修正晶圆键合对准偏差的方法、晶圆键合方法及其系统技术方案

本发明专利技术提供一种修正晶圆键合对准偏差的方法及系统，该系统包括：用于测量晶圆的实际厚度的晶圆厚度检测模块、用于存储晶圆的预设厚度及待键合的两片晶圆之间的最远预设距离的存储模块、用于获取晶圆的实际厚度、预设厚度及最远预设距离，并根据这三组参量获得两片晶圆之间的对准偏差值的数据处理模块、驱动移动部件运动的驱动模块及用于承载并固定待键合的晶圆的移动部件。采用本系统可以在键合两片晶圆前，根据晶圆的实际厚度调节两片晶圆之间的实际间距，使该值与两片晶圆之间的预设间距保持一致，两片晶圆键合后，晶圆发生形变量与预期值一致，从而保持两片晶圆之间良好的电性连接性，提高产品良率。

【技术实现步骤摘要】
修正晶圆键合对准偏差的方法、晶圆键合方法及其系统
本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种修正晶圆键合对准偏差的方法、晶圆键合方法及其系统。
技术介绍
随着电子元器件向着高密度、小型化的方向发展，3DIC技术受到了越来越多的关注。例如，近年来，闪存(FlashMemory)存储器的发展尤为迅速，闪存存储器的主要特点是能长期保持存储的信息，且具有集成度高、存取速度快、易于擦除和重写等优点，因而在微机、自动化控制等多项领域得到广泛的应用，为了进一步提高闪存存储器的集成度，三维的闪存存储器(3DNAND)技术得到了迅速发展。3DIC技术中的一个重要步骤就是混合晶圆键合(HybridBonding)技术。晶圆键合技术，是指将两块经过抛光的晶圆紧密粘接在一起。在3DNAND中晶圆级铜-铜垂直金属键合就是一种典型的混合晶圆键合技术，其将两个或多个晶圆相互对准键合，使得多个晶圆表面的铜互连凸出晶圆表面的贴合端相互贴合，从而实现多个互连结构的电连接。对于混合晶圆键合技术，两片需要键合的晶圆在键合过程中的对准度是一个重要的参数。但当前晶圆键合技术受晶圆原始物料厚度、晶圆上器件结构及所经工艺制程的不同等的影响，晶圆预键合前两片晶圆之间的设定距离与两片晶圆之间的实际不一致，导致晶圆在键合过程中发生的形变跟预期不一致，降低了两片晶圆的对准精度，严重影响了两晶圆的电性连接性能，降低了产品良率。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种修正晶圆键合对准偏差的方法、晶圆键合方法及其系统，用于解决现有技术中待键合的两晶圆之间的实际间距与预设间距不一致，降低了晶圆键合过程中的对准精度，从而影响两晶圆的电性连接性能，降低产品良率的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种修正晶圆键合对准偏差的系统，所述系统至少包括：晶圆厚度检测模块，存储模块，数据处理模块、驱动模块和移动部件；其中，所述晶圆厚度检测模块用于测量每一片待键合晶圆的实际厚度；所述存储模块用于存储所述每一片待键合晶圆的预设厚度及待键合的两片所述晶圆之间的最远预设距离，其中，所述最远预设距离指的是上部所述晶圆的上表面与下部所述晶圆的下表面之间的预设距离；所述数据处理模块连接所述晶圆厚度检测模块及所述存储模块，用于获取所述晶圆的实际厚度、所述晶圆的预设厚度及所述最远预设距离，根据所述晶圆的预设厚度及所述最远预设距离确定待键合的两片所述晶圆之间的预设间距，根据所述晶圆的实际厚度及所述最远预设距离确定待键合的两片所述晶圆之间的实际间距，并根据所述预设间距及所述实际间距确定待键合的两片所述晶圆之间的对准偏差值，其中，所述预设间距指的是上部所述晶圆的下表面与下部所述晶圆的上表面之间的预设距离，所述实际间距指的是上部所述晶圆的下表面与下部所述晶圆的上表面之间的实际距离；所述驱动模块连接所述数据处理模块及所述移动部件，用于接收数据处理信息，然后驱动所述移动部件运动；所述移动部件连接所述驱动模块，用于承载并固定待键合的所述晶圆，同时根据所述数据处理信息上下移动待键合的两片所述晶圆之间的至少一片，以使得所述待键合晶圆之间的实际间距与预设间距保持一致。可选地，所述晶圆厚度检测模块包括：微控制单元，激光信号发射器，激光信号接收器，计时模块；其中，所述微控制单元用于产生测距信号、接收控制信号和外围模块信号，且对数据进行计算和处理；所述激光信号发射器连接所述微控制单元，用于响应所述微控制单元发出的测距信号，发射激光信号；所述激光信号接收器用于将接收到的返回光束信号转换为电信号；所述计时模块的信号输入端分别与所述激光信号发射器和所述激光信号接收器连接，所述计时模块的信号输出端与所述微控制单元连接，用于测量激光从发射到返回之间的时间差。