本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體材料加工，尤其涉及一種晶圓載臺(tái)、晶圓載臺(tái)加工方法、晶圓鍵合方法。

背景技術(shù)：

1、隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，晶圓鍵合技術(shù)的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)也越發(fā)明顯，通過(guò)將幾百微米甚至更薄的同質(zhì)或異質(zhì)材料進(jìn)行鍵合所得的鍵合晶圓有著廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。

2、行業(yè)內(nèi)用于鍵合的晶圓的尺寸由6寸逐漸向8寸提升，未來(lái)的主流方向是12寸甚至是18寸。雖然晶圓尺寸僅增加了幾十毫米，但對(duì)鍵合難度卻提升不少。影響大尺寸晶圓鍵合質(zhì)量的主要因素包括幾百微米厚的大尺寸晶圓因受熱不均產(chǎn)生的微量變形，這種微量變形不能達(dá)到鍵合界面的原子級(jí)平整度要求，鍵合后在鍵合體內(nèi)留下未鍵合區(qū)域，形成缺陷。

3、現(xiàn)有方式通過(guò)在鍵合平臺(tái)上設(shè)置加熱器，甚至是分區(qū)加熱器用來(lái)解決晶圓受熱不均的問(wèn)題。但仍存在加熱器與傳熱結(jié)構(gòu)貼合度差、傳熱效率低、熱源布局不合理，載臺(tái)面上溫度分布不可控等弊端。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種晶圓載臺(tái)、晶圓載臺(tái)加工方法、晶圓鍵合方法，用來(lái)提升大尺寸晶圓鍵合時(shí)的溫場(chǎng)分布的合理性，提升晶圓鍵合質(zhì)量。

2、為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種晶圓載臺(tái)，用于承載晶圓和對(duì)晶圓控溫，所述載臺(tái)為內(nèi)部設(shè)有通道的封閉式一體結(jié)構(gòu)；

4、所述通道內(nèi)設(shè)有電阻絲；

5、所述電阻絲與所述通道壁面不直接接觸；

6、所述電阻絲與所述通道壁面之間形成一空間；

7、所述空間內(nèi)填充金屬氧化物，金屬氧化物導(dǎo)熱效率高、絕緣性好、耐高溫，能夠提升電阻絲與晶圓載臺(tái)之間的熱傳導(dǎo)效率和精度。

8、優(yōu)選的，所述載臺(tái)為金屬材質(zhì)，金屬材質(zhì)導(dǎo)熱性好，能夠提升對(duì)晶圓載臺(tái)的溫控效率和精度。

9、優(yōu)選的，金屬材質(zhì)包括不銹鋼、鋁合金、鈦合金。

10、優(yōu)選的，所述電阻絲為變徑電阻絲，電阻絲直徑分布在0.2-20mm2之間；變徑電阻絲能夠在面內(nèi)不同位置產(chǎn)生不同的溫度；電阻絲直徑過(guò)細(xì)有燒斷風(fēng)險(xiǎn)，直徑過(guò)粗不能高效的產(chǎn)生熱量。

11、優(yōu)選的，電阻絲材質(zhì)包括鎳鉻合金、鎢等耐高溫金屬。

12、優(yōu)選的，所述金屬氧化物包括固結(jié)的氧化鋁粉末、氧化鎂粉末。

13、一種上述晶圓載臺(tái)的加工方法，包括建立所述晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型；

14、在所述晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型中建立參數(shù)變量關(guān)系；

15、求解參數(shù)變量關(guān)系以獲取預(yù)期晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型；

16、以增材制造方式加工所述預(yù)期晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型。

17、進(jìn)一步的，所述參數(shù)變量包括晶圓載臺(tái)的形狀、尺寸、材料；內(nèi)部通道的位置、尺寸；電阻絲的長(zhǎng)度、直徑、位置、材料；電阻絲上加載的電流；金屬氧化物的材料；環(huán)境溫度；

18、通過(guò)調(diào)整參數(shù)變量，獲得預(yù)期晶圓載臺(tái)數(shù)字模型的面上溫度分布。

19、進(jìn)一步的，以增材制造方式加工所述預(yù)期晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型包括：

20、1)將預(yù)期晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型輸入至增材制造設(shè)備中；

21、2)設(shè)置好晶圓載臺(tái)數(shù)字模型各部分對(duì)應(yīng)的材料；

22、3)在基板上通過(guò)逐層熔化堆疊材料的方式形成晶圓載臺(tái)實(shí)體。

23、進(jìn)一步的，晶圓載臺(tái)實(shí)體的加工步驟包括將晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型由底端向頂端分為第一部分、第二部分、第三部分，逐步以增材制造方式形成第一部分、第二部分和第三部分，完成晶圓載臺(tái)實(shí)體的加工；

24、所述第一部分內(nèi)部留有通道，所述第一部分的高度為由晶圓載臺(tái)下表面向上延伸至內(nèi)部通道最大高度處；

25、所述第二部分為通道內(nèi)部形成的部分；

26、所述第三部分覆蓋所述第一部分和所述第二部分，并形成晶圓載臺(tái)的上表面；

27、所述第一部分、第二部分、第三部分彼此貼合。

28、優(yōu)選的，晶圓載臺(tái)實(shí)體的加工步驟包括將晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型由底端向頂端分為第一部分、第二部分、第三部分，逐步以增材制造方式形成第一部分、第二部分和第三部分，完成晶圓載臺(tái)實(shí)體的加工；

