[發明專利]晶圓鍵合方法及晶圓鍵合系統

在審

• 申請號: 202011496678.5
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112635362A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 張銀;郭萬里;周云鵬
• 申請（專利權）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/68;H01L21/18
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發明提供了一種晶圓鍵合方法和晶圓鍵合系統，由于兩個晶圓之間的鍵合工藝參數是根據晶圓的半徑、鍵合波的傳播速度以及兩個晶圓之間的距離而精準的計算出的，使得鍵合過程可控化，有利于改善鍵合晶圓的扭曲度過大的問題。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種晶圓鍵合方法及晶圓鍵合系統。

背景技術

隨著三維集成電路的出現，為半導體和微電子技術的持續發展提供了一個新的技術解決方案，所謂三維集成電路，廣義上是指將具有三維集成電路的晶圓經過鍵合工藝形成鍵合晶圓，通過穿透晶圓的三維結構互連實現多層之間的電信號連接。三維集成電路能夠使得芯片向減小發熱、功耗和延遲的方向發展，可以提高芯片的性能，同時可以大幅度縮短功能芯片之間的金屬互聯，減小發熱、功耗和延遲。

在三維集成電路中，晶圓與晶圓的鍵合方法是核心重點，其中晶圓的鍵合扭曲度是衡量鍵合質量的重要參數，也是進行后續工藝的基礎。降低晶圓的鍵合扭曲度可以有效提高穿透晶圓的對準精度。

而現有晶圓鍵合的方法中，通常通過一壓頭對晶圓中心位置施加壓力，以使晶圓形變后，再通過晶圓自身的重力進行鍵合，而由于晶圓自身重力鍵合時鍵合過程是不可控的。因此，通過現有技術的晶圓鍵合方法鍵合晶圓之后，晶圓通常扭曲度比較大，尤其是晶圓邊緣扭曲度比較大的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種晶圓鍵合方法及晶圓鍵合系統，以解決根據現有技術中的晶圓鍵合方法鍵合后的晶圓扭曲度比較大，尤其晶圓邊緣扭曲度比較大的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種晶圓鍵合方法，所述方法包括：

提供晶圓鍵合設備，所述晶圓鍵合設備包括相對設置的兩個卡盤，每個所述卡盤具有一固定面；

在每個所述卡盤的所述固定面上固定一晶圓，并使兩個所述晶圓至少其中之一朝向其中另一凸出；

調整所述卡盤的位置，以使兩個所述晶圓對準，并根據預定速度和第一預定時間將兩個所述卡盤其中之一朝向其中另一移動，以鍵合兩個所述晶圓，其中，所述預定速度和所述第一預定時間根據所述晶圓的半徑、鍵合波的傳播速度以及兩個所述晶圓之間的距離以獲得。

可選的，獲取所述第一預定時間的方法包括：根據所述晶圓的半徑和所述鍵合波的傳播速度計算，以獲得所述鍵合波傳播至所述晶圓邊緣的時間，并使所述第一預定時間等于所述鍵合波傳播至所述晶圓邊緣的時間，其中，所述鍵合波的傳播速度在所述鍵合波傳播至晶圓邊緣的時間段上的積分值等于所述晶圓的半徑。

可選的，根據如下公式計算以獲得所述鍵合波傳播至所述晶圓邊緣的時間：

其中，t1表示鍵合波傳播至晶圓邊緣的時間；

v1表示鍵合波的傳播速度；

t表示鍵合波的傳播時間，其中0t≤t1；

L表示晶圓的半徑。

可選的，根據如下公式計算以獲取所述預定速度：

L/v1＝W/v2

其中，L表示晶圓的半徑；

W表示兩個晶圓之間的距離；

v1表示鍵合波的傳播速度；

v2表示預定速度。

可選的，使所述晶圓凸出的方法包括：使所述固定面凸出，以帶動固定在凸出的所述固定面上的所述晶圓凸出。

可選的，所述卡盤具有中空腔，使所述固定面凸出的方法包括：向所述中空腔內通入氣體，以推動所述固定面凸出，并使所述固定面的凸出距離從所述固定面中心朝向所述固定面邊緣逐漸減小。