晶片的贴合方法与流程

1.本发明涉及晶片的贴合方法，使第1晶片与第2晶片贴合。


背景技术：

2.在下述非专利文献1中，公开了将两张晶片直接贴合的技术，该技术用于soi(silicon-on-insulator：绝缘体上硅)晶片的制作。
3.该技术包含：前处理，使用酸等化学药品和纯水使晶片的表面稍微氧化而形成氧化膜，并且使大量的羟基附着于表面；以及后处理，使晶片彼此重叠并接合，在1000℃以上的高温下进行热处理而使结合牢固。
4.非专利文献1：国立研究开发法人产业技术综合研究所，高木秀树，“晶片直接接合技术：wafer direct bonding”，[online]，[检索日2021年2月17日]，
[0005]
网址《url：https://staff.aist.go.jp/takagi.hideki/waferbonding.html》
[0006]
但是，在上述技术中，当使晶片彼此重叠而接合时，利用的是晶片的表面间引力，因此需要以对各个晶片的表面的原子作用充分的表面间引力的程度使各个晶片的表面接近。因此，在前处理中，必须以1纳米以下的水平将各个晶片的表面平滑化，在生产率方面存在改善的余地。


技术实现要素：

[0007]
因此，本发明的目的在于提供晶片的贴合方法，能够容易地生成贴合晶片。
[0008]
根据本发明，提供晶片的贴合方法，使第1晶片与第2晶片贴合，其中，该晶片的贴合方法具有如下的工序：冷却工序，对第1晶片进行冷却；贴合工序，当在冷却后的第1晶片的面上产生结露时，将第2晶片层叠地贴合在第1晶片的面上，生成贴合晶片；以及热处理工序，对贴合晶片实施热处理。
[0009]
优选第1晶片和第2晶片是硅晶片。优选在该热处理工序中，在1000℃～1100℃的温度下对贴合晶片实施热处理。
[0010]
根据本发明的晶片的贴合方法，能够容易地生成贴合晶片，能够提高生产率。
附图说明
[0011]
图1的(a)是第1晶片和冷却台的立体图，图1的(b)是示出实施冷却工序的状态的立体图。
[0012]
图2是示出实施贴合工序的状态的立体图。
[0013]
图3是贴合晶片的立体图。
[0014]
图4是示出实施热处理工序的状态的立体图。
[0015]
标号说明
[0016]
2：第1晶片；4：第2晶片；12：水分层；14：贴合晶片。
具体实施方式
[0017]
以下，参照附图对使第1晶片与第2晶片贴合的晶片的贴合方法的优选实施方式进行说明。
[0018]
参照图1进行说明，在本实施方式中，首先，实施对第1晶片2进行冷却的冷却工序。第1晶片2可以是圆板状的硅晶片。并且，第2晶片4(参照图2)也可以与第1晶片2同样是圆板状的硅晶片。另外，在第1、第2晶片2、4各自的正面和背面上未形成ic、lsi等器件，第1、第2晶片2、4是单纯地从圆柱状的硅锭进行切片而得到的，不过也可以是在正面上形成有器件的晶片。另外，第1、第2晶片2、4各自的贴合面需要通过磨削或研磨而进行平滑化，但不要求1纳米以下水平的高精度的平滑化。
[0019]
在冷却工序中，例如能够使用图1所示的冷却台6来实施。冷却台6包含圆形的顶板8和从顶板8的周缘垂下的侧壁10。顶板8的直径比第1、第2晶片2、4的直径大，将第1、第2晶片2、4载置于冷却台6的顶板8上。而且，在冷却台6中，对放置在顶板8上的被冷却物进行冷却。
[0020]
