【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、本披露涉及衬底加工。特别地，本披露提供了减少键合后晶片畸变的卡盘设计和晶片键合工艺。
2、晶片键合设备(或“晶片键合机”)通过界面粘合来将两个晶片(上晶片和下晶片)物理地连结在一起。沿着键合界面的侧向错位被称为键合后畸变误差。键合后畸变误差随着键合前晶片形状和晶片键合工艺(例如工具配方)而变并且通常用于判断晶片键合设备的性能。
3、晶片键合工艺中主要使用两种类型的晶片：器件/器件对和器件/载体对。器件晶片是一种图案化晶片，在晶片的表面上具有纳米级电路。载体晶片典型地是晶片的表面上没有任何图案的空白晶片。对于器件/器件晶片对，这两个晶片之间在沿着键合界面的任何位置的绝对侧向错位是至关重要的，并且对于最先进的技术而言典型地可以为100nm左右。相比之下，相对侧向错位在设备/载体晶片对中更为重要。由于载体晶片中没有图案，因此两个键合晶片之间的绝对侧向错位受到(多个)后续加工步骤中光刻工具对载体晶片进行图案化的能力的影响。光刻工具可以至少部分地校正这种错位。因此，器件/载体晶片对的相对侧向错位是绝对错位减去可以应用在(多个)后续加工步骤中的校正。取决于(多个)后续步骤的校正能力，对于最先进的技术而言，器件/载体晶片对之间的相对侧向错位可以小于10nm。绝对和相对侧向错位在以下段落中被称为“畸变”。
4、图1a至图1c(现有技术)展示了可以用于将两个晶片键合在一起的常规晶片键合设备10和工艺。晶片键合设备10包括上卡盘12和下卡盘14，它们分别将上晶片16和下晶片18固持在适当位置。在一
5、在一些情况下，图1a至图1c中所示的常规晶片键合设备10和工艺可能导致键合后晶片对16/18的中心和/或边缘附近(例如最外侧15mm内)的键合后晶片畸变严重。具体地，图1c展示了键合后晶片对16/18在键合后晶片对的边缘或外周界附接向上弯折的情况。图1c所示的向上弯折是键合后晶片畸变(例如向外畸变)的一个示例，这种畸变可能发生在使用常规晶片键合工艺来将两个晶片键合在一起之后。在使用常规的晶片键合工艺时，键合后晶片对的其他区域(例如中心附近)也可能出现畸变。无论在哪个位置，键合后晶片畸变都会导致这两个晶片在畸变区域中的侧向偏移(或侧向错位)。
6、图1c所示的键合后晶片畸变可能有多种原因。首先，键合前晶片典型地在边缘处附近有不同的规格。例如，一些晶片可能具有锥形边缘，或者在晶片边缘或外周界(例如最外侧3mm)附近具有较小的厚度。这导致晶片在边缘处/附近(与晶片的其他部分相比)的机械性能存在差异，从而可能导致键合后晶片对出现不良畸变。另外，键合前晶片还可能在其他加工步骤中被不同地加工(例如，不同的图案话布置)，以提高器件产量。工艺上的差异往往导致键合前晶片在边缘或外周界附近的圆形状不同。键合前晶片形状的变化是造成键合后晶片畸变的另一个原因。此外，晶片键合工艺可以看作是两阶段工艺，即在卡盘真空密封被破裂之前和之后。一旦卡盘与晶片之间的真空密封破裂，晶片键合设备对畸变的控制就减少，这可能导致边缘畸变不良。
7、图2是展示在使用常规晶片键合设备和工艺将两个晶片键合在一起时键合后晶片对的畸变(即，键合后晶片畸变)随着半径(r)而变的曲线图，如上文例如参考图1a至图1c所讨论的。在图2所示的曲线图中，畸变20在键合后晶片对的边缘附近显著地增大。在一些晶片键合工艺中，键合后晶片对的边缘附近的畸变20可能比晶片对其余部分上的畸变20严重多达例如20nm。据估计，当晶片边缘畸变得到改善时，键合后畸变误差可以被改善例如15％或更多。
技术实现思路