进一步地，所述激光信号发射器发出的激光垂直于所述晶圆表面入射，所述激光信号发射器与所述激光信号接收器位于所述晶圆的同一侧且水平平齐。进一步地，所述激光信号发射器包括脉冲激光器。可选地，待键合的两片所述晶圆之间的预设间距介于10μm～30μm之间。可选地，待键合的两片所述晶圆分别为存储器阵列晶圆和外围电路晶圆。可选地，还包括晶圆对准度检测模块，用于在键合结束后检测所述晶圆的对准度。本专利技术还提供一种晶圆键合系统，所述晶圆键合系统包括上述任意所述的修正晶圆键合对准偏差的系统。本专利技术还提供一种修正晶圆键合对准偏差的方法，所述方法至少包括如下步骤：分别测量待键合的两片晶圆的实际厚度；根据所述晶圆的预设厚度及待键合的两片所述晶圆之间的最远预设距离确定待键合的两片所述晶圆之间的预设间距，其中，所述最远预设距离指的是上部所述晶圆的上表面与下部所述晶圆的下表面之间的预设距离，所述预设间距指的是上部所述晶圆的下表面与下部所述晶圆的上表面之间的预设距离；根据所述晶圆的实际厚度及待键合的两片所述晶圆之间的最远预设距离确定待键合的两片所述晶圆之间的实际间距，其中，所述实际间距指的是上部所述晶圆的下表面与下部所述晶圆的上表面之间的实际距离；根据所述预设间距及所述实际间距确定待键合的两片所述晶圆之间的对准偏差值；根据所述对准偏差值上下移动待键合的两片所述晶圆之间的至少一片，以使得所述待键合晶圆之间的实际间距与预设间距保持一致。可选地，利用晶圆厚度检测模块测量待键合的所述晶圆的实际厚度，其中所述晶圆厚度检测模块包括，微控制单元，激光信号发射器，激光信号接收器，计时模块，所述晶圆的实际厚度的测量方法包括：所述微控制单元接收外部的测距控制信号，产生测距信号；所述激光信号发射器接收所述测距信号发射激光信号，同时所述计时模块开始计时，激光信号指向目标；所述激光信号接收器接收所述目标的返回光束，同时所述计时模块停止计时，并计算出开始计时和停止计时之间的时间差；所述微控制单元接收所述时间差，并计算出所述激光信号发射器与所述目标表面之间的距离；采用以上步骤分别测量所述激光信号发射器与晶圆承载台表面之间的第一距离以及所述激光信号发射器与置于所述晶圆承载台上的所述晶圆表面之间的第二距离，并根据所述第一距离及所述第二距离确定所述晶圆的实际厚度。进一步地，所述激光信号发射器发出的激光垂直于所述晶圆表面入射，所述激光信号发射器与所述激光信号接收器位于所述晶圆的同一侧且水平平齐。进一步地，所述激光信号发射器包括脉冲激光器。可选地，待键合的两片所述晶圆之间的预设间距介于10μm～30μm之间。可选地，待键合的两片所述晶圆分别为存储器阵列晶圆和外围电路晶圆。可选地，所述方法还包括在键合结束后检测所述晶圆对准度的步骤。本专利技术还提供一种晶圆键合方法，所述晶圆键合方法包括上述任意一项所述的修正晶圆键合对准偏差的方法进行键合前对待键合的两片所述晶圆之间的实际间距进行调整，以使得所述待键合晶圆之间的所述实际间距与预设间距保持一致，并基于该实际本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种修正晶圆键合对准偏差的系统，其特征在于，所述系统至少包括：晶圆厚度检测模块，存储模块，数据处理模块、驱动模块和移动部件；其中，/n所述晶圆厚度检测模块用于测量每一片待键合晶圆的实际厚度；/n所述存储模块用于存储所述每一片待键合晶圆的预设厚度及待键合的两片所述晶圆之间的最远预设距离，其中，所述最远预设距离指的是上部所述晶圆的上表面与下部所述晶圆的下表面之间的预设距离；/n所述数据处理模块连接所述晶圆厚度检测模块及所述存储模块，用于获取所述晶圆的实际厚度、所述晶圆的预设厚度及所述最远预设距离，根据所述晶圆的预设厚度及所述最远预设距离确定待键合的两片所述晶圆之间的预设间距，根据所述晶圆的实际厚度及所述最远预设距离确定待键合的两片所述晶圆之间的实际间距，并根据所述预设间距及所述实际间距确定待键合的两片所述晶圆之间的对准偏差值，其中，所述预设间距指的是上部所述晶圆的下表面与下部所述晶圆的上表面之间的预设距离，所述实际间距指的是上部所述晶圆的下表面与下部所述晶圆的上表面之间的实际距离；/n所述驱动模块连接所述数据处理模块及所述移动部件，用于接收数据处理信息，然后驱动所述移动部件运动；/n所述移动部件连接所述驱动模块，用于承载并固定待键合的所述晶圆，同时根据所述数据处理信息上下移动待键合的两片所述晶圆之间的至少一片，以使得所述待键合晶圆之间的实际间距与预设间距保持一致。/n...

