專利名稱：一種晶圓臨時鍵合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種鍵合方法，尤其是一種晶圓臨時鍵合方法，具體地說是ー種解決襯底翹曲度對晶圓鍵合影響的方法，屬于半導(dǎo)體的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
晶圓鍵合技術(shù)是指通過化學(xué)和物理作用將兩片晶圓緊密結(jié)合起來的方法，晶圓鍵合往往與表面硅加工和體硅加工相結(jié)合，用在微機(jī)電系統(tǒng)的加工エ藝中。晶圓鍵合雖然不是微機(jī)械加工的直接手段，卻在微機(jī)械加工中有著重要的地位，通過與其他加工手段結(jié)合，既可對微結(jié)構(gòu)提供支撐和保護(hù)，又可以實現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)之間或機(jī)械結(jié)構(gòu)與電路之間的電學(xué)連 接。晶圓鍵合質(zhì)量的好壞會對微機(jī)械系統(tǒng)的性能產(chǎn)生直接影響，其中鍵合前后晶圓的翹曲度是影響鍵合質(zhì)量的主要因素之一。兩個接觸晶圓表面必須小于一定的翹曲度才能在室溫下發(fā)生鍵合，且鍵合后晶圓的翹曲度不能過大。晶圓的翹曲度越小，表面越平整，克服弾性變形所做的功就越小，晶圓也就越容易鍵合。對于減薄后的晶圓進(jìn)行鍵合，由于背面減薄在晶圓背面形成一定厚度的損傷層，破壞了晶圓內(nèi)部單晶娃的晶格排列，使晶圓的內(nèi)部存在較大的應(yīng)力。隨著機(jī)械研削厚度的増大，晶圓自身抗拒應(yīng)カ的能力就變?nèi)酰饕w現(xiàn)在晶圓外部，即晶圓翹曲。翹曲度與晶圓厚度成反比，翹曲度越大，晶圓內(nèi)部存在的應(yīng)カ越大。對于超薄晶圓而言，鍵合前必須進(jìn)行釋放應(yīng)力處理以減少晶圓翹曲。目前背面減薄后，通常使用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)減小硅片的翹曲度。但使用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)容易產(chǎn)生殘余漿料的污染，所用拋光時間較長，増加了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種晶圓臨時鍵合方法，其エ藝步驟操作方便，降低生產(chǎn)成本，避免減薄后的翹曲度影響，能形成永久鍵合，安全可靠。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種晶圓臨時鍵合方法，所述晶圓臨時鍵合方法包括如下步驟
a、提供井清洗所需待鍵合的第一晶圓；
b、提供承載晶圓，并在承載晶圓的一表面上旋涂粘合劑；
C、將上述第一晶圓與承載晶圓轉(zhuǎn)移鍵合箱內(nèi)，對第一晶圓與承載晶圓進(jìn)行臨時鍵合，以形成第一鍵合體，并對第一鍵合體上的第一晶圓進(jìn)行所需的減??；
d、將上述第一鍵合體上減薄后的第一晶圓利用激光劃片機(jī)進(jìn)行劃片；
e、將上述第一鍵合體轉(zhuǎn)移到鍵合箱內(nèi)，并使得鍵合箱內(nèi)的溫度高于粘合劑的軟化溫度；在鍵合箱內(nèi)，利用平整晶圓在第一晶圓的表面均勻向下施壓，以調(diào)節(jié)第一晶圓的表面平整度，調(diào)節(jié)完成后降低溫度使得粘合劑固化；
f、提供所需的第二晶圓，并將所述第二晶圓與第一晶圓進(jìn)行所需的鍵合，形成第二鍵合體；g、將上述第二鍵合體上進(jìn)行解鍵合，以去除與第一晶圓相連的承載晶圓，形成第一晶圓與第二晶圓的永久鍵合。所述步驟f中，第一晶圓與第二晶圓進(jìn)行鍵合的方法包括真空鍵合、共晶鍵合、陽極鍵合或釬料鍵合。所述第一晶圓、第二晶圓的材料包括硅、鍺或SOI。所述步驟c中，對第一鍵合體的操作工藝還包括TSV通孔制作、電鍍。本發(fā)明的優(yōu)點將第一晶圓與第二晶圓通過承載晶圓實現(xiàn)轉(zhuǎn)接，對第一晶圓減薄后，通過對第一晶圓劃片，并利用平整晶圓對第一晶圓進(jìn)行平整化，以釋放減薄造成的應(yīng)力，并降低翹曲度對形成半導(dǎo)體器件的影響，工藝步驟操作方便，降低生產(chǎn)成本，避免減薄后的翹曲度影響，能形成永久鍵合，安全可靠。


圖I為本發(fā)明第一晶圓的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明在承載晶圓上旋涂粘結(jié)劑，并與第一晶圓配合的示意圖。圖3為本發(fā)明第一晶圓與承載晶圓進(jìn)行臨時鍵合后形成第一鍵合體的示意圖。圖4為本發(fā)明對第一鍵合體上第一晶圓進(jìn)行劃片后的示意圖。圖5為本發(fā)明利用平整晶圓調(diào)節(jié)第一晶圓表面平整度的不意圖。圖6為本發(fā)明提供第二晶圓，并與第一晶圓配合的示意圖。圖7為本發(fā)明第二晶圓與第一鍵合體上第一晶圓鍵合后形成第二鍵合體后的示意圖。圖8為本發(fā)明對第一鍵合體上的承載晶圓進(jìn)行解鍵合的示意圖。圖9為本發(fā)明第一晶圓與第二晶圓形成永久鍵合的示意圖。附圖標(biāo)記說明1_第一晶圓、2-承載晶圓、3-粘合齊IJ、4-劃片后單個芯片、5-平整晶圓及6-第二晶圓。
具體實施例方式下面結(jié)合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。為了能夠降低晶圓減薄后形成翹曲度對器件的影響，本發(fā)明采用一種臨時鍵合方法來形成一種永久鍵合工藝，具體地，本發(fā)明晶圓臨時鍵合方法包括如下步驟
a、提供并清洗所需待鍵合的第一晶圓I;
如圖I所示所述第一晶圓I的材料包括硅、鍺，第一晶圓I也可以采用SOI(絕緣體上
硅)；
b、提供承載晶圓2，并在承載晶圓2的一表面上旋涂粘合劑3；
如圖2所示所述承載晶圓2為一種過渡晶圓，粘合劑3采用常規(guī)的材料，如SU-8等，此處不再一一列舉；
C、將上述第一晶圓I與承載晶圓2轉(zhuǎn)移鍵合箱內(nèi)，對第一晶圓I與承載晶圓2進(jìn)行臨時鍵合，以形成第一鍵合體，并對第一鍵合體上的第一晶圓I進(jìn)行所需的減薄；
如圖3所示將第一晶圓I與承載晶圓2轉(zhuǎn)移到鍵合箱內(nèi)后，利用粘合劑3將第一晶圓I與承載晶圓2進(jìn)行臨時鍵合，第一晶圓I的背面與承載晶圓2旋涂粘合劑3的表面連接，以形成第一鍵合體；在對第一鍵合體上第一晶圓I進(jìn)行所需的減薄前，可能的操作步驟還包括TSV (Through Silicon Vias)通孔制作及電鍍等工藝，在減薄前的工藝操作根據(jù)工藝需要進(jìn)行；一般地，第一晶圓I的正面為形成器件區(qū)域的表面，第一晶圓I的正面與第一晶圓I的背面相對應(yīng)；
d、將上述第一鍵合體上減薄后的第一晶圓I利用激光劃片機(jī)進(jìn)行劃片；
如圖4所示對第一鍵合體上的第一晶圓I進(jìn)行劃片，以釋放減薄等工藝造成的應(yīng)力，劃片后，形成若干劃片后單個芯片4 ;對第一晶圓I的正面進(jìn)行劃片時，不會影響形成在第一晶圓I正面上的器件結(jié)構(gòu)，劃片后能夠利用后續(xù)的平整晶圓5進(jìn)行平整，以降低應(yīng)力；
e、將上述第一鍵合體轉(zhuǎn)移到鍵合箱內(nèi)，并使得鍵合箱內(nèi)的溫度高于粘合劑3的軟化溫度；在鍵合箱內(nèi)，利用平整晶圓5在第一晶圓I的表面均勻向下施壓，以調(diào)節(jié)第一晶圓I的表面平整度，調(diào)節(jié)完成后降低溫度使得粘合劑固化；；
如圖5所示為了降低第一晶圓I在減薄、劃片后造成的翹曲度，在鍵合箱內(nèi)通過平整晶圓5對第一晶圓I進(jìn)行均勻施壓，以使得第一晶圓I的表面形成較好的平整度，所述平整晶圓I施壓第一晶圓I的表面為第一晶圓I與承載晶圓2進(jìn)行鍵合的另一表面；
f、提供所需的第二晶圓6，并將所述第二晶圓6與第一晶圓I進(jìn)行所需的鍵合，形成第二鍵合體；
如圖6和圖7所示第二晶圓6上通過所需工藝制備相應(yīng)的器件結(jié)構(gòu)，第二晶圓6制備器件結(jié)構(gòu)后，可以采用與第一晶圓I相同的劃片平整工藝降低應(yīng)力，也可以采用常規(guī)工藝步驟形成的結(jié)構(gòu)，第二晶圓6的材料為常規(guī)的半導(dǎo)體工藝材料，第一晶圓I與第二晶圓6鍵合的方式包括真空鍵合、共晶鍵和、陽極鍵合、釬料鍵合，或其他形式的鍵合方式；
