具有径向未对准补偿的分子粘附结合方法技术

本发明专利技术涉及一种具有径向未对准补偿的分子粘附结合方法。一种通过分子粘附将第一晶片(100)结合到第二晶片(200)上的方法，所述晶片之间具有初始径向未对准，所述方法至少包括一个使所述两个晶片(100，200)接触从而启动所述两个晶片之间的结合波的传播的步骤。根据本发明专利技术，在所述接触步骤期间，根据所述初始径向未对准在所述两个晶片中的至少一个上施加预定结合曲率(KB)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及根据三维集成(3D集成)技术制造的多层半导体晶片或结构的领域， 该三维集成技术包括将由第二晶片构成的至少一层转移到称为最终衬底的第一晶片上，所述层对应于第二晶片的一部分，其中例如多个微元件的元件形成于该部分中，其他相应元件也形成于第一晶片中。
技术介绍
特别地，由于在给定层上出现的微元件的尺寸很小，数量很大，因此每个转移层， 也就是说每个包含该层的晶片必须以很高的精度位于最终衬底(第一晶片本身，或已经包含其他转移层的第一晶片)上，从而满足与下面的层严格对准。在层的转移之后，可能进一步需要对层进行处理，例如为了形成其他微元件、为了揭开表面上的微元件、为了形成互相连接等等，这些处理操作也必须以与层中的元件相关的极高精度来进行。将层转移到最终衬底上包括如上文所述类型的第一晶片和第二晶片之间的分子粘附结合，通常随后第二晶片被减薄。在结合中，晶片被机械地对准。在两个晶片之间可观察到三种类型的对准缺陷，也就是“偏移”或“移动”类型对准缺陷、旋转类型对准缺陷和径向类型对准缺陷(也称为“跑出”，扩大误差或变形误差)。当在单个晶片上执行平版印刷步骤序列时，通常通过在平版印刷机器中采用补偿算法来校正这三类缺陷，从而保持每个步骤之间的精确对准。在为了结合而在两个晶片之间进行对准的过程中，可通过修改在结合机器中晶片相对于彼此的相对位置来机械地补偿移动和旋转类型的对准缺陷。然而径向类型的对准缺陷不能通过这种晶片的重新定位来补偿。当待对准的两个晶片具有不同的径向扩张时，就会出现径向未对准；径向扩张可由于每个晶片经历了不同的制造微元件过程而产生，和/或由于施加于一个或其他晶片的处理可能导致他们被拉紧，并使他们的尺寸发生微小变化而产生，例如引起晶片的拉伸应变的层沉积或氧化的情况。图IA描述了第一晶片10和第二晶片20之间的对准，该对准是为了通过分子粘附来将第一晶片10和第二晶片20结合。第一组微元件11已经预先形成于第一晶片10的结合表面上，而第二组微元件21已经预先形成于第二晶片20的上表面上，该第二晶片要结合于第一晶片。在晶片的结合之后，微元件11要与微元件21对准。然而，在这里所描述的示例中，第一和第二晶片具有不同的径向扩张，因此在这些晶片之间产生了径向未对准，该径向未对准在结合之后导致多数微元件之间的偏移，例如图IB所示的偏移Δη，Δ22，Δ 33, A55 ’ Δ66或Δ77(分别对应于微元件对11^12^11^122， IVlZ3，115/125，116/126 和 117/127 之间观察到的偏移)。造成两个晶片之间的径向未对准的径向扩张通常在晶片上是均勻的，因此产生在晶片的中心和外围之间准线性地发展(即增加)的径向未对准。通过校正算法，并根据晶片上进行的未对准测量，可特别在通过光刻形成元件的传统步骤中对径向未对准进行校正。然而，径向未对准的校正只能在一个晶片自身上进行。此外，当微元件的制造包括两个晶片之间的结合步骤，如制造三维结构的情况时，不可能进行针对径向未对准的校正。此外，当微元件的层被转移到具有第一层微元件的最终衬底上时，当要将每层的微元件互相连接在一起时，能够最小化每层的这些微元件之间的径向未对准是很重要的。 事实上在这种情况下不可能通过平版印刷补偿两层的微元件之间存在的未对准。