晶圆键合设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种晶圆键合设备，包括用于对待键合晶圆的表面进行激活处理的等离子体处理装置，所述等离子体处理装置包括：等离子体腔；等离子体生成气体管道，与所述等离子体腔连接；水汽管道，与所述等离子体腔连接；位于所述等离子体腔内的电极，所述电极用于使等离子体生成气体生成等离子体以对待键合的晶圆的表面进行激活处理；设置在所述水汽管道上的第一阀门；所述第一阀门被配置为在所述电极通电之前开启以在所述生成等离子体之前通过所述水汽管道向所述等离子体腔中引入水汽；或者所述第一阀门被配置为在所述电极通电过程中开启以在所述生成等离子体的同时通过所述水汽管道向所述等离子体腔中引入水汽。述水汽管道向所述等离子体腔中引入水汽。述水汽管道向所述等离子体腔中引入水汽。

【技术实现步骤摘要】
晶圆键合设备


[0001]本技术总体上涉及半导体
，以及更具体地，涉及一种用于提高晶圆键合强度的晶圆键合设备。

技术介绍

[0002]晶圆键合是将半导体晶圆在不使用粘结剂的情况下结合在一起的技术。晶圆和晶圆之间的直接键合，是利用两晶圆表面的原子键合力，经过处理使两晶圆表面原子反应产生共价键合，以实现期望的连接强度。利用晶圆键合技术，可以将两个或多个功能相同或不同的芯片单独制作并且之后键合到一起，这提供了更多的设计自由度，提高集成度，并且减小芯片之间的互连，从而减少功耗和延迟。
[0003]晶圆的键合通过键合设备来进行，如果键合强度不够，将导致键合的晶圆脱落。因此，提供能够提高晶圆键合强度的键合设备是业内亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本技术提供了一种能够提高晶圆键合强度的晶圆键合设备。利用该设备，在等离子体腔中生成等离子体的同时，引入等离子体腔中的水汽被电离，从而在待键合的晶圆表面形成大量的硅羟基键，进而使得晶圆的键合强度能够大大提高。另外，由于无需在对待键合的晶圆表面进行激活处理之后再进行亲水处理，所以根据本技术的晶圆键合设备的键合时间也显著减少。
[0005]根据本技术的实施例，提供了一种晶圆键合设备，包括用于对待键合晶圆的表面进行激活处理的等离子体处理装置，所述等离子体处理装置包括：等离子体腔；等离子体生成气体管道，与所述等离子体腔连接；水汽管道，与所述等离子体腔连接；位于所述等离子体腔内的电极，所述电极用于使等离子体生成气体生成等离子体以对待键合的晶圆的表面进行激活处理；设置在所述水汽管道上的第一阀门；所述第一阀门被配置为在所述电极通电之前开启以在所述生成等离子体之前通过所述水汽管道向所述等离子体腔中引入水汽；或者；所述第一阀门被配置为在所述电极通电过程中开启以在所述生成等离子体的同时通过所述水汽管道向所述等离子体腔中引入水汽。
[0006]在一些实施例中，所述水汽管道包括分离设置的载体气体管道、载体气体加湿管道；所述载体气体管道的一端用于与储水罐连接，所述载体气体加湿管道的一端用于与所述储水罐连接、另一端与所述等离子体腔连接。
[0007]在一些实施例中，所述第一阀门设置在所述载体气体管道或载体气体加湿管道上。
[0008]在一些实施例中，所述载体气体管道与载体气体加湿管道构造相同。
[0009]在一些实施例中，所述晶圆键合设备还包括：储水罐，所述载体气体管道的一端与所述储水罐连接，所述载体气体加湿管道的一端与所述储水罐连接。
[0010]在一些实施例中，所述晶圆键合设备还包括处理器，所述处理器被配置为：在所述
等离子体处理装置进行所述激活处理之前输出通电信号以使所述电极通电，以及在输出所述通电信号之前或输出所述通电信号的过程中输出第一开启信号；所述第一阀门接收到所述第一开启信号后开启以向所述等离子体腔中引入水汽。
[0011]在一些实施例中，所述晶圆键合设备还包括设置在所述等离子体生成气体管道上的第二阀门；所述处理器被配置为：在输出所述通电信号之前输出第二开启信号；所述第二阀门接收到所述第二开启信号后开启以向所述等离子体腔中引入等离子体生成气体。
[0012]在一些实施例中，所述处理器被配置为：在输出所述第二开启信号后、输出所述通电信号前，输出所述第一开启信号。
[0013]在一些实施例中，所述等离子体生成气体管道包括氮气管道、氧气管道。
[0014]在一些实施例中，所述晶圆键合设备还包括：第一传输装置，包括第一传输腔和位于所述第一传输腔内的第一机械手臂，所述第一机械手臂用于传输待键合晶圆，所述第一传输腔与等离子体腔连接；第一开合门，设置在所述第一传输腔的腔壁上，并被配置为在打开时将所述第一传输腔的腔室和所述等离子体腔的腔室连通、在闭合时将所述第一传输腔的腔室和所述等离子体腔的腔室隔绝。
[0015]在一些实施例中，所述晶圆键合设备还包括：压力转换装置，包括压力转换腔和位于所述压力转换腔内的压力控制部件，所述压力控制部件用于调节所述压力转换腔内的气压，所述压力转换腔与所述第一传输腔连接；第二开合门，设置在所述压力转换腔的腔壁上，并被配置为在打开时将所述第一传输腔的腔室和所述压力转换腔的腔室连通、在闭合时将所述第一传输腔的腔室和所述压力转换腔的腔室隔绝。
[0016]在一些实施例中，所述晶圆键合设备还包括：第二传输装置，包括第二传输腔和位于所述第二传输腔内的第二机械手臂，所述第二传输腔设置有供待键合晶圆进出的开口，所述第二机械手臂用于传输待键合晶圆，所述第二传输腔与所述压力转换腔连接；第三开合门，设置在所述第二传输腔的腔壁上，并被配置为在打开时将所述第二传输腔的腔室和所述压力转换腔的腔室连通、在闭合时将所述第二传输腔的腔室和所述压力转换腔的腔室隔绝。
[0017]在一些实施例中，所述晶圆键合设备还包括：清洗装置，包括清洗腔和位于所述清洗腔内的清洗部件，所述清洗腔与所述第二传输腔连接；第四开合门，设置在所述清洗腔的腔壁上，并被配置为在打开时将所述第二传输腔的腔室和所述清洗腔的腔室连通、在闭合时将所述第二传输腔的腔室和所述清洗腔的腔室隔绝。
[0018]在一些实施例中，所述晶圆键合设备还包括：键合装置，包括键合腔和位于所述键合腔内的键合部件，所述键合腔与所述第二传输腔连接；第五开合门，设置在所述键合腔的腔壁上，并被配置为在打开时将所述第二传输腔的腔室和所述键合腔的腔室连通、在闭合时将所述第二传输腔的腔室和所述键合腔的腔室隔绝。
[0019]根据本技术的实施例，提供了一种晶圆键合设备，包括用于对待键合晶圆的表面进行激活处理的等离子体处理装置，所述等离子体处理装置包括：等离子体腔；等离子体生成气体管道，与所述等离子体腔连接；水汽管道，与所述等离子体腔连接；位于所述等离子体腔内的电极，所述电极被配置为：在通过所述水汽管道向所述等离子体腔引入水汽后通电以生成对待键合晶圆的表面进行激活处理的等离子体，或者在通过所述水汽管道向所述等离子体腔引入水汽之前通电以生成对待键合晶圆的表面进行激活处理的等离子体。
[0020]在一些实施例中，所述水汽管道包括分离设置的载体气体管道、载体气体加湿管道；所述载体气体管道的一端用于与储水罐连接，所述载体气体加湿管道的一端用于与所述储水罐连接、另一端与所述等离子体腔连接。
[0021]在一些实施例中，所述晶圆键合设备还包括：储水罐，所述载体气体管道的一端与所述储水罐连接，所述载体气体加湿管道的一端与所述储水罐连接。
[0022]在一些实施例中，所述晶圆键合设备还包括处理器，所述处理器被配置为：在所述等离子体处理装置进行所述激活处理之前输出通电信号以使所述电极通电，以及在输出所述通电信号之前或输出所述通电信号的过程中控制所述水汽管道与所述等离子体腔连通以引入水汽。
[0023]在一些实施例中，所述等离子体生成气体管道包括氮气管道、氧气管道。
[0024]在一些实施例中，所述晶圆键合设备还包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆键合设备，包括用于对待键合晶圆的表面进行激活处理的等离子体处理装置，所述等离子体处理装置包括：等离子体腔；等离子体生成气体管道，与所述等离子体腔连接；水汽管道，与所述等离子体腔连接；位于所述等离子体腔内的电极，所述电极用于使等离子体生成气体生成等离子体以对待键合的晶圆的表面进行激活处理；设置在所述水汽管道上的第一阀门；其特征在于，所述第一阀门被配置为在所述电极通电之前开启以在所述生成等离子体之前通过所述水汽管道向所述等离子体腔中引入水汽；或者；所述第一阀门被配置为在所述电极通电过程中开启以在所述生成等离子体的同时通过所述水汽管道向所述等离子体腔中引入水汽。