[發明專利]多層晶圓的堆疊方法及用于多層晶圓堆疊的系統

在審

• 申請號: 202010990047.2
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112201572A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 馮奕程;黃宇恒;陳幫;宋勝金
• 申請（專利權）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/18
• 分類號: H01L21/18;H01L23/544;H01L21/67
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙) 44280
• 代理人: 黎堅怡

本申請提供一種多層晶圓的堆疊方法及用于多層晶圓堆疊的系統。該多層晶圓堆疊的方法包括：將晶圓與載片晶圓鍵合；其中，晶圓上設置有第一特征圖形；獲取第一特征圖形的不同位置相對于載片晶圓的套刻偏差值；對不同位置所對應的套刻偏差值進行擬合，以獲得晶圓的實際偏差值；基于實際偏差值對晶圓的曝光制程進行補償。該方法能夠避免因晶圓與載片晶圓對準精度較低而導致晶圓無法進行曝光，進而導致晶圓報廢的問題發生。

技術領域

本發明涉及集成電路裝備技術領域，尤其涉及一種多層晶圓的堆疊方法及用于多層晶圓堆疊的系統。

背景技術

隨著半導體技術的不斷發展，3D-IC(三維集成電路)技術得到了廣泛的應用；其是利用晶圓級封裝技術將不同的晶圓堆疊鍵合在一起，以實現多層晶圓的堆疊。

目前，在多層晶圓堆疊過程中，臨時鍵合工藝因其對降低晶圓制造成本，提高產品市場競爭力起著至關重要的作用而被廣泛使用，但該過程對晶圓及載片晶圓之間的對準精度要求較高；目前，為了實現晶圓與載片晶圓之間的對準，一般通過讀取晶圓底部缺口信號以進行晶圓與載片晶圓之間的對準，然后完成鍵合。

然而，上述晶圓與載片晶圓之間的對準精度取決于機臺能力，誤差較大；同樣，光刻工藝同樣也是首先讀取晶圓底部信號進行粗對準，當其完成粗對準后則會對相應特征圖形進行精對準，最后完成曝光工藝。但是，臨時鍵合工藝的對準精度遠不及光刻工藝對準精度，這樣便會存在一個問題。當兩個晶圓完成臨時鍵合后，如果其套刻誤差超過光刻機對準系統允許的誤差范圍時，晶圓便無法進行曝光，最終導致晶圓報廢。

發明內容

本申請提供一種多層晶圓的堆疊方法及用于多層晶圓堆疊的系統，該多層晶圓的堆疊方法能夠解決因晶圓與載片晶圓之間的對準精度誤差較大，而導致后期在光刻工藝中無法進行曝光，進而導致晶圓報廢的問題。

為解決上述技術問題，本申請采用的一個技術方案是：提供一種多層晶圓的堆疊方法，該方法包括：將晶圓與載片晶圓鍵合；其中，晶圓上設置有第一特征圖形；獲取第一特征圖形的不同位置相對于載片晶圓的套刻偏差值；對不同位置所對應的套刻偏差值進行擬合，以獲得晶圓的實際偏差值；基于實際偏差值對晶圓的曝光制程進行補償。

其中，將晶圓與載片晶圓鍵合的步驟具體還包括：提供晶圓和載片晶圓；其中，晶圓包括襯底、設置在襯底的一側表面的介質層以及嵌設于介質層中的金屬層；在襯底遠離介質層的一側表面制作第一特征圖形。

其中，將晶圓與載片晶圓鍵合的步驟具體還包括：提供晶圓和載片晶圓；其中，晶圓包括襯底、設置在襯底的一側表面的介質層以及嵌設于介質層中的金屬層；在介質層遠離襯底的一側表面制作第一特征圖形。

其中，介質層包括設置在襯底的一側表面的覆蓋層、設置在覆蓋層遠離襯底的一側表面的鍵合層以及設置在鍵合層遠離覆蓋層的一側表面的保護層；在介質層遠離襯底的一側表面制作第一特征圖形的步驟具體包括：在制作保護層的過程中形成第一特征圖形。

其中，將晶圓與載片晶圓鍵合的步驟具體還包括：提供晶圓和載片晶圓；其中，晶圓包括襯底、設置在襯底的一側表面的介質層、嵌設于介質層中的金屬層以及將金屬層引出介質層遠離襯底的一側表面的鍵合墊；在介質層遠離襯底的一側表面設置阻擋層，以將鍵合墊覆蓋；在阻擋層上制作第一特征圖形。

其中，獲取第一特征圖形的不同位置相對于載片晶圓的套刻偏差值的步驟具體包括：獲取第一特征圖形的不同位置相對于載片晶圓的實際坐標及旋轉角度；獲取不同位置所對應的實際坐標與其相應的理論坐標的差值，以得到不同位置所對應的橫軸方向的水平偏移量和縱軸方向的水平偏移量。

其中，對不同位置所對應的套刻偏差值進行擬合，以獲得晶圓的實際偏差值的步驟具體包括：對不同位置所對應的橫軸方向的水平偏移量、縱軸方向的水平偏移量及旋轉弧長進行三元擬合，以獲得晶圓的實際偏差值；其中，每一個位置的旋轉弧長為該位置與晶圓圓心的距離與旋轉角度的乘積。