晶圆压合控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种晶圆压合控制方法及装置，包括如下步骤：分别将待压合的第一晶圆和待压合的第二晶圆固定到晶圆压合装置的相应位置；控制晶圆压合装置以预设快速下压速度对第一晶圆和第二晶圆进行快速下压，当快速下压的压合力达到快压压合力参数设定值时，得到第一压合晶圆结构；以预设缓慢下压速度分步对第一压合晶圆结构进行缓慢下压。利用本发明专利技术能够解决目前的晶圆压合技术，过于依赖压合装置的空间位置，压合存在较大误差，并且需要多次测试空间位置与压合力的对应关系等问题。间位置与压合力的对应关系等问题。间位置与压合力的对应关系等问题。

【技术实现步骤摘要】
晶圆压合控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及半导体集成电路
，更为具体地，涉及一种晶圆压合控制方法及装置。

技术介绍

[0002]随着半导体工艺特征尺寸的不断缩小，传统的二维集成技术越来越接近物理尺寸极限，半导体制造技术的发展难度也逐步增大，为了解决该现状，出现了三维集成电路。传统的二维集成电路为平面放置多个晶圆，而三维集成电路则是将多个晶圆堆叠放置，从而提高封装效率，使集成电路的集成度和性能大大提升。此外，三维集成电路除了需要多层芯片构成的三维堆叠结构外，还利用穿透衬底的三维垂直互连实现不同芯片层的器件之间的电学连接，实现高效互连。
[0003]晶圆与晶圆的键合是实现三维集成电路的关键技术，晶圆键合技术中，晶圆的键合质量是重要的表征参数。晶圆的键合质量指标降低会严重影响工艺的后段制程，更进一步会影响电路的连接，会降低晶圆的良率。而晶圆键合过程中的压合效果尤其关键，直接影响工艺的电路连接和功能性。如果压合效果达不到要求，那么将会提高对晶圆表面质量的要求，限制晶圆键合工艺在各领域的应用。
[0004]压合过程中，压合力以及压合时间显得尤为关键,只有将压合力和压合时间控制到一个相对稳定的状态,才能更好的提升晶圆的键合效果。由于压合装置是根据空间位置进行控制,导致无法达到对压合力和压合时间的精准控制。因此,目前压合过程中,很难精确将压合力与压合装置的下压位置结合起来,对提高键合的精度也产生了不小的阻力,大大限制了键合方法在很多领域的应用。
[0005]在压合过程中，在整个三维立体空间中，如何将压合装置的下压位置与对晶圆的压合力紧密结合起来，并且通过压合力达到对压合装置的精确控制，需要较为复杂的逻辑操作，从而导致了逻辑与控制复杂度的提升。由于特殊的工艺需求，压合装置需要达到非常严格的压合要求，通过压合力实现对压合装置的下压位置、下压速度、压合时间的精确控制十分关键，依赖的条件苛刻复杂。
[0006]综上，目前的压合方案，依赖的条件是压合装置的空间位置，需要反复测量压合装置的下压位置与压合力的对应关系，从而达到特定压合力的需求；但由于压合装置的材质、下压速度以及运动组件长时间使用等因素都容易对压合力产生影响，使测量数据发生偏差，造成较大误差。