g、將上述第二鍵合體上進(jìn)行解鍵合，以去除與第一晶圓I相連的承載晶圓2，形成第一晶圓I與第二晶圓6的永久鍵合。如圖8和圖9所示為了能夠使得第一晶圓I與第二晶圓6形成永久的鍵合結(jié)構(gòu)，需要將承載晶圓2去除；解鍵合時，采用常規(guī)的步驟使得第一晶圓I與承載晶圓2分離。具體分離過程可以為通過加熱，使得粘合劑3融化，以分離第一晶圓I與承載晶圓2的連接，也可以使用化學(xué)試劑溶解粘合劑分離第一晶圓I與承載晶圓2。具體過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再詳述。本發(fā)明將第一晶圓I與第二晶圓6通過承載晶圓2實現(xiàn)轉(zhuǎn)接，對第一晶圓I減薄后，通過對第一晶圓I劃片，并利用平整晶圓5對第一晶圓I進(jìn)行平整化，以釋放減薄造成的應(yīng)力，并降低翹曲度對形成半導(dǎo)體器件的影響，工藝步驟操作方便，降低生產(chǎn)成本，避免減薄后的翹曲度影響，能形成永久鍵合，安全可靠。
權(quán)利要求
1.一種晶圓臨時鍵合方法，其特征是，所述晶圓臨時鍵合方法包括如下步驟 (a)、提供井清洗所需待鍵合的第一晶圓(I)； (b)、提供承載晶圓(2)，并在承載晶圓(2)的一表面上旋涂粘合劑(3)； (c)、將上述第一晶圓(I)與承載晶圓(2)轉(zhuǎn)移鍵合箱內(nèi)，對第一晶圓(I)與承載晶圓(2)進(jìn)行臨時鍵合，以形成第一鍵合體，并對第一鍵合體上的第一晶圓(I)進(jìn)行所需的減??； (d)、將上述第一鍵合體上減薄后的第一晶圓(I)利用激光劃片機(jī)進(jìn)行劃片； Ce),將上述第一鍵合體轉(zhuǎn)移到鍵合箱內(nèi)，并使得鍵合箱內(nèi)的溫度高于粘合劑(3)的軟化溫度；在鍵合箱內(nèi)，利用平整晶圓(5)在第一晶圓(I)的表面均勻向下施壓，以調(diào)節(jié)第一晶圓(I)的表面平整度，調(diào)節(jié)完成后降低溫度使得粘合劑(3)固化； (f)、提供所需的第二晶圓(6)，并將所述第二晶圓(6)與第一晶圓(I)進(jìn)行所需的鍵合，形成第二鍵合體； (g)、將上述第二鍵合體上進(jìn)行解鍵合，以去除與第一晶圓(I)相連的承載晶圓(2)，形成第一晶圓(I)與第二晶圓(6)的永久鍵合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶圓臨時鍵合方法，其特征是所述步驟(f)中，第一晶圓(I)與第二晶圓(6)進(jìn)行鍵合的方法包括真空鍵合、共晶鍵合、陽極鍵合或釬料鍵合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶圓臨時鍵合方法，其特征是所述第一晶圓(I)、第二晶圓(6)的材料包括硅、鍺或SOI。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶圓臨時鍵合方法，其特征是所述步驟(c)中，對第一鍵合體的操作エ藝還包括TSV通孔制作、電鍍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種晶圓臨時鍵合方法，其包括如下步驟a、提供并清洗第一晶圓；b、提供承載晶圓，并旋涂粘合劑；c、將第一晶圓與承載晶圓轉(zhuǎn)移鍵合箱內(nèi)，以形成第一鍵合體，并對第一鍵合體上的第一晶圓進(jìn)行所需的減??；d、將上述第一鍵合體上減薄后的第一晶圓利用激光劃片機(jī)進(jìn)行劃片；e、將上述第一鍵合體轉(zhuǎn)移到鍵合箱內(nèi)，并使得鍵合箱內(nèi)的溫度高于粘合劑的軟化溫度；在鍵合箱內(nèi)，利用平整晶圓在第一晶圓的表面均勻向下施壓；f、提供所需的第二晶圓，并將所述第二晶圓與第一晶圓進(jìn)行所需的鍵合，形成第二鍵合體；g、將上述第二鍵合體上進(jìn)行解鍵合。工藝步驟操作方便，降低生產(chǎn)成本，避免減薄后的翹曲度影響，能形成永久鍵合，安全可靠。
文檔編號H01L21/603GK102751207SQ201210260218
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者張昕, 明安杰, 歐文, 譚振新 申請人:江蘇物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心