【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于将第一衬底与第二衬底接合的方法与设备。
技术介绍
1、在几乎所有微电子和微系统
中的进步的微型化促使所有技术的持续进一步发展，借助于此，衬底上的所有类型的功能单元的密度能够增加。所述功能单元包含例如微控制器、存储组件、mems、所有类型的传感器或微流体构件。
2、近年来，用于增大这种功能单元的横向密度的技术已大大被改良。在微电子或微系统技术的部分领域中，甚至如此程度地使得功能单元的横向密度进一步增大不再可能。在微芯片生产中，针对以平版方式待生产的结构的最大可实现的分辨率极限几乎已被达到。因此，在数年内，物理或技术限制将不再允许功能单元的横向密度的任何增加。自几年以来，该行业已通过2.5d和3d技术的开发来应付所述问题。借助于在这种技术可能的是，将相同的或甚至不同类型的功能单元彼此对准，上下堆叠、并通过相应的导体线路将其彼此交联。
3、用于实现这种结构的关键技术之一是永久接合。永久接合被理解为所有的如下方法，借助于所述方法能够将衬底如此彼此连接，使得其分离仅通过高能量耗费和因此带来的衬底毁坏才是可能的。如专业人员对其已知的，存在不同类型的永久接合。
4、最重要的永久接合方法之一是熔合接合(fusionsbonden)，也称为直接接合或分子接合。熔合接合被理解为永久连接两个衬底的两阶段过程。在第一阶段中，衬底通过相对弱的原子力、例如范德华(van der waals)力来彼此固定，并且在第二阶段中通过形成共价键而以分子和/或原子方式连接在一起，其中第一阶段也称为预接合。
5、然而，通过预接合所引起的接合强度足以在不引起衬底相对于彼此位移的情况下运送两个衬底。因此，尽管确定两个衬底之间的接合强度足以无问题地运送衬底堆叠，然而接合强度如此小使得利用特殊设备能够进行对所述两个衬底的重新的、无毁坏的分离。这具有以下决定性优点：在预接合之后，能够测量这两个结构的结构并且能够确定其相对位置、扭曲(verzerrung)和定向。如果在测量过程期间确定出存在结构的误定向和/或局部和/或全局的扭曲或接口中存在粒子，则可再次相应分离并重新处理衬底堆叠。在成功和尤其经验证的预接合之后，通过热处理过程来产生真正的永久接合。在热处理过程期间，由于热能量的供应而发生对两个衬底的表面的连接的化学和/或物理强化。这种永久接合是在如下意义上不可逆的：在两个衬底的无毁坏的分离不再是可能的。在下文中将仅仅更概括地述及接合，而不再在预接合与永久接合之间明确区分。
6、最常见的熔合接合在硅和氧化硅衬底上执行。硅由于其半导体特性而常常作为基础材料被用于生产微电子构件，例如微芯片和存储器。所谓的直接接合也可以在经高度抛光或磨光的金属表面之间或在平坦玻璃面情况下形成。所基于的接合特性虽然与熔合接合的接合特性有区别，利用其来通过渐进式接合波而使两个表面相互接触的机制却可以通过相同的物理学来被描述。能够设想的也可以是，通过所谓的混合接合来连接两个混合面。混合面被理解为，由至少两种不同材料组成的表面。所述两种材料之一在此大多被限于小空间，而第二材料包围第一材料。例如，金属接触件由介电质包围。在通过接合两个混合面而产生混合接合时，接合波主要由介电质之间的熔合接合来驱动，而金属接触件由于接合波而自动聚集在一起。介电质和低k材料的示例是
7、●非硅基的○聚合物
8、■聚酰亚胺
9、■芳香族聚合物
10、■聚对二甲苯
11、■ptfe
12、○非晶碳
13、●硅基的○硅酸盐基的■teos(原硅酸四乙酯)
14、■siof
15、■sioch
16、■玻璃(硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硅酸铅玻璃、碱硅酸盐玻璃等)
17、○一般的■si3n4
18、■sic
19、■sio2
20、■sicn
21、○倍半硅氧烷
22、■hssq
23、■mssq
24、在永久连接两个衬底的情况下最大的技术问题之一是：各个衬底之间功能单元的对准准确度。尽管衬底可通过对准设施而相对于彼此精确对准，然而在接合过程本身期间可能发生衬底的扭曲。由于因此出现的扭曲，功能单元将会不一定在所有位置处都彼此正确对准。衬底上的特定点处的对准不准确性可以是变形、定标误差(skalierungsfehler)、透镜误差(放大或缩小误差)等的结果。在半导体行业中，处置这种问题的所有主题领域都在被归入术语“叠加(overlay)”下。对此主题的相应介绍可见于例如：mack、chris.的fundamental principles of optical lithography-the science ofmicrofabrication，wiley，2007年，2012年再版。
25、通常在真正的生产过程之前在计算机中设计每个功能单元。例如导体线路、微芯片、mems或每种能够借助于微系统技术来生产的其他结构以cad(计算机辅助设计)程序来设计。然而，在生产功能单元期间显示出：总是存在理想的在计算机上构建的功能单元与实际的在无尘室中所生产的功能单元之间的偏差。差异主要归因于所使用的材料的自然波动，诸如衬底材料中的不同数目的不同同位素、硬件的限制，即工程技术问题，但最常为物理限制。因此，通过光刻过程所生产的结构的分辨率准确度受限于光掩膜的孔径大小和所使用的光的波长。掩膜扭曲被直接传递至光阻剂。机器的驱动器、(线性)电机以及利用所述组件生产的定位设备仅可以到达在预给定的容差之内可再现的位置等等。因此并不令人惊奇的是，衬底的功能单元无法与在计算机上所构建的结构相同。在接合过程之前，全部衬底就已经因此具有与理想状态的不可忽视的差异。
26、现在如果在假定两个衬底均未通过连接过程而扭曲的情况下比较两个衬底的两个对置的功能单元的位置和/或形状，则确定出：通常已存在功能单元的不完全一致，这是因为功能单元由于上文描述的误差而与理想计算机模型有偏差。最常见的误差在图xx中(复制自：http://commons.wikimedia.org/wiki/file:overlay_typical_model_terms_de.svg，2013年5月24日和mack、chris.的fundamental principles of opticallithography-the science of microfabrication，chichester：wiley，第312页，2007年，2012年再版)被示出。根据绘图，可在全局与局部或者在对称与非对称的叠加误差之间进行大致区分。全局叠加误差是均匀的，因此与位置无关。其在两个对置的功能单元之间产生相同偏差而与位置无关。经典的全局叠加误差是误差i.和ii.，所述误差由于两个衬底相对于彼此的平移或旋转而出现。两个衬底的平移或旋转产生在衬底上分别彼此对置的全部功能单元的对应平移或旋转误差。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于在密封的接合腔室内接合第一衬底与第二衬底的方法，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其中所述接合是熔合接合。
3.如权利要求1所述的方法，其中对惰性气体或弱反应性气体的引入包括对喷嘴的使用。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述惰性气体或弱反应性气体包括氮气、氩气、氦气和/或二氧化碳。
5.一种用于接合第一衬底与第二衬底的装置，所述装置具有：
6.如权利要求5所述的装置，其中所述接合是熔合接合。
7.如权利要求5所述的装置，其中所述用于将惰性气体或弱反应性气体引入到接合腔室中的装置包括喷嘴。
8.如权利要求5所述的装置，其中所述惰性气体或弱反应性气体包括氮气、氩气、氦气和/或二氧化碳。
【技术特征摘要】
1.一种用于在密封的接合腔室内接合第一衬底与第二衬底的方法，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其中所述接合是熔合接合。
3.如权利要求1所述的方法，其中对惰性气体或弱反应性气体的引入包括对喷嘴的使用。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述惰性气体或弱反应性气体包括氮气、氩气、氦气和/或二氧化碳。
【专利技术属性】
技术研发人员：T瓦根莱特纳，A费屈雷尔，
申请(专利权)人：EV集团E·索尔纳有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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