技术实现思路

[0007]鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种晶圆压合控制方法及装置，以解决目前的晶圆压合技术，过于依赖压合装置的空间位置，压合存在较大误差，并且需要多次测试空间位置与压合力的对应关系，可行性不强等问题。
[0008]本专利技术提供一种晶圆压合控制方法，包括如下步骤：
[0009]分别将待压合的第一晶圆和待压合的第二晶圆固定到晶圆压合装置的相应位置；
[0010]控制所述晶圆压合装置以预设快速下压速度对所述第一晶圆和所述第二晶圆进行快速下压，当所述快速下压的压合力达到快压压合力参数设定值时，得到第一压合晶圆结构；
[0011]以预设缓慢下压速度分步对所述第一压合晶圆结构进行缓慢下压，在每步的缓慢下压的过程中，当达到与该步的缓慢下压所对应的缓压压合力参数设定值时，则完成该步的缓慢下压，直到所述晶圆压合装置与所述第一晶圆和所述第二晶圆之间的压合力达到预设压合力参数的终点值时，完成对所述第一晶圆和所述第二晶圆的压合；其中，所述预设缓慢下压速度小于所述预设快速下压速度。
[0012]此外，优选的方案是，所述分别将待压合的第一晶圆和待压合的第二晶圆固定到晶圆压合装置的相应位置包括：
[0013]将所述第一晶圆固定在所述晶圆压合装置的下晶圆载台上；
[0014]将所述第二晶圆固定在所述晶圆压合装置的上晶圆载台上。
[0015]此外，优选的方案是，在所述控制所述晶圆压合装置以预设快速下压速度对所述第一晶圆和所述第二晶圆进行快速下压，当所述快速下压的压合力达到快压压合力参数设定值时，得到第一压合晶圆结构的过程中，
[0016]通过压力传感器实时获取所述快速下压过程中产生的所述晶圆压合装置与所述第一晶圆和所述第二晶圆之间的压合力，当所述压合力达到所述快压压合力参数设定值时，控制所述晶圆压合装置停止快速下压，并对所述第一晶圆和所述第二晶圆进行第一静止压合；
[0017]当所述第一静止压合的执行时间达到第一预设静压时间时，得到第一压合晶圆结构。
[0018]此外，优选的方案是，在所述当所述静止压合的执行时间达到第一预设静压时间时，得到第一压合晶圆结构的过程中，
[0019]实时获取静止压合过程产生的压力反馈值，并根据所述压力反馈值和所述快压压合力参数设定值进行相对误差计算，得到第一压力相对误差；
[0020]当所述第一压力相对误差超出第一预设误差范围时，生成压合失败的报警信息。
[0021]此外，优选的方案是，所述第一预设误差范围为
‑
10％～10％。
[0022]此外，优选的方案是，所述以预设缓慢下压速度分步对所述第一压合晶圆结构进行缓慢下压，在每步的缓慢下压的过程中，当达到与该步的缓慢下压所对应的缓压压合力参数设定值时，则完成该步的缓慢下压，直到所述晶圆压合装置与所述第一晶圆和所述第二晶圆之间的压合力达到预设压合力参数的终点值时，完成对所述第一晶圆和所述第二晶圆的压合包括：
[0023]以第一预设缓慢下压速度对所述第一压合晶圆结构进行缓慢下压，当所述缓慢下压的压合力达到与该步的缓慢下压所对应的第一缓慢压合力参数设定值时，得到第二压合晶圆结构；
[0024]若所述晶圆压合装置与所述第二压合晶圆结构中的第一晶圆和第二晶圆之间的压合力达到预设压合力参数的终点值，则完成对所述第一晶圆和所述第二晶圆的压合；若所述晶圆压合装置与所述第二压合晶圆结构中的第一晶圆和第二晶圆之间的压合力未达
到预设压合力参数的终点值，则以第二预设缓慢下压速度对所述第二压合晶圆结构再次进行缓慢下压，直到所述晶圆压合装置与所述第一晶圆和所述第二晶圆之间的压合力达到预设压合力参数的终点值时，完成对所述第一晶圆和所述第二晶圆的压合。
[0025]此外，优选的方案是，在所述以预设缓慢下压速度分步对所述第一压合晶圆结构进行缓慢下压，在每步的缓慢下压的过程中，当达到与该步的缓慢下压所对应的缓压压合力参数设定值时，则完成该步的缓慢下压，直到所述晶圆压合装置与所述第一晶圆和所述第二晶圆之间的压合力达到预设标准压合力参数的终点值时，完成对所述第一晶圆和所述第二晶圆的压合的过程中，
