[實用新型]晶圓鍵合設備

有效

• 申請號: 202022951918.8
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN214313133U
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 霍進遷;龔燕飛
• 申請（專利權）人: 上海新微技術研發中心有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/683;H01L21/18
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 羅泳文

本實用新型提供一種晶圓鍵合設備，包括：吸附裝置，設置于第一晶圓及第二晶圓下方，第二晶圓位于第一晶圓上方；吹氣頂針，設置于第二晶圓上方，用于在不接觸第二晶圓的位置朝第二晶圓的中部區域進行吹氣，以使第一晶圓與第二晶圓在吹氣產生的壓力下進行鍵合。本實用新型可以完全解決鍵合過程中晶圓由于受力所產生的形變問題，提高鍵合精度和鍵合質量，實現真正意義上的晶圓之間金屬互連技術。本實用新型可以和目前使用的混合鍵合機臺很好的兼容性，具有很好的實際應用價值。

技術領域

本實用新型屬于半導體設備設計領域，特別是涉及一種晶圓鍵合設備。

背景技術

晶圓鍵合技術是指通過化學和物理作用將兩塊已鏡面拋光的同質或異質的晶片緊密地結合起來，晶片接合后，界面的原子受到外力的作用而產生反應形成共價鍵結合成一體，并使接合界面達到特定的鍵合強度。

在MEMS和IC制造領域，鍵合工藝有著重要的地位，傳統硅硅鍵合采用圖形識別，鏡頭對準模式使上下硅片位置重合，繼而進行直接鍵合。此模型在實際工藝操作中，由于硅片本身翹曲等因素，氣體在鍵合過程中不易從硅片內部排出且會對位精度產生影響，典型的就是氣泡增多或者對位精度較差，影響產品良率，極端情況下甚至報廢產品。

通常的解決方式，就是管控前制程硅片來料的質量，鍵合之前要求硅片翹曲盡量保持一定的范圍之內。但這樣就無形之中給其他制程定義一個明顯的卡控，使很多結構無法構建，且造成產品的生產過程成本大大的提高。

在MEMS和IC制造領域，為了滿足不斷增長的需求并克服摩爾定律的限制，多芯片堆疊作為一種解決方案被業界提出。隨著先進封裝技術的應用，2.5D堆疊采用硅通孔技術的發展與應用。如今，晶圓在豎直方向的擴展在所謂的3D堆疊中正變得越來越重要，而硅片之間混合鍵合技術被認為實現永久鍵合的最優方案。

實際工藝操作中，目前混合鍵合機臺采用高精度對位系統，使上下晶圓基準對位，之后通過機臺一個頂針對上層晶圓一個外部壓力，讓兩片晶圓從中心開始接觸，然后通過氫鍵迅速向四周蔓延，組中兩片晶圓完成高精度預鍵合。

但是此過程有一個明顯弊端，就是外部施加的壓力會改變上層晶圓的形貌，尤其是受力點位會產生難以恢復的形變，導致后期預鍵合的晶圓產生輕微間隙且影響對準精度。這種形變對于厚度薄的基板越實用新型顯。

實用新型內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種晶圓鍵合設備，用于解決現有技術中半導體晶圓預鍵合受力過程產生的形變問題，以及如何減小形變量并提高鍵合精度的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種晶圓鍵合設備，所述晶圓鍵合設備包括：吸附裝置，設置于第一晶圓及第二晶圓下方，所述第二晶圓位于所述第一晶圓上方；吹氣頂針，設置于所述第二晶圓上方，用于在不接觸所述第二晶圓的位置朝所述第二晶圓的中部區域進行吹氣，以使所述第一晶圓與第二晶圓在吹氣產生的壓力下進行鍵合。

可選地，所述吹氣頂針包括多個吹氣孔，且各吹氣孔產生的壓力均獨立可調，通過第一晶圓與第二晶圓的對位數據調整各吹氣孔產生的壓力，以減少第二晶圓的中部區域的形變和延展。

可選地，還包括一對準量測模塊，用于獲取第一晶圓與第二晶圓的對位數據，所述對位數據包括晶圓鍵合后受力區域形變量和延展量數據，并將該對位數據進行存儲及反饋至所述晶圓鍵合設備。

可選地，所述吹氣頂針配置有垂直運動裝置，且在吹氣頂針超所述第二晶圓的中部區域進行吹氣時，所述吹氣頂針與所述第二晶圓之間的間距為2～3毫米。