永久结合晶圆的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种永久结合晶圆的方法及装置，其中该第二衬底具有最少一个反应层：将该衬底容纳于第一电极与第二电极之间或线圈内，通过对第一接触面施加借助于电极的电容耦合所产生的等离子体而在第一接触面上的储存器形成层中形成储存器，其中在等离子体产生或借助于线圈的电感耦合产生等离子体期间向该第一电极施加与该第二电极的第二频率不同的第一频率，其中在等离子体产生期间在第一发生器产生与第二发生器的第二频率不同的第一频率。此外，本发明专利技术涉及一种相应装置。

Method and apparatus for permanently bonding wafers

The invention relates to a permanent wafer bonding method and device, wherein the second substrate has at least one reaction layer: the substrate is accommodated between the first electrode and the second electrode or coil, generated by applying the capacitive coupling electrode through the first contact surface of the plasma and the reservoir in the first on contact surface. The formation of reservoir formation layer, which generated by the coil or inductively coupled plasma generated in the plasma during the second frequency is applied to the first electrodes and the second electrodes of the first frequency is different, in which the plasma produced during the first second frequency generator with second different in the first generator. In addition, the invention relates to a corresponding device.

【技术实现步骤摘要】
永久结合晶圆的方法及装置本申请是申请号为201280074902.9、申请日为2012-07-24、专利技术名称为“永久结合晶圆的方法及装置”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种使第一衬底的第一接触面与第二衬底的第二接触面结合的方法及装置。
技术介绍
衬底永久或不可逆结合的目的为产生尽可能强且尤其尽可能不可逆的互连，因此要在衬底的两个接触面之间产生高结合力。在现有技术中，存在用于此目的的各种途径及生产方法。迄今为止遵循的已知生产方法及途径通常产生不可再生或再生可能不佳且几乎不能特别应用于改变的条件的结果。具体来说，目前使用的生产方法通常使用高温(尤其>400°C)以便确保可重复结果。诸如高能量消耗及衬底上存在的结构可能发生破坏的技术问题是因迄今为止高结合力所必需的在某种程度上远高于300°C的高温产生。其它需求为以下：-前段工序兼容性。此定义为在生产主动式电子组件期间的过程兼容性。因此结合过程必须经设计以使得已存在于结构晶圆上的主动式组件(诸如晶体管)在加工期间既不会受不利影响，亦不会被损坏。兼容性准则主要包括某些化学元素（主要存在于CMOS结构中）的纯度及主要受热应力影响的机械负载能力。-低污染。-不施加力。-温度尽可能低，尤其对于具有不同热膨胀系数的材料。结合力的降低使得处理结构晶圆更谨慎且从而降低由直接机械负载导致的故障机率。
技术实现思路
因此本专利技术的目的为设计一种在尽可能低的温度下节约地产生同时以尽可能高的结合力永久结合的方法及装置。此目的通过如下所述的方案达成。本专利技术的有利扩展方案在本申请其它公开内容中给出。本申请中给出的特征中的至少两者的所有组合亦属于本专利技术的构架内。在值范围给定的情况下，位于指示界限内的值亦应被视为作为边界值而公开且将以任何组合要求保护。根据本专利技术的一种使第一衬底的第一接触面与第二衬底的第二接触面结合的方法，其中所述第二衬底具有最少一个反应层，所述方法具有以下流程：-将所述衬底容纳于等离子体腔室中或容纳于连接至等离子体腔室的衬底腔室中，其中所述离子体腔室具有至少两个能在不同频率下操作，尤其是在不同频率下操作以产生等离子体的发生器，-通过将在所述离子体腔室中产生的等离子体施加于所述第一接触面而在该第一接触面上的储存器形成层中形成储存器，-用第一离析剂或第一组离析剂至少部分填充所述储存器，-使所述第一接触面与所述第二接触面接触以形成预结合连接，-通过使所述第一离析剂与所述第二衬底的反应层中所含的第二离析剂反应来至少部分增强所述第一与第二接触面之间永久结合的形成。所述的方法中所述第一频率是在1MHz与100MHz之间或所述第二频率是在在10kHz与100MHz之间。填在所述储存器中的所述第一离析剂与用于形成所述永久结合的所述第二离析剂反应。