晶圆键合设备和晶圆键合方法技术

本公开实施例涉及半导体领域，提供一种晶圆键合设备和晶圆键合方法，晶圆键合设备包括：可收缩膜层，用于将待键合晶圆吸附至吸附面或将吸附在所述吸附面的所述待键合晶圆释放；所述可收缩膜层包括多个相邻设置的吸附区，不同所述吸附区对应所述吸附面的不同区域；气动装置，与所述可收缩膜层远离所述吸附面的表面相连，用于调整所述吸附区内的气压，以控制所述吸附区的形变。本公开实施例至少可以提高晶圆键合的质量。以提高晶圆键合的质量。以提高晶圆键合的质量。

【技术实现步骤摘要】
晶圆键合设备和晶圆键合方法


[0001]本公开属于半导体领域，具体涉及一种晶圆键合设备和晶圆键合方法。

技术介绍

[0002]晶圆键合工艺(bonding process)可以将两个或多个功能相同或不同的芯片进行三维集成。晶圆接合后，界面的原子受到外力的作用而产生反应以形成共价键等化学键，进而使得晶圆结合成一体，并使接合界面达到特定的键合强度。使用晶圆键合工艺可以大幅度减小芯片研发与制造周期，缩短功能芯片之间的金属互联，减小发热、功耗和延迟。
[0003]晶圆平整度是影响键合质量的重要因素，然而目前的晶圆键合设备和晶圆键合方法难以有效调整晶圆形变，从而导致晶圆平整度较差，两块晶圆的对准精度较差。