[0026]以所述预设缓慢下压速度递减的形式，逐步对所述第一压合晶圆结构进行缓慢下压；其中，每步的缓慢下压均对应有相应的预设缓慢下压速度、缓压压合力参数设定值；
[0027]在每步的缓慢下压的过程中，当所述晶圆压合装置与所述第一晶圆和所述第二晶圆之间的压合力达到与该步的缓慢下压所对应的缓压压合力参数设定值时，停止该步的缓慢下压，并以当前压力继续对所述第一晶圆和所述第二晶圆进行第二静止压合，直到达到第二静止压合时间；
[0028]在每次第二静止压合的过程中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆压合控制方法，其特征在于，包括：分别将待压合的第一晶圆和待压合的第二晶圆固定到晶圆压合装置的相应位置；控制所述晶圆压合装置以预设快速下压速度对所述第一晶圆和所述第二晶圆进行快速下压，当所述快速下压的压合力达到快压压合力参数设定值时，得到第一压合晶圆结构；以预设缓慢下压速度分步对所述第一压合晶圆结构进行缓慢下压，在每步的缓慢下压的过程中，当达到与该步的缓慢下压所对应的缓压压合力参数设定值时，则完成该步的缓慢下压，直到所述晶圆压合装置与所述第一晶圆和所述第二晶圆之间的压合力达到预设压合力参数的终点值时，完成对所述第一晶圆和所述第二晶圆的压合；其中，所述预设缓慢下压速度小于所述预设快速下压速度。2.根据权利要求1所述的晶圆压合控制方法，其特征在于，所述分别将待压合的第一晶圆和待压合的第二晶圆固定到晶圆压合装置的相应位置包括：将所述第一晶圆固定在所述晶圆压合装置的下晶圆载台上；将所述第二晶圆固定在所述晶圆压合装置的上晶圆载台上。3.根据权利要求1所述的晶圆压合控制方法，其特征在于，在所述控制所述晶圆压合装置以预设快速下压速度对所述第一晶圆和所述第二晶圆进行快速下压，当所述快速下压的压合力达到快压压合力参数设定值时，得到第一压合晶圆结构的过程中，通过压力传感器实时获取所述快速下压过程中产生的所述晶圆压合装置与所述第一晶圆和所述第二晶圆之间的压合力，当所述压合力达到所述快压压合力参数设定值时，控制所述晶圆压合装置停止快速下压，并对所述第一晶圆和所述第二晶圆进行第一静止压合；当所述第一静止压合的执行时间达到第一预设静压时间时，得到第一压合晶圆结构。4.根据权利要求3所述的晶圆压合控制方法，其特征在于，在所述当所述静止压合的执行时间达到第一预设静压时间时，得到第一压合晶圆结构的过程中，实时获取静止压合过程产生的压力反馈值，并根据所述压力反馈值和所述快压压合力参数设定值进行相对误差计算，得到第一压力相对误差；当所述第一压力相对误差超出第一预设误差范围时，生成压合失败的报警信息。5.根据权利要求4所述的晶圆压合控制方法，其特征在于，所述第一预设误差范围为
‑
10％～10％。6.根据权利要求1所述的晶圆压合控制方法，其特征在于，所述以预设缓慢下压速度分步对所述第一压合晶圆结构进行缓慢下压，在每步的缓慢下压的过程中，当达到与该步的缓慢下压所对应的缓压压合力参数设定值时，则完成该步的缓慢下压，直到所述晶圆压合装置与所述第一晶圆和所述第二晶圆之间的压合力达到预设压合力参数的终点值时，完成对所述第一晶圆和所述第二晶圆的压合包括：以第一预设缓慢下压速度对所述第一压合晶圆结构进行缓慢下压，当所述缓慢下压的压合力达到与该步的缓慢下压所对应的第一缓慢压合力参数设定值时，得到第二压合晶圆结构；若所述晶圆压合装置与所述第二压合晶圆结构中的第一晶圆和第二晶圆之间的压合力达到预设压合力参数的终点值，则完成对所述第一晶圆和所述第二晶圆的压合；若所述晶圆压合装置与所述第二压合晶圆结构中的第一晶圆和第二晶圆之间的压合力未达到预
设压合力参数的终点值，则以第二预设缓慢下压速度对所述第二压合晶圆结...

【专利技术属性】
技术研发人员：司得政，赵雄峰，白龙，
申请(专利权)人：北京华卓精科科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：