所述第一离析剂与所述第二离析剂的反应将所述第一与第二接触面之间的至少一个间隙至少部分地闭合。根据本专利技术的一种使第一衬底的第一接触面与第二衬底的第二接触面结合的方法，其中所述第二衬底具有最少一个反应层，所述方法具有以下流程：-将所述衬底容纳于电感耦合的等离子体腔室中，-通过对所述第一接触面施加借助于线圈的电感耦合所产生的等离子体而在所述第一接触面上的储存器形成层中形成储存器，其中在等离子体产生期间在第一发生器上施加不同于第二发生器的第二频率的第一频率，-用第一离析剂或第一组离析剂至少部分填充所述储存器，-使所述第一接触面与所述第二接触面接触以形成预结合连接，-通过使所述第一离析剂与所述第二衬底的反应层中所含的第二离析剂反应来至少部分增强所述第一与第二接触面之间永久结合的形成。所述的方法中所述储存器包括孔隙率在纳米范围内的多孔层或具有通道的层，其中通道厚度小于10nm。至少部分填充所述储存器包括通过用含有第一离析剂的流体冲洗来填充所述储存器，所述第一离析剂包括H2O、H2O2和NH4OH中的至少一种。根据本专利技术的一种使第一衬底的第一接触面与第二衬底的第二接触面结合的装置，其中所述第二衬底具有最少一个反应层，所述装置具有以下特征：-结合腔室，-第一电极及布置在相对侧的第二电极，-容纳部件，其在所述第一电极与所述第二电极之间用于容纳所述衬底，-储存器形成部件，其用于通过对所述第一接触面施加借助于所述电极的电容耦合所产生的等离子体而在所述第一接触面上的储存器形成层中形成储存器，其中在所述离子体产生期间能在所述第一电极上施加不同于所述第二电极的第二频率的第一频率，-用于使所述第一接触面与所述第二接触面接触以形成预结合连接的部件。所述的装置中所述第一频率是在1MHz与100MHz之间或所述第二频率是在在10kHz与100MHz之间。根据本专利技术的一种使第一衬底的第一接触面与第二衬底的第二接触面结合的装置，其中所述第二衬底具有最少一个反应层，所述装置具有以下特征：-结合腔室，-线圈，-用于容纳所述衬底的容纳部件，-储存器形成部件，用于通过对所述第一接触面施加借助于第一和第二发生器的电感耦合所产生的等离子体而在所述第一接触面上的储存器形成层中形成储存器，其中在所述等离子体产生期间能在所述第一发生器上施加不同于所述第二发生器的第二频率的第一频率，-用于使所述第一接触面与所述第二接触面接触以形成预结合连接的部件。所述的装置中所述储存器包括孔隙率在纳米范围内的多孔层或具有通道的层，其中通道厚度小于10nm。所述装置包括形成储存器的腔室、分开提供的用以填充所述储存器的腔室。根据本专利技术的一种使第一衬底的第一接触面与第二衬底的第二接触面结合的装置，其中所述第二衬底具有最少一个反应层，所述装置具有以下特征：-用于产生等离子体的等离子体腔室，所述等离子体腔室具有用于产生所述等离子体的至少两个能在不同频率下操作、尤其是在不同频率下操作的发生器，-连接至所述等离子体腔室的结合腔室，-储存器形成部件，用于通过对所述第一接触面施加在所述等离子体腔室中产生的等离子体而在所述第一接触面上的储存器形成层中形成储存器，-用于使所述第一接触面与所述第二接触面接触以形成预结合连接的部件。所述装置包括形成储存器的腔室、分开提供的用以填充所述储存器的腔室。本专利技术的基本思想为使用电容耦合的等离子体或电感耦合的等离子体或来自远程等离子体装置产生等离子体，使用等离子体形成于衬底中容纳第一离析剂的储存器，该离析剂在使衬底之间接触或产生暂时结合之后与存在于其它衬底中的第二离析剂反应，且从而形成衬底之间的不可逆或永久结合。在第一接触面上的储存器形成层中形成储存器之前或之后，一般清洁该一个或多个衬底，尤其通过冲洗步骤清洁。此清洁一般应确保在表面上不存在会导致未结合位点的粒子。储存器及储存器中所含有的离析剂在技术上创造该可能，在接触面上在产生暂时或可逆结合之后以专门方式直接诱导反应(第一离析剂或第一组离析剂与第二离析剂或第二组离析剂），该反应提高结合速度且增强永久结合，尤其通过经该反应使至少一个接触面、优选储存器对面的接触面发生变形。如本专利技术所主张，在相对的第二接触面上设置发生如本专利技术所主张的变形且第一离析剂(或第一组第一离析剂)与第二衬底的反应层中存在的第二离析剂(或第二组离析剂)反应的生长层。为加速第一离析剂(或第一组离析剂)与第二离析剂(或第二组离析剂)之间的反应，如本专利技术中的有利实施例中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使第一衬底（1)的第一接触面(3)与第二衬底（2）的第二接触面(4)结合的方法，其中所述第二衬底(2)具有最少一个反应层(7)，所述方法具有以下流程：‑将所述衬底（1、2)容纳于等离子体腔室(20、20’)中或容纳于连接至等离子体腔室(20")的衬底腔室(27)中，其中所述离子体腔室(20、20'、20")具有至少两个能在不同频率(f2l、f22）下操作，尤其是在不同频率(f2l、f22）下操作以产生等离子体的发生器(23、24)，‑通过将在所述离子体腔室(20、20'、20")中产生的等离子体施加于所述第一接触面(3)而在该第一接触面(3)上的储存器形成层(6)中形成储存器(5)，‑用第一离析剂或第一组离析剂至少部分填充所述储存器(5)，‑使所述第一接触面(3)与所述第二接触面(4)接触以形成预结合连接，‑通过使所述第一离析剂与所述第二衬底(2）的反应层(7)中所含的第二离析剂反应来至少部分增强所述第一与第二接触面(3，4)之间永久结合的形成。

【技术特征摘要】
1.一种使第一衬底（1)的第一接触面(3)与第二衬底（2）的第二接触面(4)结合的方法，其中所述第二衬底(2)具有最少一个反应层(7)，所述方法具有以下流程：-将所述衬底（1、2)容纳于等离子体腔室(20、20’)中或容纳于连接至等离子体腔室(20")的衬底腔室(27)中，其中所述离子体腔室(20、20'、20")具有至少两个能在不同频率(f2l、f22）下操作，尤其是在不同频率(f2l、f22）下操作以产生等离子体的发生器(23、24)，-通过将在所述离子体腔室(20、20'、20")中产生的等离子体施加于所述第一接触面(3)而在该第一接触面(3)上的储存器形成层(6)中形成储存器(5)，-用第一离析剂或第一组离析剂至少部分填充所述储存器(5)，-使所述第一接触面(3)与所述第二接触面(4)接触以形成预结合连接，-通过使所述第一离析剂与所述第二衬底(2）的反应层(7)中所含的第二离析剂反应来至少部分增强所述第一与第二接触面(3，4)之间永久结合的形成。2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一频率(f21)是在1MHz与100MHz之间或所述第二频率(f22)是在在10kHz与100MHz之间。3.如权利要求1或2所述的方法，其中填在所述储存器(5)中的所述第一离析剂与用于形成所述永久结合的所述第二离析剂反应。4.如权利要求1或2所述的方法，其中所述第一离析剂与所述第二离析剂的反应将所述第一与第二接触面(3，4)之间的至少一个间隙至少部分地闭合。5.一种使第一衬底（1)的第一接触面(3)与第二衬底(2）的第二接触面(4)结合的方法，其中所述第二衬底(2)具有最少一个反应层(7)，所述方法具有以下流程：-将所述衬底容纳于电感耦合的等离子体腔室中，-通过对所述第一接触面(3)施加借助于线圈(26)的电感耦合所产生的等离子体而在所述第一接触面(3)上的储存器形成层(6)中形成储存器(5)，其中在等离子体产生期间在第一发生器(23)上施加不同于第二发生器(24)的第二频率(f22)的第一频率(f21)，-用第一离析剂或第一组离析剂至少部分填充所述储存器(5)，-使所述第一接触面（3)与所述第二接触面(4)接触以形成预结合连接，-通过使所述第一离析剂与所述第二衬底(2)的反应层(7)中所含的第二离析剂反应来至少部分增强所述第一与第二接触面(3，4)之间永久结合的形成。6.如权利要求1或5所述的方法，其中所述储存器(5)包括孔隙率在纳米范围内的多孔层或具有通道的层，其中通道厚度小于10nm。7.如权利要求1或5所述的方法，其中至少部分填充所述储存器(5)包括通过用含有第一离析剂的流体冲洗来填充所述储存器，所述第一离析剂包括H2O、H2O2和NH4OH中的至少一种。8.一种使第一衬底（1)的第一接触面(3)与第二衬底(2)的第二接触面(4)结合...

【专利技术属性】
技术研发人员：T普拉赫，K欣格尔，M温普林格，C弗勒特根，
申请(专利权)人：EV集团E·索尔纳有限责任公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT