晶片与晶片键合方法和晶片与晶片键合系统技术方案

提供了一种晶片与晶片键合方法和一种晶片与晶片键合系统。所述晶片与晶片键合方法包括：对第一晶片的键合表面执行等离子体处理；在对第一晶片的键合表面执行等离子体处理之后，对第一晶片加压；以及使第一晶片键合到第二晶片。所述等离子体处理沿着围绕第一晶片的中心的圆周方向具有不同的等离子体密度。在对第一晶片加压之后，第一晶片的中间部分突出。通过从第一晶片的中间部分向第一晶片的周缘区域逐渐地将第一晶片接合到第二晶片，使第一晶片键合到第二晶片。

Wafer to wafer bonding method and wafer to wafer bonding system

【技术实现步骤摘要】
晶片与晶片键合方法和晶片与晶片键合系统相关申请的交叉引用本申请要求于2018年8月3日在韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请No.10-2018-0090872的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用全部并入本文。
示例性实施例涉及一种晶片与晶片键合方法和一种晶片与晶片键合系统。更具体地，示例性实施例涉及一种将晶片彼此键合以制造具有三维连接结构的半导体器件的方法和一种用于执行所述方法的晶片与晶片键合系统。
技术介绍
在制造诸如CMOS图像传感器(CIS)、高带宽存储器(HBM)等的电子产品中，可以将两个晶片彼此键合，由此改善每晶片的成品率。晶片与晶片键合工艺可以包括O2等离子体活化步骤、水合步骤、晶片对准步骤、晶片键合步骤、退火步骤等。当在晶片键合步骤中将两个晶片彼此键合时，在键合的晶片之间可能发生叠加畸变。
技术实现思路
示例性实施例提供了一种能够防止晶片与晶片未对准的晶片与晶片键合方法。示例性实施例提供了用于执行所述晶片与晶片键合方法的晶片与晶片键合系统。根据示例性实施例，一种晶片与晶片键合方法包括：对第一晶片的键合表面执行等离子体处理；在对所述第一晶片的所述键合表面执行了所述等离子体处理之后，对所述第一晶片加压；以及使所述第一晶片键合到第二晶片。所述等离子体处理沿着围绕所述第一晶片的中心的圆周方向具有不同的等离子体密度。在对所述第一晶片加压之后，所述第一晶片的中间部分突出。通过从所述第一晶片的中间部分向所述第一晶片的周缘区域逐渐地将所述第一晶片接合到所述第二晶片，使所述第一晶片键合到所述第二晶片。根据示例性实施例，一种晶片与晶片键合方法包括：对第一晶片的键合表面执行等离子体处理；在对所述第一晶片的所述键合表面执行了所述等离子体处理之后，对所述第一晶片加压；以及使所述第一晶片键合到第二晶片。所述等离子体处理从所述第一晶片的中心在第一晶体取向上具有第一等离子体密度，而在所述第一晶片的第二晶体取向上具有第二等离子体密度。在对所述第一晶片加压之后，所述第一晶片的中间部分突出。通过从所述第一晶片的所述中间部分向所述第一晶片的周缘区域逐渐地将所述第一晶片接合到所述第二晶片，使所述第一晶片键合到所述第二晶片。根据示例性实施例，一种晶片与晶片键合系统包括等离子体处理装置和晶片键合装置。所述等离子体处理装置被配置为对第一晶片的键合表面执行等离子体处理。所述等离子体处理沿着围绕所述第一晶片的中心的圆周方向具有不同的等离子体密度。所述晶片键合装置被配置为通过如下方式来使所述第一晶片键合到第二晶片：使所述第一晶片的中间部分朝向所述第二晶片突出；以及从所述第一晶片的所述中间部分向所述第一晶片的周缘区域逐渐地将所述第一晶片接合到所述第二晶片。附图说明通过参照附图详细描述本专利技术的示例性实施例，本专利技术的以上和其他特征将变得更加明显，在附图中：图1是示出了根据示例性实施例的晶片与晶片键合系统的框图。图2是示出了图1中的等离子体处理装置的截面图。图3是示出了图2中的等离子体处理装置的喷头的仰视图。图4A是沿图3中的线A-A′截取的截面图。图4B是沿图3中的线B-B′截取的截面图。图5是示出了使用图3的喷头进行等离子体处理后的晶片的表面上的附着力分布的图。图6是示出了根据示例性实施例的等离子体处理装置的喷头的仰视图。图7A是沿图6中的线A-A′截取的截面图。图7B是沿图6中的线B-B′截取的截面图。图8是示出了图1中的晶片键合装置的截面图。图9是示出了根据示例性实施例的晶片与晶片键合方法的流程图。图10是示出了图9中的晶片与晶片键合方法的图。图11是示出了晶片的晶体取向的图。图12是示出了相对于图11中的晶体取向的杨氏模量的曲线图。具体实施方式在下文中将参照附图更充分地描述示例性实施例。贯穿附图，同样的附图标记可以指同样的元件。为了便于描述，在这里可能使用空间相对术语诸如“在…下面”、“在…之下”、“下”、“在…下方”“在…上方”、“上”等来描述如附图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应该理解的是，这些空间相对术语旨在除了在附图中描绘的方位之外还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果在附图中装置被翻转，则被描述为在其它元件或特征“之下”或“下面”或“下方”的元件随后将被定位为在其它元件或特征“上方”。因此，示例性术语“在…之下”和“在…下方”可包括“在…上方”和“在…下方”两种方位。这里使用的术语“大约”包括所陈述的值，并且考虑到所讨论的测量和与特定量的测量相关的误差(例如，测量系统的限制)，意味着在本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的偏差范围内。例如，“大约”可以指在如本领域普通技术人员所理解的一个或更多个标准偏差内。此外，应该理解的是，虽然参数在本文中可能被描述为具有“大约”某个值，但是根据示例性实施例，参数可以精确地是该某个值或在测量误差内近似该某个值，如本领域普通技术人员将理解的那样。此外，当两个或更多个元件或值被描述为彼此大约相等时，应理解的是，这些元件或值彼此相同、彼此无法区分或者彼此可区分但在功能上彼此相同，如本领域普通技术人员将理解的那样。图1是示出了根据示例性实施例的晶片与晶片键合系统的框图。图2是示出了图1中的等离子体处理装置的截面图。图3是示出了图2中的等离子体处理装置的喷头的仰视图。图4A是沿图3中的线A-A′截取的截面图。图4B是沿图3中的线B-B′截取的截面图。图5是示出了使用图3的喷头进行等离子体处理后的晶片的表面上的附着力分布的图。图6是示出了根据示例性实施例的等离子体处理装置的喷头的仰视图。图7A是沿图6中的线A-A′截取的截面图。图7B是沿图6中的线B-B′截取的截面图。图8是示出了图1中的晶片键合装置的截面图。参照图1至图8，晶片与晶片键合系统10可以包括等离子体处理装置40、清洗装置50、对准装置60和晶片键合装置70。晶片与晶片键合系统10可以布置在清洗室20中。晶片与晶片键合系统10还可以包括盒式台30。盒式台30可以设置在清洗室20的侧面。在示例性实施例中，清洗室20可以是立方形的封闭室，并且可以是具有低水平的污染物(例如，灰尘、空气中微生物、气溶胶颗粒和化学蒸气)的受控环境。盒式台30可以提供晶片在被转移到清洗室20中之前所处的空间。其中接纳了多个晶片的载体C可以被支撑在盒式台30的支撑板32上。载体C可以是例如前开式晶片传送盒(FOUP)。接纳在载体C中的晶片可以通过转移机器人22转移到清洗室20中。例如，三个载体C可以设置在盒式台30上。在示例性实施例中，要彼此键合的第一晶片和第二晶片可以分别被接纳在第一载体C和第二载体C中，键合的晶片可以被接纳在第三载体C中。在示例性实施例中，第一晶片可以是其中形成用于图像传感器芯片的电路的晶片，第二晶片可以是其中形成用于图像传感器芯片的光敏感器的晶片。或者，在示例性实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶片与晶片键合方法，所述晶片与晶片键合方法包括：/n对第一晶片的键合表面执行等离子体处理，所述等离子体处理沿着围绕所述第一晶片的中心的圆周方向具有不同的等离子体密度；/n在对所述第一晶片的键合表面执行了所述等离子体处理之后，对所述第一晶片加压，其中，在对所述第一晶片加压之后，所述第一晶片的中间部分突出；以及/n通过从所述第一晶片的中间部分向所述第一晶片的周缘区域逐渐地将所述第一晶片接合到第二晶片，使所述第一晶片键合到所述第二晶片。/n