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述水汽管道包括分离设置的载体气体管道、载体气体加湿管道；所述载体气体管道的一端用于与储水罐连接，所述载体气体加湿管道的一端用于与所述储水罐连接、另一端与所述等离子体腔连接。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一阀门设置在所述载体气体管道或载体气体加湿管道上。4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述载体气体管道与载体气体加湿管道构造相同。5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：储水罐，所述载体气体管道的一端与所述储水罐连接，所述载体气体加湿管道的一端与所述储水罐连接。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：处理器，所述处理器被配置为：在所述等离子体处理装置进行所述激活处理之前输出通电信号以使所述电极通电，以及在输出所述通电信号之前或输出所述通电信号的过程中输出第一开启信号；所述第一阀门接收到所述第一开启信号后开启以向所述等离子体腔中引入水汽。7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述等离子体处理装置还包括：设置在所述等离子体生成气体管道上的第二阀门；所述处理器被配置为：在输出所述通电信号之前输出第二开启信号；所述第二阀门接收到所述第二开启信号后开启以向所述等离子体腔中引入等离子体生成气体。8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述处理器被配置为：在输出所述第二开启信号后、输出所述通电信号前，输出所述第一开启信号。9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述等离子体生成气体管道包括氮气管道、氧气管道。10.根据权利要求1
‑
9中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：第一传输装置，包括第一传输腔和位于所述第一传输腔内的第一机械手臂，所述第一机械手臂用于传输待键合晶圆，所述第一传输腔与等离子体腔连接；
第一开合门，设置在所述第一传输腔的腔壁上，并被配置为在打开时将所述第一传输腔的腔室和所述等离子体腔的腔室连通、在闭合时将所述第一传输腔的腔室和所述等离子体腔的腔室隔绝。11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：压力转换装置，包括压力转换腔和位于所述压力转换腔内的压力控制部件，所述压力控制部件用于调节所述压力转换腔内的气压，所述压力转换腔与所述第一传输腔连接；第二开合门，设置在所述压力转换腔的腔壁上，并被配置为在打开时将所述第一传输腔的腔室和所述压力转换腔的腔室连通、在闭合时将所述第一传输腔的腔室和所述压力转换腔的腔室隔绝。12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：第二传输装置，包括第二传输腔和位于所述第二传输腔内的第二机械手臂，所述第二传输腔设置有供待键合晶圆进出的开口，所述第二机械手臂用于传输待键合晶圆，所述第二传输腔与所述压力转换腔连接；第三开合门，设置在所述第二传输腔的腔壁上，并被配置为在打开时将所述第二传输腔的腔室和所述压力转换腔的腔室连通、在闭合时将所述第二传输腔的腔室和所述压力转换腔的腔室隔绝。13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：清洗装置，包括清洗腔和位于所述清洗腔内的清洗部件，所述清洗腔与所述第二传输腔连接；第四开合门，设置在所述清洗腔的腔壁上，并被配置为在打开时将所述第二传输腔的腔室和所述清洗腔的腔室连通、在闭合时将所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志远，袁绅豪，刘武，刘淼，锁志勇，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：