技术实现思路

[0004]本公开实施例提供一种晶圆键合设备和晶圆键合方法，至少有利于调整晶圆形变程度，保证晶圆的平整程度，进而提高晶圆的键合质量。
[0005]根据本公开一些实施例，本公开实施例一方面提供一种晶圆键合设备，其中，晶圆键合设备包括：可收缩膜层，用于将待键合晶圆吸附至吸附面或将吸附在所述吸附面的所述待键合晶圆释放；所述可收缩膜层包括多个相邻设置的吸附区，不同所述吸附区对应所述吸附面的不同区域；气动装置，与所述可收缩膜层远离所述吸附面的表面相连，用于调整所述吸附区内的气压，以控制所述吸附区的形变。
[0006]根据本公开一些实施例，本公开实施例另一方面还提供一种晶圆键合方法，提供如前所述的晶圆键合设备；将所述气动装置调整为吸附模式，对多个所述吸附区吸气，以使所述待键合晶圆吸附至所述吸附面；将所述气动装置调整为释放模式，依次对多个所述吸附区吹气，以使所述可收缩膜层逐渐将吸附在所述吸附面的所述待键合晶圆释放。
[0007]本公开实施例提供的技术方案至少具有以下优点：
[0008]气动装置调整可收缩膜层的多个吸附区内的气压，以控制吸附区的形变。由于不同吸附区对应吸附面的不同区域，因此，多个吸附区可以对待键合晶圆表面的不同区域进行形变调节，从而有利于保证待键合晶圆的平整程度，以提高晶圆键合的质量。
附图说明
[0009]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0010]图1示出了相关技术中的一种晶圆键合设备的示意图；
[0011]图2示出了本公开实施例提供的一种晶圆键合设备的示意图；
[0012]图3示出了本公开实施例提供的可收缩膜层的第一膜层的示意图；
[0013]图4示出了本公开实施例提供的可收缩膜层的第二膜层的示意图；
[0014]图5示出了本公开实施例提供的晶圆键合方法的流程图；
[0015]图6示出了本公开实施例提供的吸附模式的示意图；
[0016]图7
‑
10分别示出了本公开实施例提供的释放模式在不同阶段下的不同示意图。
具体实施方式
[0017]由
技术介绍
可知，目前的晶圆键合设备和晶圆键合方法难以有效调整晶圆形变，从而导致晶圆平整度较差，两块晶圆的对准精度较差。参考图1，经分析发现，主要原因在于：目前晶圆键合设备包括第一卡盘300和第二卡盘400，第一卡盘300用于吸附第一晶圆100，第二卡盘400用于承载第二晶圆200。第一卡盘300上设有压杆500。在晶圆键合过程中，压杆500按压第一晶圆100的中部，使得第一晶圆100的中部先接触到第二晶圆200，然后靠第一晶圆100表面原子间的范德华力，使得第一晶圆100随着晶边方向慢慢与第二晶圆200贴合形成化学键，即完成预键合。然而，压杆对第一晶圆100向下的压力会使得第一晶圆100产生水平方向的拉应力，这会导致第一晶圆100发生类似于碗状的形变，从而影响沿晶边的对准精度。也就是说，第一晶圆100的形变导致第一晶圆100和第二晶圆200沿晶边的对准偏差变大。
[0018]本公开实施例提供一种晶圆键合设备。晶圆键合设备包括可收缩膜层和气动装置。其中，可收缩膜层的不同吸附区对应吸附面的不同区域，通过气动装置调节吸附区的气压，可以使得吸附区发生形变，进而调节待键合晶圆的形变。相比于压杆，可收缩膜层与待键合晶圆晶圆的作用面积更大，能够避免出现应力集中的问题。此外，可收缩膜层能够对待键合晶圆的不同区域进行独立调整，从而有利于精准控制不同区域的形变。
[0019]下面将结合附图对本公开的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本公开各实施例中，为了使读者更好地理解本公开实施例而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本公开实施例所要求保护的技术方案。
[0020]图2
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图4所示，本公开一实施例提供一种晶圆键合设备，晶圆键合设备包括：可收缩膜层3，用于将待键合晶圆1吸附至吸附面30或将吸附在吸附面30的待键合晶圆1释放；可收缩膜层3包括多个相邻设置的吸附区Z，不同吸附区Z对应吸附面30的不同区域；气动装置4，与可收缩膜层3远离吸附面30的表面相连，用于调整吸附区Z内的气压，以控制吸附区Z的形变。
[0021]这样的设计至少具有如下优点：
[0022]第一，相比于压杆，可收缩膜层3的弹性更好，对待键合晶圆1造成的压强更小。另外，可收缩膜层3与待键合晶圆1的作用面积更大，对待键合晶圆1造成的形变更小。另外，压杆只能对待键合晶圆1的中心区域施加作用力，难以控制其他区域的形变，而可收缩膜层3的不同吸附区Z可以与待键合晶圆1表面的不同区域相对设置，因此，待键合晶圆1的多个区域的形变也可以受到单独控制，从而有利于降低待键合晶圆1在水平方向上的拉应力。
[0023]第二，相比于直接对待键合晶圆1表面进行吹气以提供压力的方案，可收缩膜层3有利于提高气流的稳定性，避免出现紊流，从而能够对待键合晶圆1表面的各区域进行精确控制。此外，气流喷出瞬间的压力可能较大，而可收缩膜层3可以起到缓冲作用，并通过自身
的形变间接作用于待键合晶圆1，从而降低待键合晶圆1所受的压力。
[0024]第三，相比于设置多个独立且间隔的气囊，本公开实施例的可收缩膜层3是一个整体，且多个吸附区Z相邻设置，在其中一个吸附区Z发生形变时，相邻吸附区Z也会被带动产生轻微的形变，即可收缩膜层3的弹性好，不同吸附区Z对应的吸附面30可以相互带动，这样使得两个吸附区Z的交界处能够形成平滑的过渡，以避免出现待键合晶圆1出现应力集中的问题。
[0025]下面将对晶圆键合设备进行详细说明。
[0026]参考图2，在一些实施例中，气动装置4包括气动支管41以及与气动支管41相连的电磁阀42，气动支管41与吸附区Z连通，电磁阀42用于控制通入吸附区Z的气流的大小和方向。
[0027]示例地，气动支管41可以为文丘里管。文丘里管是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆键合设备，其特征在于，包括：可收缩膜层，用于将待键合晶圆吸附至吸附面或将吸附在所述吸附面的所述待键合晶圆释放；所述可收缩膜层包括多个相邻设置的吸附区，不同所述吸附区对应所述吸附面的不同区域；气动装置，与所述可收缩膜层远离所述吸附面的表面相连，用于调整所述吸附区内的气压，以控制所述吸附区的形变。2.根据权利要求1所述的晶圆键合设备，其特征在于，所述可收缩膜层包括相对设置的第一膜层和第二膜层；所述第一膜层朝向所述气动装置设置，所述第一膜层具有第一气孔，所述气动装置通过所述第一气孔向所述吸附区充气或吸气；所述吸附面设置在所述第二膜层，所述第二膜层具有第二气孔；所述第二气孔用于提供所述待键合晶圆表面的气流吸入所述吸附区的通道，或用于提供所述吸附区内的气流向外释放的通道。3.根据权利要求1或2所述的晶圆键合设备，其特征在于，多个所述吸附区由内向外嵌套设置。4.根据权利要求3所述的晶圆键合设备，其特征在于，所述吸附区包括依次由内向外嵌套的第一吸附区至第四吸附区，在平行于所述吸附面的方向上，所述第一吸附区的剖面形状为圆形，所述第二吸附区至所述第四吸附区的剖面形状为圆环形，所述第四吸附区的环宽小于所述第二吸附区和第三吸附区的环宽，且小于所述第一吸附区的半径，所述第二吸附区的环宽大于所述第三吸附区的环宽，且大于所述第一吸附区的半径。5.根据权利要求2所述的晶圆键合设备，其特征在于，所述气动装置包括气动支管以及与所述气动支管相连的电磁阀，所述气动支管与所述第一气孔连通，所述电磁阀用于控制通入所述第一气孔的气流的大小和方向。6.根据权利要求5所述的晶圆键合设备，其特征在于，还包括：气压检测装置，所述气压检测装置用于检测所述吸附区的气...

【专利技术属性】
技术研发人员：金松杰，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：