1、本文描述了用于减少键合后晶片对中的畸变的晶片键合设备和方法的各种实施例。在许多情况下，键合后晶片畸变可能在键合后晶片对的中心和/或边缘附近更严重，如图2所示和上文所讨论的。为此，本披露提供的晶片键合设备和方法的实施例减少了主要发生在键合后晶片对的中心和/或边缘内的键合后晶片畸变。在本披露中，通过校正键合前晶片形状的变化，来减少键合后晶片畸变。通过对晶片卡盘进行硬件修改，来校正或补偿键合前晶片形状的变化。此类修改可以包括但不限于对晶片卡盘的表面高度和/或温度的修改。虽然本文披露了用于减少在该键合后晶片对的中心和/或边缘附近的键合后晶片畸变的硬件修改，但也可以进行类似的修改来减少该键合后晶片对的其他区域或区内的键合后晶片畸变。
2、根据一个实施例，一种晶片键合设备总体上可以包括第一卡盘和第二卡盘，第一卡盘包括被配置用于固持第一晶片的第一安装表面，第二卡盘包括被配置用于固持第二晶片的第二安装表面。在该实施例中，第二卡盘可以包括中心区域、从该中心区域的边缘径向地向外延伸至该第二卡盘的外边缘的外围区域、以及多个径向肋，这些径向肋从第二卡盘的上表面竖直地延伸以提供第二安装表面。第二安装表面在中心区域内是平坦的，并且在外围区域内是线性地上倾或线性地下倾的，使得第二卡盘在外围区域内的高度不同于第二卡盘在中心区域内的高度。
3、在一些实施例中，第二安装表面在外围区域内是可以线性地下倾的，使得第二卡盘在外围区域内的高度小于第二卡盘在中心区域内的高度。在一些实施例中，该中心区域的边缘与该第二卡盘的外边缘之间的高度差可以例如选自-1μm到-5μm的范围。在一些实施例中，该多个径向肋中的一个或多个径向肋可以定位在外围区域内。在一些实施例中，该高度差是通过减小位于外围区域内的该一个或多个径向肋的高度来得到的。
4、在一些实施例中，第二安装表面在外围区域内可以是线性地上倾的，使得第二卡盘在外围区域内的高度大于第二卡盘在中心区域内的高度。在一些实施例中，该中心区域的边缘与该第二卡盘的外边缘之间的高度差可以例如选自+1μm到+5μm的范围。在一些实施例中，该多个径向肋中的一个或多个径向肋可以定位在外围区域内。在一些实施例中，该高度差是通过增大位于外围区域内的该一个或多个径向肋的高度来得到的。
5、根据另一实施例，一种晶片键合设备总体上可以包括第一卡盘和第二卡盘，第一卡盘包括被配本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种晶片键合设备，包括：
2.如权利要求1所述的晶片键合设备，其中，该第二安装表面在该外围区域内是线性地下倾的，使得该第二卡盘在该外围区域内的高度小于该第二卡盘在该中心区域内的高度。
3.如权利要求2所述的晶片键合设备，其中，该中心区域的边缘与该第二卡盘的外边缘之间的高度差选自-1μm到-5μm的范围。
4.如权利要求3所述的晶片键合设备，其中，该多个径向肋中的一个或多个径向肋被定位在该外围区域内，并且其中，该高度差是通过减小该一个或多个径向肋的高度来得到的。
5.如权利要求1所述的晶片键合设备，其中，该第二安装表面在该外围区域内是线性地上倾的，使得该第二卡盘在该外围区域内的高度大于该第二卡盘在该中心区域内的高度。
6.如权利要求5所述的晶片键合设备，其中，该中心区域的边缘与该第二卡盘的外边缘之间的高度差选自+1μm到+5μm的范围。
7.如权利要求6所述的晶片键合设备，其中，该多个径向肋中的一个或多个径向肋被定位在该外围区域内，并且其中，该高度差是通过增大该一个或多个径向肋的高度来得到的。
9.如权利要求8所述的晶片键合设备，其中，该第二安装表面在该多个径向肋的第一子集上是平坦的或平面的，并且其中，该第二安装表面在该多个径向肋的第二子集上是线性地下倾或线性地上倾的。
10.如权利要求9所述的晶片键合设备，其中，该第二安装表面在该多个径向肋的第二子集上是线性地下倾或向下成角度的，使得该第二卡盘在该第二卡盘的外边缘处的高度小于该第二卡盘在该中心区域内的高度。
11.如权利要求10所述的晶片键合设备，其中，该第二卡盘在该外围区域内的高度减小使该第二晶片的外围部分在键合之前沿向下方向弯折，并且其中，当该第一晶片与该第二晶片之间的键合完成时，该第二晶片的外围部分沿向上方向弯折以提供向内的畸变，从而减少该第一晶片与该第二晶片之间的侧向错位。
12.如权利要求9所述的晶片键合设备，其中，该第二安装表面在该多个径向肋的第二子集上是线性地上倾或向上成角度的，使得该第二卡盘在该第二卡盘的外边缘处的高度大于该第二卡盘在该中心区域内的高度。
13.如权利要求12所述的晶片键合设备，其中，该第二卡盘在该外围区域内的高度增大使该第二晶片的外围部分在键合之前沿向上方向弯折，并且其中，当该第一晶片与该第二晶片之间的键合完成时，该第二晶片的外围部分沿向下方向弯折以提供向外的畸变，从而减少该第一晶片与该第二晶片之间的侧向错位。
14.如权利要求8所述的晶片键合设备，其中，该第一卡盘和该第二卡盘中的至少一个包括嵌入该多个径向区中的一个或多个径向区内的一个或多个温度调节元件。
15.如权利要求14所述的晶片键合设备，其中，该一个或多个温度调节元件被配置成将热量传递至该第一晶片和/或该第二晶片的覆盖在该一个或多个径向区上的区域，以使该第一晶片和/或该第二晶片的该区域侧向地膨胀并产生向外的畸变，从而减小该第一晶片与该第二晶片之间的侧向错位。
16.如权利要求14所述的晶片键合设备，其中，该一个或多个温度调节元件被配置成从该第一晶片和/或该第二晶片的覆盖在该一个或多个径向区上的区域传递热量，以使该第一晶片和/或该第二晶片的该区域侧向地收缩并产生向内的畸变，从而减小该第一晶片与该第二晶片之间的侧向错位。
17.一种方法，包括：
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述键合包括：
19.如权利要求17所述的方法，其中，所述键合包括：
20.如权利要求19所述的方法，其中，在键合完成之前和/或在对该上卡盘供应的真空压力被去除之前，该上晶片与该下晶片之间的键合力使该下晶片与该下卡盘之间的真空密封破裂。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种晶片键合设备，包括：
2.如权利要求1所述的晶片键合设备，其中，该第二安装表面在该外围区域内是线性地下倾的，使得该第二卡盘在该外围区域内的高度小于该第二卡盘在该中心区域内的高度。
3.如权利要求2所述的晶片键合设备，其中，该中心区域的边缘与该第二卡盘的外边缘之间的高度差选自-1μm到-5μm的范围。
4.如权利要求3所述的晶片键合设备，其中，该多个径向肋中的一个或多个径向肋被定位在该外围区域内，并且其中，该高度差是通过减小该一个或多个径向肋的高度来得到的。
5.如权利要求1所述的晶片键合设备，其中，该第二安装表面在该外围区域内是线性地上倾的，使得该第二卡盘在该外围区域内的高度大于该第二卡盘在该中心区域内的高度。
6.如权利要求5所述的晶片键合设备，其中，该中心区域的边缘与该第二卡盘的外边缘之间的高度差选自+1μm到+5μm的范围。
7.如权利要求6所述的晶片键合设备，其中，该多个径向肋中的一个或多个径向肋被定位在该外围区域内，并且其中，该高度差是通过增大该一个或多个径向肋的高度来得到的。
8.一种晶片键合设备，包括：
9.如权利要求8所述的晶片键合设备，其中，该第二安装表面在该多个径向肋的第一子集上是平坦的或平面的，并且其中，该第二安装表面在该多个径向肋的第二子集上是线性地下倾或线性地上倾的。
10.如权利要求9所述的晶片键合设备，其中，该第二安装表面在该多个径向肋的第二子集上是线性地下倾或向下成角度的，使得该第二卡盘在该第二卡盘的外边缘处的高度小于该第二卡盘在该中心区域内的高度。
11.如权利要求10所述的晶片键合设备，其中，该第二卡盘在该外围区域内的高度减小使该第二晶片的外围部分在键合之前沿向下方向弯折，并且其中，当该第一晶片与该第二晶片之间的键合完成时，该第二晶片的外围部分沿...
【专利技术属性】
技术研发人员：纳森·伊普，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：
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