍵合后得到的兩個(gè)晶圓放置到晶圓存取區(qū)，重新進(jìn)行鍵合工藝；若不存在鍵合缺陷，則直接將晶圓對(duì)放置到晶圓存取區(qū)；