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种解决方案，使得能够对要结合在一起的两个晶片之间存在的初始径向对准进行补偿。为达此目的，本专利技术提供了一种通过分子粘附将第一晶片结合于第二晶片上的方法，所述晶片之间具有初始径向未对准，该方法至少包括接触步骤，使两个晶片接触，从而发起两个晶片之间的结合波的传播，其特征在于在接触步骤中，根据初始径向未对准在两个晶片中的至少一个上施加预定结合曲率。如下文详述，通过在结合过程中监控晶片的曲率，可以引入补偿初始存在的径向未对准的额外的径向未对准。根据本专利技术的一个方面，在结合波传播的过程中，第二晶片自由地适应于施加在第一晶片上的预定结合曲率。根据本专利技术的另一方面，晶片是直径为300mm的圆形硅晶片，每个晶片包括微元件。根据本专利技术的一个方面，该方法在晶片的结合之前包括以下步骤-测量待补偿的两个晶片之间的初始径向未对准，-在结合之前测量每个晶片的曲率，-确定针对两个晶片之间的初始径向未对准的补偿径向未对准，-计算结合后曲率，该结合后曲率能够产生两个晶片之间的所述补偿径向未对准，-根据计算的结合后曲率计算预定结合曲率。根据本专利技术的一特定方面，该方法包括以下步骤-分别利用第一固定支撑件和第二固定支撑件彼此面对地固定第一晶片和第二晶片，所述第一支撑件将所述预定结合曲率施加到所述第一晶片上，-使所述晶片接触从而发起所述晶片之间的结合波的传播，-在与第一晶片接触之前或期间，从第二固定支撑件上释放第二晶片，从而在结合波的传播过程中，所述第二晶片适应于施加在第一晶片上的结合曲率。根据本专利技术的一个特征，通过启动安装在第一固定支撑件上的起重器将预定结合曲率施加到第一晶片上。根据本专利技术的另一特征，通过在第一晶片和第一固定支撑之间引入的隔膜，将预定结合曲率施加到第一晶片上，所述隔膜具有与所述预定结合曲率相对应的曲率。根据本专利技术的另一特征，通过第一固定支撑件将预定结合曲率施加到第一晶片上，所述第一固定支撑件具有与所述预定结合曲率相对应的曲率。根据本专利技术的特定方面，所述晶片的每一个包括在其各自的结合表面上的微元件，所述晶片中的一个的至少一些微元件要与另一晶片的至少一些微元件对准。本专利技术还涉及用于通过分子粘附将第一晶片结合于第二晶片上的装置，在所述晶片之间具有初始径向未对准，所述装置包括第一和第二固定支撑件，分别用来固定第一晶片和第二晶片，在该装置中，该第一固定支撑件包括用于根据该初始径向未对准将预定结合曲率施加到第一晶片上的施加装置，该装置控制第二固定支撑件从而在与第一晶片接触之前或期间将第二晶片从该第二支撑件释放，从而在结合波的传播过程中使所述第二晶片适应于施加在该第一晶片上的结合曲率。根据本专利技术的一个特征，该结合装置包括处理装置，用于根据初始径向未对准来计算该预定结合曲率，或根据该初始径向未对准计算对应于所述预定结合曲率的曲率半径。根据本专利技术的一个特征，该第一固定支撑件进一步包括起重器，该起重器能够在该第一晶片上施加该预定结合曲率，根据对应于所述预定结合曲率的曲率半径驱动该起重器，该装置控制该第二固定支撑件从而在与该第一晶片接触之后将该第二晶片从该第二支撑件释放，从而在结合波的传播过程中，所述第二晶片适应于施加在该第一晶片上的结合曲率。根据本专利技术的另一特征，该装置进一步包括该第一晶片和该第一固定支撑件之间的隔膜，所述隔膜的曲率对应于所述预定结合曲率。根据本专利技术的又一实施例，该第一固定支撑件的曲率对应于所述预定结合曲率。根据本专利技术的一个方面，该第一和第二固定支撑件包括用于通过吸引力或静电力固定所述晶片的装置。根据本专利技术的另一方面，所述第一和第二固定支撑件适用于容纳直径为100mm、 150mm、200mm或300mm的圆形衬底。