29、所述第一部分內(nèi)部留有通道，所述第一部分的高度為由晶圓載臺(tái)下表面向上延伸至內(nèi)部通道最大高度處；

30、所述第二部分為通道內(nèi)部的金屬氧化物填充層，具體的，先以增材制造的方式加工1/3-2/3高度的金屬氧化物填充層，放入預(yù)制的電阻絲，再以增材制造的方式加工另外的金屬氧化物填充層，至金屬氧化物填充層充滿通道；

31、所述第三部分覆蓋所述第一部分和所述第二部分，并形成晶圓載臺(tái)的上表面；

32、所述第一部分、第二部分、第三部分彼此貼合。

33、進(jìn)一步的，還包括對(duì)晶圓載臺(tái)表面處理；

34、所述表面處理包括研磨、拋光，使所述晶圓載臺(tái)表面達(dá)到所需要的粗糙度。

35、一種晶圓鍵合方法，采用上述的晶圓載臺(tái)或上述的加工方法加工而成的晶圓載臺(tái)承載晶圓、對(duì)晶圓溫控及鍵合晶圓。

36、本發(fā)明的有益效果：

37、本發(fā)明建立并求解晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型，獲取預(yù)期晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型，以增材制造的方式加工預(yù)期晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型，形成晶圓載臺(tái)實(shí)體。增材制造方式加工精度高，能夠保持預(yù)期晶圓載臺(tái)數(shù)字模型的物理參數(shù)，使晶圓載臺(tái)實(shí)體與晶圓載臺(tái)數(shù)字模型物理參數(shù)一致，從而獲得具有理想溫度分布的晶圓載臺(tái)實(shí)體。晶圓載臺(tái)實(shí)體是一體式實(shí)心結(jié)構(gòu)，內(nèi)部熱源布置合理，實(shí)心結(jié)構(gòu)傳熱效率及精度高，以所述晶圓載臺(tái)實(shí)體進(jìn)行晶圓鍵合時(shí)，鍵合過(guò)程中能保持對(duì)晶圓的良好溫控，解決因溫度導(dǎo)致的晶圓翹曲產(chǎn)生的鍵合質(zhì)量問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.晶圓載臺(tái)，其特征在于：用于承載晶圓和對(duì)晶圓控溫，所述載臺(tái)為內(nèi)部設(shè)有通道的封閉式一體結(jié)構(gòu)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓載臺(tái)，其特征在于：所述載臺(tái)為金屬材質(zhì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓載臺(tái)，其特征在于：所述電阻絲為變徑電阻絲，電阻絲直徑分布在0.2-20mm2之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓載臺(tái)，其特征在于：所述金屬氧化物包括固結(jié)的氧化鋁粉末、氧化鎂粉末。

5.權(quán)利要求1-4任一所述晶圓載臺(tái)的加工方法，其特征在于，包括建立所述晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加工方法，其特征在于：所述參數(shù)變量包括晶圓載臺(tái)的形狀、尺寸、材料；內(nèi)部通道的位置、尺寸；電阻絲的長(zhǎng)度、直徑、位置、材料；電阻絲上加載的電流；金屬氧化物的材料；環(huán)境溫度；

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加工方法，其特征在于：以增材制造方式加工所述預(yù)期晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加工方法，其特征在于：晶圓載臺(tái)實(shí)體的加工步驟包括將晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型由底端向頂端分為第一部分、第二部分、第三部分，逐步以增材制造方式形成第一部分、第二部分和第三部分，完成晶圓載臺(tái)實(shí)體的加工；

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加工方法，其特征在于：晶圓載臺(tái)實(shí)體的加工步驟包括將晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型由底端向頂端分為第一部分、第二部分、第三部分，逐步以增材制造方式形成第一部分、第二部分和第三部分，完成晶圓載臺(tái)實(shí)體的加工；

10.晶圓鍵合方法，其特征在于：采用權(quán)利要求1-4任一所述的晶圓載臺(tái)或權(quán)利要求5-9任一所述的加工方法加工而成的晶圓載臺(tái)承載晶圓、對(duì)晶圓溫控及鍵合晶圓。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體材料加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶圓載臺(tái)、晶圓載臺(tái)加工方法、晶圓鍵合方法。晶圓載臺(tái)，用于承載晶圓和對(duì)晶圓控溫，所述載臺(tái)為內(nèi)部設(shè)有通道的封閉式一體結(jié)構(gòu)；所述通道內(nèi)設(shè)有電阻絲；所述電阻絲與所述通道壁面不直接接觸；所述電阻絲與所述通道壁面之間形成一空間；所述空間內(nèi)填充金屬氧化物。晶圓載臺(tái)的加工方法包括建立所述晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型；在所述晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型中建立參數(shù)變量關(guān)系；求解參數(shù)變量關(guān)系以獲取預(yù)期晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型；以增材制造方式加工所述預(yù)期晶圓載臺(tái)的數(shù)字模型。以所述晶圓載臺(tái)實(shí)體進(jìn)行晶圓鍵合時(shí)，鍵合過(guò)程中能保持對(duì)晶圓的良好溫控，解決因溫度導(dǎo)致的晶圓翹曲產(chǎn)生的鍵合質(zhì)量問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：郭超,母鳳文,譚向虎,劉福超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津中科晶禾電子科技有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/31