一种确定晶圆键合过程中最佳键合力的理论方法技术

本发明专利技术公开了一种确定晶圆键合过程中最佳键合力的理论方法，包括：步骤S1、提供第一晶圆和第二晶圆，获取第一晶圆的初始曲率系数和第一晶圆的曲率半径；步骤S2、获取第一晶圆和第二晶圆自发键合后，第一晶圆的第一改变曲率系数和第一弹性应变能；步骤S3、获取对第一晶圆施加键合力后，第一晶圆的第二弹性应变能和第二改变曲率系数；步骤S4、获取第一晶圆和第二晶圆之间的接触面积；步骤S5、得到单位面积应变能，通过单位面积应变能获取最佳键合力关系式，进而得到第一晶圆和第二晶圆键合质量最优时的键合力，相比于现有的实验测试法和有限元仿真法，只需要进行纯计算就可以得到何时键合质量最优。合质量最优。合质量最优。

【技术实现步骤摘要】
一种确定晶圆键合过程中最佳键合力的理论方法


[0001]本专利技术涉及晶圆键合
，具体涉及一种确定晶圆键合过程中最佳键合力的理论方法。

技术介绍

[0002]晶圆键合是晶圆级的封装技术，用于制造微机电系统(MEMS)、纳米机电系统(NEMS)、微电子学和光电子学，从而确保机械稳定且密封的封装。用于MEMS/NEMS的晶圆直径范围从4英寸到8英寸，而用于生产微电子设备的晶圆直径范围可达12英寸。在微电子工业的早期，使用了较小的晶圆，在1950年代，晶圆的直径仅为1英寸。晶圆的键合技术有直接键合、表面活化键合、阳极键合等多种，晶圆室温直接键合主要得益于晶圆表面的短程分子力和原子间作用力，如氢键和范德华力，当晶圆表面的翘曲度和粗糙度小于一定值，便会发生自发键合现象，此时再施加一定的键合力晶圆才可以完全键合。根据晶圆键合的条件，只有当单位键合面积上的弹性应变能小于界面吸附能时，晶圆才能得到较高的键合质量。因此，为了有效提高晶圆键合质量，考虑晶圆的自发键合现象，研究键合力对键合质量的影响规律具有重要意义。
[0003]目前获得晶圆最佳键合质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定晶圆键合过程中最佳键合力的理论方法，其特征在于，包括：步骤S1、提供第一晶圆和第二晶圆，获取第一晶圆的初始曲率系数和第一晶圆的曲率半径；步骤S2、获取第一晶圆和第二晶圆自发键合后，第一晶圆的第一改变曲率系数和第一弹性应变能；步骤S3、获取对第一晶圆施加键合力后，第一晶圆和第二改变曲率系数；步骤S4、获取第一晶圆和第二晶圆之间的接触面积；步骤S5、根据第二改变曲率系数获取对第一晶圆施加键合力后，第一晶圆的第二弹性应变能关于键合力的函数表达式，根据第二弹性应变能及接触面积得到单位面积应变能，根据单位面积应变能对键合压力求偏导并计算函数表达式的拐点，得到最佳键合压力表达式，通过单位面积应变能获取最佳键合力关系式，进而获取第一晶圆和第二晶圆键合质量最优时的键合力。2.根据权利要求1所述的确定晶圆键合过程中最佳键合力的理论方法，其特征在于：所述步骤S1中，通过测量第一晶圆的几何参数，获取第一晶圆的初始曲率系数和第一晶圆的曲率半径，其中，第一晶圆的几何参数包括厚度h1，半径r1，翘曲度δ1，第一晶圆的初始曲率系数c1的计算公式为：其中，r1为第一晶圆的半径；δ1为第一晶圆的翘曲度；第一晶圆的曲率半径l1的计算公式为：其中，c1为第一晶圆的初始曲率系数。3.根据权利要求1所述的确定晶圆键合过程中最佳键合力的理论方法，其特征在于：所述步骤S2中，令第二晶圆不发生变形，通过第一晶圆的弯曲刚度和第二晶圆的弯曲刚度获取第一晶圆和第二晶圆自发键合后，第一晶圆的第一改变曲率系数，根据第一晶圆的材料参数和几何参数获取第一晶圆的弯曲刚度D1表达式为：其中，E1为第一晶圆的弹性模量；v1为第一晶圆的泊松比；h1为第一晶圆的厚度；根据第二晶圆的材料参数和几何参数获取第二晶圆的弯曲刚度D2表达式为：其中，E2为第二晶圆的弹性模量；v2为第二晶圆的泊松比；h2为第二晶圆的厚度；对于厚度、泊松比、弹性和半径一定的第一晶圆，自发键合后的第一晶圆的第一改变曲率系数c
s
为：
其中，c1为第一晶圆的初始曲率系数；D1为第一晶圆的弯曲刚度；D2为第一晶圆的弯曲刚度；根据弹性力学，自发键合后，第一晶圆的第一弹性应变能U1表示为：其中，E1为第一晶圆的弹性模量；h1为第一晶圆的厚度；c1为第一晶圆的初始曲率系数；c
s
为自发键合后，第一晶圆的第一改变曲率系数；r1为第一晶圆的半径；v1为第一晶圆的泊松比。4.根据权利要求1所述的确定晶圆键合过程中最佳键合力的理论方法，其特征在于：所述步骤S3中，键合力施加在第一晶圆表面，第二晶圆固定。5.根据权利要求4所述的确定晶圆键合过程中最佳键合力的理论方法，其特征在于：所述步骤S3中，根据薄板变形理论，键合过程中作用在第一晶圆上的键合力做功W为：其中，c
f
为施加键合力后的第一晶圆的第二改变曲率系数；c
s
为自发键合后，第一晶圆的第一改变曲率系数；q为晶圆键合力；r1为第一晶圆的半径...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙韵韵，姜嘉豪，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：