附图说明图IA和IB是显示了根据现有技术的三维结构的制造的示意图，图2和3显示了具有“弓”型变形的晶片，图4A到4C显示了在通过分子粘附结合两个晶片之前、期间和之后得到的各种曲率，图5A到5G是本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种通过分子粘附将第一晶片（１００）结合到第二晶片（２００）上的方法，所述晶片之间具有初始径向未对准（ＤＲ），所述方法至少包括接触步骤，使所述两个晶片（１００，２００）接触从而启动所述两个晶片之间的结合波的传播，其特征在于在所述接触步骤期间，根据所述初始径向未对准（ＤＲ）在所述两个晶片中的至少一个上施加预定结合曲率（ＫＢ）。

【技术特征摘要】
2010.07.07 FR 10555081.一种通过分子粘附将第一晶片(100)结合到第二晶片(200)上的方法，所述晶片之间具有初始径向未对准(Dk)，所述方法至少包括接触步骤，使所述两个晶片(100，200)接触从而启动所述两个晶片之间的结合波的传播，其特征在于在所述接触步骤期间，根据所述初始径向未对准(Dk)在所述两个晶片中的至少一个上施加预定结合曲率(Kb)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在结合波的传播期间，所述第二晶片(200) 自由地适应于施加在所述第一晶片(100)上的所述预定结合曲率(Kb)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述晶片(100，200)是直径为300mm 的圆形硅晶片，每个晶片包括微元件。4.根据权利要求1到3中任意一项所述的方法，其特征在于在所述晶片(100，200)的结合之前，所述方法包括以下步骤-测量要补偿的两个晶片之间的初始径向未对准(Dk)，-在结合之前测量每个晶片(100,200)的曲率(KijK2),-确定针对所述两个晶片(100，200)之间的所述初始径向未对准(Dk)的补偿径向未对准(DJ，-计算能够产生所述两个晶片之间的所述补偿径向未对准(DJ的结合后曲率(KF。)，-根据所述计算的结合后曲率(KF。)计算所述预定结合曲率(K。)。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于利用以下公式计算所述结合后曲率KFc = DRc/ (h · R)其中KF。是所述结合后曲率，DRc是所述补偿径向未对准，h是所述第一晶片的厚度，R 是从所述晶片的中心到所述径向未对准的测量点的距离。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于利用以下公式计算所述预定结合曲率Kb = (8^-(^+^))/6其中Kb是所述预定结合曲率，K1是所述第一晶片的初始曲率，K2是所述第二晶片的初始曲率，KF。是所述结合后曲率。7.根据权利要求1到6中任意一项所述的方法，其特征在于该方法包括以下步骤-利用第一固定支撑件(310)和第二固定支撑件(320)分别彼此面对地固定所述第一晶片(100)和所述第二晶片000)，所述第一支撑件在所述第一晶片上施加所述预定结合曲率，-使所述晶片(100，200)接触，从而发起所述晶片之间的结合波的传播，-在与所述第一晶片(100)接触之前或期间，从所述第二固定支撑件(320)释放所述第二晶片(200)，从而在所述结合波的传播期间所述第二晶片适应于施加到所述第一晶片上的结合曲率。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于通过激励安装在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·戈丹，
申请(专利权)人：SOITEC绝缘体上硅技术公司，
类型：发明
国别省市：FR