参照图1继续进行说明，在本实施方式的冷却工序中，将第1晶片2载置于冷却台6的上表面，对第1晶片2进行冷却。在对第1晶片2进行冷却时，优选将载置着第1晶片2的冷却台6在比顶板8的上表面高的温度下放置在湿度比较高的气氛气体下(例如，在常温下湿度为40％～60％左右)。
[0021]
但是，冷却工序并不限定于这样的方式，也可以将第1晶片2放入冷冻库(例如，内部温度为-20℃～0℃左右)的内部，对第1晶片2的整体均匀地进行冷却。
[0022]
在实施了冷却工序之后，实施如下的贴合工序：当在冷却后的第1晶片2的面上产生了结露时，将第2晶片4层叠地贴合在第1晶片2的面上，生成贴合晶片。
[0023]
在本实施方式中，如上所述，在冷却工序中，在使第1晶片2的上表面上产生结露的气氛气体下利用冷却台6对第1晶片2进行冷却。因此，如图2所示，在载置于冷却台6的第1晶片2的上表面上产生结露而形成了水分层12之后，能够保持第1晶片2载置于冷却台6的状态不变而在第1晶片2上层叠地贴合第2晶片4。由此，能够生成如图3所示的贴合晶片14。
[0024]
另外，在对第1晶片2在冷冻库内进行了冷却的情况下，将第1晶片2暴露于使冷却后的第1晶片2上产生结露的气氛气体中。即，在比冷冻库内高的温度下，并且在湿度比较高的气氛气体下(例如，常温下湿度为40％～60％左右)放置第1晶片2。然后，当在第1晶片2的面上产生结露而形成了水分层12之后，在第1晶片2上层叠第2晶片4，生成贴合晶片14。
[0025]
从提高第1晶片2与第2晶片4的结合度的观点出发，优选使形成于第1晶片2的面的水分层12比较薄并且大致均匀。相反，在第1晶片2的面的水分层不均匀的情况下，例如在水分层包含粒状的水滴因而在第1晶片2的面上具有存在水分层的区域和不存在水分层的区域的情况下，在使第1晶片2与第2晶片4贴合时，会形成第1晶片2与第2晶片4之间局部地不存在水分层的贴合晶片。并且，即使对这样的贴合晶片实施热处理，第1晶片2和第2晶片4也不会牢固地结合。因此，关于为了在第1晶片2的面上形成水分层而使用喷雾器等对第1晶片2的面喷射水的方式，难以形成比较薄的大致均匀的水分层因而不优选。
[0026]
关于这一点，在本实施方式中，对第1晶片2进行冷却，并使冷却后的第1晶片2的面上产生结露而形成水分层12，因此能够容易地形成比较薄的大致均匀的水分层12。由此，在使第1晶片2与第2晶片4贴合时，能够形成水分层12均匀地存在于第1晶片2与第2晶片4之间
的贴合晶片14，通过对这样的贴合晶片14实施热处理，能够使第1晶片2与第2晶片4牢固地结合。
[0027]
另外，在本实施方式中，利用由产生在冷却后的第1晶片2的面上的结露导致的水分层使第1晶片2与第2晶片4贴合，因此不需要酸等化学药品和纯水，能够容易地生成贴合晶片14。
[0028]
然后，在实施了如上所述的贴合工序之后，实施热处理工序(参照图4)，对贴合晶片14实施热处理，使第1晶片2与第2晶片4牢固地结合。在热处理工序中，优选将贴合晶片14放入高温炉中，在1000℃～1100℃的温度下以5小时～6小时左右对贴合晶片14实施热处理。由此，能够使第1晶片2与第2晶片4比较牢固地结合。
[0029]
如上所述，本实施方式的晶片的贴合方法包含：冷却工序，对第1晶片2进行冷却；贴合工序，当在冷却后的第1晶片2的面上产生了结露时，在第1晶片2的面上层叠地贴合第2晶片4，生成贴合晶片14；以及热处理工序，对贴合晶片14实施热处理，因此，能够容易地生成第1晶片2与第2晶片4牢固地结合的贴合晶片14，能够提高生产率。