一种键合芯片及晶圆的光学对准装置以及方法与流程

1.本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种键合芯片及晶圆的光学对准装置、一种键合芯片及晶圆的光学对准方法以及对应的计算机可读存储介质。


背景技术：

2.在半导体制造技术领域中，常常需要将切割好的芯片与晶圆上的未切割的芯片(c2w)相键合。目前，本领域的常规做法是以机械手臂来调节芯片或晶圆的平面位置，从而实现芯片与晶圆的键和操作。然而，芯片切割以及机械手臂运动带来的误差会影响其键合精度，而目前本领域的常规做法无法对该误差进行校准，因而存在键合精度低等缺陷。
3.为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种键合芯片及晶圆的光学对准技术，用于对准所需要键合的芯片与晶圆的位置，以提高c2w的键合精度并降低键合所需的成本，从而提高键合的经济性以及可靠性。


技术实现要素：

4.以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。
5.为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种键合芯片及晶圆的光学对准装置、一种键合芯片及晶圆的方法以及对应的计算机可读存储介质，能够对准所需要键合的芯片与晶圆的位置，以提高c2w键合精度并降低键合所需的成本，从而提高键合的经济性以及可靠性。。
6.具体来说，根据本发明的第一方面提供的上述键合芯片及晶圆的光学对准装置，包括：相机，用于拍摄待键合的芯片及晶圆的复合图像；半反半透镜，以预设的第一倾斜角度设于所述相机的拍摄路径，其透射入光面对准所述芯片及所述晶圆中的第一者，用于获取并向所述相机传输所述第一者的图像；以及
7.反射镜，以预设的第二倾斜角度对准所述半反半透镜的反射入光面，用于将所述芯片及所述晶圆中的第二者的图像，经由所述半反半透镜的所述反射入光面传输到所述相机，以组成所述复合图像。
8.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述的光学对准装置，所述第一倾斜角度为45
°
，所述晶圆位于所述相机的拍摄路径，并垂直所述拍摄路径。
9.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述的光学对准装置，所述第二倾斜角度为-45
°
，所述芯片及所述相机位于所述半反半透镜及所述反射镜的同侧，或者所述第二倾斜角度为45
°
，所述芯片及所述晶圆位于所述半反半透镜及所述反射镜的同侧。
10.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述的光学对准装置，还包括：横向移动机构，用于将所述芯片横向移动到进行光学对准的预设位置，和/或根据所述复合图像指示的
坐标差异对所述芯片进行横向平移对准。
11.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述的光学对准装置，还包括：纵向移动机构，用于纵向移动经过所述横向平移对准的芯片，以键合所述芯片及所述晶圆。
12.此外，根据本发明的第二方面提供的一种键合芯片及晶圆的方法，包括以下步骤：经由半反半透镜获取待键合的芯片及晶圆的复合图像；以及根据所述芯片及所述晶圆在所述复合图像中的坐标差异，确定位置补偿值。
13.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述根据所述芯片及所述晶圆在所述复合图像中的坐标差异，确定位置补偿值的步骤包括：根据所述芯片的至少一个结构在所述晶圆的至少一个键合位置，在所述晶圆上准备对应数量的标记点；获取所述芯片的所述至少一个结构在所述复合图像中的第一位置坐标；获取对应标记点在所述复合图像中的第二位置坐标；以及根据所述第一位置坐标及其对应的第二位置坐标的差异，确定所述位置补偿值。
14.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述芯片的所述至少一个结构选自所述芯片的左上角、右上角、左下角、右下角中的至少一者。
15.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述的方法还包括以下步骤：根据所述位置补偿值，横向平移所述芯片及所述晶圆中的至少一者。
16.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述的方法，还包括以下步骤：纵向移动经过所述横向平移对准的芯片和/或晶圆，以键合所述芯片及所述晶圆。
17.此外，根据本发明的第三方面提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，实施本发明的第二方面提供的上述键合芯片及晶圆的方法。
附图说明
18.在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
19.图1示出了根据本发明的一些实施例提供的键合芯片及晶圆的光学对准装置的示意图。
20.图2示出了根据本发明的一些实施例提供的键合芯片与晶圆的复合图像的示意图。
21.图3示出了根据本发明的一些实施例提供的键合芯片及晶圆的光学对准装置的示意图。
22.图4示出了根据本发明的一些实施例提供的键合芯片及晶圆的方法的流程示意图。
23.图5示出了根据本发明的一些实施例提供的键合芯片及晶圆的方法的流程示意图。
24.图6示出了根据本发明的一些实施例提供的位移补偿的示意图。
具体实施方式
25.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。
28.能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。
29.如上所述，在半导体制造技术领域中，常常需要将切割好的芯片与晶圆上的未切割的芯片(c2w)相键合。目前，本领域的常规做法是以机械手臂来调节芯片或晶圆的平面位置，从而实现芯片与晶圆的键和操作。然而，芯片切割以及机械手臂运动带来的误差会影响其键合精度，而目前本领域的常规做法无法对该误差进行校准，因而存在键合精度低等缺陷。
