[發(fā)明專利]晶圓鍵合方法及晶圓鍵合設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110571780.5
• 申請(qǐng)日: 2021-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN113299544A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳星鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/18
• 分類號(hào): H01L21/18;H01L21/67;H01L21/683;H01L21/68
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 周耀君

本發(fā)明提供一種晶圓鍵合方法及晶圓鍵合設(shè)備，晶圓鍵合方法包括：將靜電吸附卡盤通過靜電吸附力吸附上晶圓，下晶圓固定在下卡盤，并將上晶圓和下晶圓對(duì)準(zhǔn)；將靜電吸附卡盤的頂針下壓上晶圓的中心區(qū)域，使上晶圓向下彎曲并與下晶圓的中心區(qū)域接觸；調(diào)整靜電吸附力的大小，使上晶圓在其重力和靜電吸附力作用下逐步脫離靜電吸附卡盤，并與下晶圓鍵合。通過靜電吸附卡盤吸附上晶圓，在上晶圓下落與下晶圓鍵合的過程中，通過調(diào)整靜電吸附力的大小，使上晶圓在其重力和靜電吸附力作用下逐步脫離靜電吸附卡盤，實(shí)現(xiàn)上晶圓下落過程中工藝可控，鍵合波由中心向四周擴(kuò)展不受影響，完成晶圓鍵合；同時(shí)減小真空卡盤真空吸附方式對(duì)晶圓造成的扭曲。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種晶圓鍵合方法及晶圓鍵合設(shè)備。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，晶圓鍵合技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，將兩片或多片晶圓鍵合，能有效增加單位面積內(nèi)的器件數(shù)量。

如圖1和圖2所示，常規(guī)鍵合工藝中，上卡盤04為真空卡盤通過真空吸附上晶圓03，下晶圓02固定在下卡盤01上。在上晶圓03和下晶圓02對(duì)準(zhǔn)后，位于上卡盤04中心區(qū)域的頂針(Piston)05向下施壓給上晶圓03，使上晶圓03產(chǎn)生向下彎曲形變，然后移動(dòng)至一定的距離后，上晶圓03中心真空帶開始釋放真空，頂針壓力保持不變，然后邊緣真空帶釋放真空，上晶圓03和下晶圓02通過范德華力鍵合在一起，最終頂針05慢慢上升。

該鍵合工藝存在缺陷有：

(1)、上卡盤04為真空卡盤，真空卡盤對(duì)晶圓形變影響大，真空帶吸附區(qū)域易對(duì)晶圓產(chǎn)生形變。

(2)、頂針05施壓過程中，上晶圓03受力不均造成扭曲；如圖2中的曲線a，上晶圓03中心區(qū)域受到頂針05向下的力，上晶圓03邊緣例如真空孔06位置受到向上的吸附力，上晶圓03受力不均導(dǎo)致扭曲。

(3)、真空釋放瞬間，上晶圓03對(duì)應(yīng)真空孔06的吸附位置受力劇變，影響鍵合波，造成扭曲；如圖2中的曲線a，真空吸附時(shí)，上晶圓03對(duì)應(yīng)真空孔06的吸附位置受向上力；如圖2中的曲線b，真空釋放瞬間向上力突變?yōu)?，上晶圓03受向下重力作用下落。另外受力劇變會(huì)造成真空帶磨損，影響壽命。

(4)、上晶圓03靠重力下落，下落過程中不受控制，鍵合波由中心向四周擴(kuò)展完成晶圓鍵合，邊緣區(qū)域下落會(huì)影響鍵合波向周圍擴(kuò)展，造成邊緣扭曲較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種晶圓鍵合方法及晶圓鍵合設(shè)備，通過將上卡盤設(shè)計(jì)為靜電吸附卡盤，并通過調(diào)整靜電吸附力的大小實(shí)現(xiàn)上晶圓下落過程中工藝可控，減小真空吸附方式對(duì)晶圓造成的扭曲，以及減小吸附區(qū)域?qū)A形變影響。

本發(fā)明提供一種晶圓鍵合方法，包括：

將靜電吸附卡盤通過靜電吸附力吸附上晶圓，下晶圓固定在下卡盤，并將所述上晶圓和所述下晶圓對(duì)準(zhǔn)；

將所述靜電吸附卡盤的頂針下壓所述上晶圓的中心區(qū)域，使所述上晶圓向下彎曲并與所述下晶圓的中心區(qū)域接觸；

調(diào)整所述靜電吸附力的大小，使所述上晶圓在其重力和所述靜電吸附力作用下逐步脫離所述靜電吸附卡盤，并與所述下晶圓鍵合。

進(jìn)一步的，所述頂針下壓所述上晶圓的過程中，減小所述靜電吸附力。

進(jìn)一步的，通過調(diào)整所述靜電吸附卡盤的電源電壓大小來調(diào)整所述靜電吸附力的大小。

進(jìn)一步的，所述上晶圓向下彎曲的形變量范圍20μm～50μm。

進(jìn)一步的，將所述靜電吸附卡盤通過靜電吸附力吸附所述上晶圓之前，還包括：通過所述靜電吸附卡盤的裝載針抓取所述上晶圓，并通過所述裝載針調(diào)整所述上晶圓與所述靜電吸附卡盤的相對(duì)位置。

本發(fā)明還提供一種晶圓鍵合設(shè)備，包括：