【技术特征摘要】
1.一种修正晶圆键合对准偏差的系统，其特征在于，所述系统至少包括：晶圆厚度检测模块，存储模块，数据处理模块、驱动模块和移动部件；其中，
所述晶圆厚度检测模块用于测量每一片待键合晶圆的实际厚度；
所述存储模块用于存储所述每一片待键合晶圆的预设厚度及待键合的两片所述晶圆之间的最远预设距离，其中，所述最远预设距离指的是上部所述晶圆的上表面与下部所述晶圆的下表面之间的预设距离；
所述数据处理模块连接所述晶圆厚度检测模块及所述存储模块，用于获取所述晶圆的实际厚度、所述晶圆的预设厚度及所述最远预设距离，根据所述晶圆的预设厚度及所述最远预设距离确定待键合的两片所述晶圆之间的预设间距，根据所述晶圆的实际厚度及所述最远预设距离确定待键合的两片所述晶圆之间的实际间距，并根据所述预设间距及所述实际间距确定待键合的两片所述晶圆之间的对准偏差值，其中，所述预设间距指的是上部所述晶圆的下表面与下部所述晶圆的上表面之间的预设距离，所述实际间距指的是上部所述晶圆的下表面与下部所述晶圆的上表面之间的实际距离；
所述驱动模块连接所述数据处理模块及所述移动部件，用于接收数据处理信息，然后驱动所述移动部件运动；
所述移动部件连接所述驱动模块，用于承载并固定待键合的所述晶圆，同时根据所述数据处理信息上下移动待键合的两片所述晶圆之间的至少一片，以使得所述待键合晶圆之间的实际间距与预设间距保持一致。


2.根据权利要求1所述的修正晶圆键合对准偏差的系统，其特征在于，所述晶圆厚度检测模块包括：微控制单元，激光信号发射器，激光信号接收器，计时模块；其中，
所述微控制单元用于产生测距信号、接收控制信号和外围模块信号，且对数据进行计算和处理；
所述激光信号发射器连接所述微控制单元，用于响应所述微控制单元发出的测距信号，发射激光信号；
所述激光信号接收器用于将接收到的返回光束信号转换为电信号；
所述计时模块的信号输入端分别与所述激光信号发射器和所述激光信号接收器连接，所述计时模块的信号输出端与所述微控制单元连接，用于测量激光从发射到返回之间的时间差。


3.根据权利要求2所述的修正晶圆键合对准偏差的系统，其特征在于：所述激光信号发射器发出的激光垂直于所述晶圆表面入射，所述激光信号发射器与所述激光信号接收器位于所述晶圆的同一侧且水平平齐。


4.根据权利要求2所述的修正晶圆键合对准偏差的系统，其特征在于：所述激光信号发射器包括脉冲激光器。


5.根据权利要求1所述的修正晶圆键合对准偏差的系统，其特征在于：待键合的两片所述晶圆之间的预设间距介于10μm～30μm之间。


6.根据权利要求1所述的修正晶圆键合对准偏差的系统，其特征在于：待键合的两片所述晶圆分别为存储器阵列晶圆和外围电路晶圆。


7.根据权利要求1所述的修正晶圆键合对准偏差的系统，其特征在于，还包括晶圆对准度检测模块，用于在键合结束后检测所述晶圆的对准度。


8.一种晶圆键合系统，其特征在于：所述晶圆键合系统包括如权利要求1～7任意一项所述的修正晶圆键合对准偏差的系统。


9.一种修正晶圆键合对准偏差的方法，其特征在于，所述方法至少包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹朋岸，王家文，王涛，胡思平，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42