一种晶圆键合设备以及晶圆键合方法与流程

本公开涉及晶圆封装制程技术，尤其涉及一种晶圆键合设备以及晶圆键合方法。

背景技术：

1、半导体键合技术是指将两片同质或异质半导体材料经过表面清洗和活化处理后，在一定的条件下直接结合，通过范德华力、分子力甚至原子力使晶片键合成为一体的技术。在晶圆的键合技术中，晶圆对准精度和键合后的晶圆扭曲度是表征晶圆键合工艺好坏的重要参数；如果晶圆键合工艺中对准精度存在缺陷，将会严重影响到该工艺的后段制程，进而会影响到晶圆结合后电路的连接和功能性，并降低晶圆的良率，因此，晶圆对准精度显得尤为关键。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开实施例提供一种晶圆键合设备以及晶圆键合方法。

2、根据本公开实施例的第一方面，提供了一种晶圆键合设备，包括：

3、第一固定装置，用于固定第一晶圆；所述第一晶圆上设置有第一对准标记；

4、第二固定装置，用于固定第二晶圆；所述第二晶圆上设置有第二对准标记；所述第二固定装置与所述第一固定装置相对设置；

5、反射装置，位于所述第一固定装置和所述第二固定装置之间；

6、标记读取器，利用反射装置，读取所述第一对准标记和所述第二对准标记的位置信息，以对固定在所述第一固定装置上的所述第一晶圆和固定在所述第二固定装置上的所述第二晶圆进行对准；

7、加热装置，用于对所述第一晶圆进行加热，使所述第一晶圆发生热膨胀，以使所述第一对准标记处于所述标记读取器视野的中心位置；或者，

8、对所述第二晶圆进行加热，使所述第二晶圆发生热膨胀，以使所述第二对准标记处于所述标记读取器视野的中心位置。

9、在一些实施例中，所述第一对准标记和所述第二对准标记的个数均大于或等于2。

10、在一些实施例中，所述标记读取器，利用反射装置，读取所述第一对准标记和所述第二对准标记的位置信息；包括：

11、检测光入射至所述第一对准标记和所述第二对准标记，所述第一对准标记和所述第二对准标记对检测光进行反射，反射后的检测光经反射装置的反射后进入所述标记读取器，以读取所述第一对准标记和所述第二对准标记的位置信息。

12、在一些实施例中，所述反射装置包括第一反射面和第二反射面；

13、通过所述第一对准标记反射后的检测光经所述第一反射面反射后进入所述标记读取器；

14、通过所述第二对准标记反射后的检测光经所述第二反射面反射后进入所述标记读取器。

15、在一些实施例中，所述反射装置的形状呈σ状。

16、在一些实施例中，所述第一反射面与所述第一晶圆的平面的夹角为45°；

17、所述第二反射面与所述第二晶圆的平面的夹角为45°。

18、在一些实施例中，所述第一反射面和所述第二反射面上形成有反射层。

19、在一些实施例中，还包括：

20、计算装置，用于对所述标记读取器读取到的所述第一对准标记和所述第二对准标记的位置信息与所述标记读取器视野的中心位置的偏移量进行计算，根据计算结果，对固定在所述第一固定装置上的所述第一晶圆和固定在所述第二固定装置上的所述第二晶圆进行对准。

21、根据本公开实施例的第二方面，提供了一种晶圆键合方法，应用如上述实施例中任一所述的设备，所述方法包括：

22、将第一晶圆固定在第一固定装置上；所述第一晶圆上设置有第一对准标记；

23、将第二晶圆固定在第二固定装置上；所述第二晶圆上设置有第二对准标记；所述第二固定装置与所述第一固定装置相对设置；

24、将反射装置设置在所述第一固定装置和所述第二固定装置之间；

25、标记读取器利用反射装置，读取所述第一对准标记和所述第二对准标记的位置信息；

26、利用加热装置对所述第一晶圆进行加热，使所述第一晶圆发生热膨胀，以使所述第一对准标记处于所述标记读取器视野的中心位置；或者，

27、对所述第二晶圆进行加热，使所述第二晶圆发生热膨胀，以使所述第二对准标记处于所述标记读取器视野的中心位置。

28、在一些实施例中，所述第一对准标记和所述第二对准标记的个数均大于或等于2。

29、在一些实施例中，所述标记读取器利用反射装置，读取所述第一对准标记和所述第二对准标记的位置信息；包括：

30、检测光入射至所述第一对准标记和所述第二对准标记，所述第一对准标记和所述第二对准标记对检测光进行反射，反射后的检测光经反射装置的反射后进入所述标记读取器，以读取所述第一对准标记和所述第二对准标记的位置信息。

31、在一些实施例中，所述反射装置包括第一反射面和第二反射面；

32、通过所述第一对准标记反射后的检测光经所述第一反射面反射后进入所述标记读取器；

33、通过所述第二对准标记反射后的检测光经所述第二反射面反射后进入所述标记读取器。

34、在一些实施例中，所述反射装置的形状呈σ状。

35、在一些实施例中，所述第一反射面与所述第一晶圆的平面的夹角为45°；

36、所述第二反射面与所述第二晶圆的平面的夹角为45°。

37、在一些实施例中，在所述第一反射面和所述第二反射面上形成反射层。

38、在一些实施例中，在标记读取器利用反射装置，读取所述第一对准标记和所述第二对准标记的位置信息后，所述方法还包括：

39、利用计算装置对所述标记读取器读取到的所述第一对准标记和所述第二对准标记的位置信息与所述标记读取器视野的中心位置的偏移量进行计算，根据计算结果，对固定在所述第一固定装置上的所述第一晶圆和固定在所述第二固定装置上的所述第二晶圆进行对准。

40、本公开实施例中，利用加热装置使第一晶圆和第二晶圆发生热膨胀，以此来补偿晶圆对准时的非线性误差，提高了晶圆对准时的准确性。

技术特征：

1.一种晶圆键合设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的晶圆键合设备，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的晶圆键合设备，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的晶圆键合设备，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的晶圆键合设备，其特征在于，

6.根据权利要求4所述的晶圆键合设备，其特征在于，

7.根据权利要求4所述的晶圆键合设备，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的晶圆键合设备，其特征在于，还包括：

9.一种晶圆键合方法，其特征在于，应用如权利要求1-8中任一所述的设备，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，

16.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在标记读取器利用反射装置，读取所述第一对准标记和所述第二对准标记的位置信息后，所述方法还包括：

技术总结
本公开实施例公开了一种晶圆键合设备以及晶圆键合方法，其中，所述晶圆键合设备包括：第一固定装置，用于固定第一晶圆；第一晶圆上设置有第一对准标记；第二固定装置，用于固定第二晶圆；第二晶圆上设置有第二对准标记；反射装置，位于第一固定装置和第二固定装置之间；标记读取器，利用反射装置，读取第一对准标记和第二对准标记的位置信息，以对固定在第一固定装置上的第一晶圆和固定在第二固定装置上的第二晶圆进行对准；加热装置，用于对第一晶圆进行加热，使第一晶圆发生热膨胀，以使第一对准标记处于标记读取器视野的中心位置；或者，对第二晶圆进行加热，使第二晶圆发生热膨胀，以使第二对准标记处于标记读取器视野的中心位置。

技术研发人员：张志伟
受保护的技术使用者：长鑫存储技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13