30.为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种键合芯片及晶圆的光学对准装置以及一种键合芯片及晶圆的方法，能够对准所需要键合的芯片与晶圆的位置，以提高c2w键合精度并降低键合所需的成本，从而提高键合的经济性以及可靠性。
31.在一些非限制性的实施例中，本发明的第一方面提供的上述键合芯片及晶圆的光学对准装置，其中配置有存储器及处理器。该存储器包括但不限于本发明的第三方面提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。该处理器连接存储器，并被配置用于执行该存储器上存储的计算机指令，以实施本发明的第二方面提供的上述键合芯片及晶圆的方法。
32.首先请参考图1及图2，图1示出了根据本发明的一些实施例提供的用于键合芯片及晶圆的光学对准装置的示意图。图2示出了根据本发明的一些实施例提供的键合芯片与晶圆的复合图像的示意图。
33.如图1所示，在本发明的一些实施例中，本发明的第一方面提供的键合芯片及晶圆的光学对准装置，包括相机11、半反半透镜12以及反射镜13。在此，该相机11可以拍摄待键合的芯片14及晶圆15的复合图像。该半反半透镜12可以以预设的第一倾斜角度设于该相机
11的拍摄路径，其透射入光面对准该晶圆15，用于获取并向该相机11传输该晶圆15的图像。该反射镜13可以以预设的第二倾斜角度对准该半反半透镜12的反射入光面，用于将该芯片14的图像，经由该半反半透镜12的上述反射入光面传输到该相机11，以组成上述复合图像。在此，如图2所示，该复合图像中可以同时包括芯片21以及晶圆22的图像，以避免机械手臂的往复运动带来的误差。
34.可选地，在本发明的另一些实施例中，该半反半透镜12的透射入光面可以对准该芯片14，用于获取并向该相机11传输该芯片14的图像。该反射镜13可以用于将该芯片15的图像经由该半反半透镜12的上述反射入光面传输到该相机11，以同样组成上述复合图像。
35.进一步地，在本发明的一些实施例中，如图1所示，上述第一倾斜角度可以为45
°
(例如：沿水平方向逆时针旋转45
°
)，而该晶圆15可以位于该相机11的拍摄路径，并垂直该拍摄路径。对应地，上述第二倾斜角度可以为-45
°
(例如：沿水平方向顺时针旋转45
°
)，而该芯片14及该相机11可以位于该半反半透镜12及该反射镜13的同侧(即图1中的上侧)。
36.本领域的技术人员可以理解，上述将芯片14及相机11设于半反半透镜12及反射镜13的同侧的实施例，只是本发明提供的一种非限制性的实施方式，旨在清楚地展示本发明的主要构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。
37.可选地，请参考图3，图3示出了根据本发明的一些实施例提供的键合芯片及晶圆的光学对准装置的示意图。在图3所示的实施例中，上述第二倾斜角度还可以为45
°
(例如：沿水平方向逆时针旋转45
°
)。此时，芯片34及晶圆35位于半反半透镜32及反射镜33的同侧(即图2中的下侧)。如此，芯片34与晶圆35的距离更近，因而键合行程更短、键和精度更高、键合成本更低。
38.进一步地，在本发明的一些实施例中，上述光学对准装置还可以包括：横向移动机构(未绘示)。该横向移动机构可以将上述芯片14横向移动到进行光学对准的预设位置。该横向移动结构还可以根据上述复合图像指示的坐标差异对上述芯片进行横向平移对准。
39.以下将结合一些键合芯片及晶圆的方法的实施例来描述上述键合芯片及晶圆的光学对准装置。
40.请结合参考图1及图4，图4示出了根据本发明的一些实施例提供的一种键合芯片及晶圆的方法的流程示意图。
41.如图1及图4所示，在键合芯片及晶圆的过程中，对准装置可以首先经由半反半透镜12获取待键合的芯片14及晶圆15的复合图像，再根据该芯片14及该晶圆15在该复合图像中的坐标差异确定位置补偿值。
42.请结合参考图1、图2、图5、及图6。图5示出了根据本发明的一些实施例提供的一种键合芯片及晶圆的方法的流程示意图。图6示出了根据本发明的一些实施例提供的用于键合芯片及晶圆的光学对准装置的位移补偿示意图。
43.如图1、图5及图6所示，在键合芯片及晶圆的过程中，待键合的晶圆15可以被放置于第一卡盘，而多个待键合的芯片14可以被集中放置于第二卡盘。对准装置可以首先利用机械手臂从第二卡盘抓取一个芯片14，并将其移动固定距离至第一卡盘上方的指定位置。之后，对准装置可以根据上述芯片14的至少一个结构在上述晶圆15的至少一个键合位置，在上述晶圆15上准备对应数量的标记点。如图2所示，芯片22的至少一个结构可以选自其左上角、右上角、左下角、右下角中的至少一者。
44.在准备标记点之后，对准装置可获取该芯片14的上述至少一个结构在上述复合图像中的第一位置坐标(x1，y1)，并获取对应标记点在上述复合图像中的第二位置坐标(x2,y2)，再根据各第一位置坐标(x1,y1)及其对应的第二位置坐标(x2,y2)的差异，确定位置补偿值。具体来说，上述第一位置坐标与第二位置坐标的差异可以为两坐标的差值(x1-x2,y1-y2)。对准装置可以根据该第一位置坐标(x1,y1)以及第二位置坐标(x2，y2)的差值，移动上述横向机构以补偿间距。如此，本发明便可以对准所需要键合的芯片与晶圆的位置以提高c2w键合精度以及降低键合所需的成本，从而提高键合的经济性以及可靠性。
45.进一步地，如图1及图6所示，在本发明的一些实施例中，上述对准装置还可以优选地配置有纵向移动机构。在通过移动上述横向机构补偿间距之后，上述对准装置还可以优选地经由该纵向移动机构来纵向移动经过上述横向平移对准的芯片14和晶圆15，以达到精准键合芯片14及晶圆15的效果。
46.尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
47.提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。