【技术特征摘要】
20180803 KR 10-2018-00908721.一种晶片与晶片键合方法，所述晶片与晶片键合方法包括：
对第一晶片的键合表面执行等离子体处理，所述等离子体处理沿着围绕所述第一晶片的中心的圆周方向具有不同的等离子体密度；
在对所述第一晶片的键合表面执行了所述等离子体处理之后，对所述第一晶片加压，其中，在对所述第一晶片加压之后，所述第一晶片的中间部分突出；以及
通过从所述第一晶片的中间部分向所述第一晶片的周缘区域逐渐地将所述第一晶片接合到第二晶片，使所述第一晶片键合到所述第二晶片。


2.根据权利要求1所述的晶片与晶片键合方法，其中，执行所述等离子体处理包括：
在所述第一晶片的第一晶体取向上产生第一等离子体密度；以及
在所述第一晶片的第二晶体取向上产生大于所述第一等离子体密度的第二等离子体密度。


3.根据权利要求2所述的晶片与晶片键合方法，其中，所述第二晶体取向被定向为沿着围绕所述第一晶片的中心的所述圆周方向与所述第一晶体取向成预定角度。


4.根据权利要求2所述的晶片与晶片键合方法，其中，所述第一晶片具有在所述第一晶体取向上的第一杨氏模量和在所述第二晶体取向上的第二杨氏模量。


5.根据权利要求2所述的晶片与晶片键合方法，其中，所述第一晶体取向在[100]方向上，所述第二晶体取向在[110]方向上。


6.根据权利要求1所述的晶片与晶片键合方法，其中，执行所述等离子体处理包括：
通过喷头将等离子体气体供应到所述第一晶片的键合表面，
其中，所述喷头包括：
第一组排放孔，通过所述第一组排放孔，所述等离子体气体在所述第一晶片的第一晶体取向上以第一排放量喷射出；以及
第二组排放孔，通过所述第二组排放孔，所述等离子体气体在所述第一晶片的第二晶体取向上以大于所述第一排放量的第二排放量喷射出。


7.根据权利要求6所述的晶片与晶片键合方法，其中，包括在所述第二组排放孔中的排放孔的数量大于包括在所述第一组排放孔中的排放孔的数量。


8.根据权利要求6所述的晶片与晶片键合方法，其中，所述第二晶体取向被定向为沿着围绕所述第一晶片的中心的所述圆周方向与所述第一晶体取向成预定角度。


9.根据权利要求6所述的晶片与晶片键合方法，其中，所述第一晶片具有在所述第一晶体取向上的第一杨氏模量和在所述第二晶体取向上的第二杨氏模量。


10.根据权利要求1所述的晶片与晶片键合方法，所述晶片与晶片键合方法还包括：
在对所述第一晶片执行了所述等离子体处理之后，清洗所述第一晶片。


11.一种晶片与晶片键合方法，所述晶片与晶片键合方法包括：
对第一晶片的键合表面执行等离子体处理，所述等离子体处理从所述第一晶片的中心在第一晶体取向上具有第一等离子体密度，而在所述第一晶片的第二晶体取向上具有第二等离子体密度；
在对所述第一晶片的键合表面执行了所述等离子体处理之后，对所述第一晶片加压，其中，在对所述第一晶片加压之后，所述第一晶片的中间部分突出；以及
通过从所述第一晶片的中间部分向所述第一晶片的周缘区域逐渐地将所述第一晶片接合到第二晶片，使所述第一晶片键合到所述第二晶片。


12.根据权利要求11所述的晶片与晶片键合方法，其中，所述第一晶片具有在所述第一晶体取向上的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊昊，金圣协，孙沂周，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR