本发明涉及半导体,具体涉及一种晶圆到晶圆封装位移检测结构及位移补偿方法。
背景技术:
1、在半导体芯片制造领域,3d封装技术较2d封装技术可以更好的提高芯片的集程度,实现更高密度的电子组件,为封装技术的发展趋势。
2、晶圆到晶圆(wafer-on-wafer) 键合技术是典型的3d封装技术,可以实现在半导体晶圆阶层上堆叠及结合更多的半导体元件。晶圆到晶圆键合过程若晶圆错位,将影响不同晶圆之间的电连接性。
3、现有的3d芯片封装技术通过光学辨识系统检测上层晶圆和下层晶圆的对准问题。参考图1,现有技术方案为:在上层晶圆中1加工上层精度对准检测图案101,下层晶圆2中加工精度下层对准检测图案201,封装对准时,上下层对准检测图案的中心对准。参考图2所示上下层对准检测图案偏移示例,图3所示上下层对准检测图案对准示例。
4、参考图4,封装工序中,通过光学相机2采集上层精度对准检测图案101和下层对准检测图案201影像信号,根据上下层对准检测图案的中心偏移量判断上层晶圆1与下层晶圆2是否对准,并可根据偏移量的大小分析上层晶圆1和下层晶圆2的封装位移偏移量,根据当前晶圆组的封装位移偏移量,调整下一组晶圆的封装操作,进而缩小偏移误差。如图4所示箭头方向分别表示检测图案的对准偏差和晶圆调整方向。
5、图像检测的方式效率低、精度低。
技术实现思路
1、本发明的目的在于解决晶圆到晶圆封装对准的问题,提供一种基于电性原理的晶圆封装位移检测结构及位移补偿方法,以其提高晶圆封装对准的检测效率和精度。
2、为解决以上问题,本发明采用如下技术方案。
3、本发明第一实施例提供一种晶圆到晶圆封装对准位移检测结构,包括:
4、晶圆到晶圆封装位移检测结构,包括:
5、第一晶圆和第二晶圆,每个晶圆均包括设置在晶圆封装侧表面的标记组,所述标记组包括至少一组对准标记,且所述标记组至少被设置在一个维度上;每组对准标记均包括:沿着平行间隔设置的第一标记行和第二标记行,每行均包括间隔设置的若干导电标记块;
6、所述若干导电标记块的位置被配置为:
7、所述第一晶圆上的第一标记行中每个导电标记块均可对应覆盖所述第二晶圆上的第一标记行中一个导电标记块,并产生作用电阻;所述第一晶圆上的第二标记行中每个导电标记块均可对应覆盖所述第二晶圆上的第二标记行中一个导电标记块,并产生作用电阻;相互对应的两个导电标记块形成导电标记块组;
8、当每行行端的第一个导电标记块之间对准时,第一晶圆与第二晶圆对准,行端导电标记块组的电阻为同行导电标记块组最小:此时所述第一晶圆上的第一标记行中的各导电标记块与第二晶圆上的第一标记行中的各导电标记块顺次在标记组所在维度正方向上交错排列,所述第一晶圆上第二标记行中的各导电标记块与第二晶圆上第二标记行中的各导电标记块顺次在标记组所在维度的负方向上交错排列。
9、本发明一项实施例中,所述标记组被设置在x维度和y维度上。
10、本发明一项实施例中,所述x维度及所述y维度上均设置有若干组标记组。
11、本发明一项实施例中,每组所述对准标记中:
12、第一标记行中每个导电标记块具有第一排列间距,第一晶圆的第一排列间距相等且大于第二晶圆的第一排列间距;
13、第二标记行中每个导电标记块具有第二排列间距,第一晶圆的第二排列间距相等且小于第二晶圆的第二排列间距。
14、本发明一项实施例中,任一所述标记组内的导电标记块具有相同尺寸,为方形。
15、本发明一项实施例中,进一步包括:
16、电测检测机构:检测第一晶圆与第二晶圆是否对准时,与各标记组中的任意一个导电标记块连接,检测同一标记组中任意两个导电标记块组的电阻;
17、处理器:连接电检测机构,获取各标记组中的各导电标记块之间的电阻,并比较同标记组中各导电标记块之间电阻的大小,选择出一组标记组中电阻最小的导电标记块组,基于该导电标记块组当前电阻与第一晶圆和第二晶圆对准时该导电标记块组电阻的变化值,判断第一晶圆和第二晶圆在标记组所在维度的偏移量。
18、本发明一项实施例中,进一步包括补偿执行机构:用于控制第一晶圆和第二晶圆的封装;
19、所述处理器基于当前第一晶圆和第二晶圆在各维度的偏移量生成执行机构的控制指令,以调整下一组第一晶圆和第二晶圆的封装位置。
20、本发明一项实施例进一步提供一种晶圆到晶圆封装位移补偿方法,采用上述的晶圆到晶圆封装对准位移检测结构,包括以下步骤:
21、s1:检测并比较所述同一标记组中任意两个导电标记块组之间的电阻,选择出一组标记组中电阻最小的导电标记块组;
22、s2:基于该导电标记块组当前电阻与第一晶圆和第二晶圆对准时该导电标记块组电阻的变化值,换算第一晶圆和第二晶圆在标记组所在维度的偏移量;
23、s3:结合各维度的位置偏移对下一组晶圆的封装位移进行补偿。
24、本发明一项实施例中,进一步包括以下步骤:
25、当每行行端的第一个导电标记块之间对准,即第一晶圆和第二晶圆对准时,存储记录标记组中各导电标记块组的电阻,作为各导电标记块组的基准电阻;
26、检测第一晶圆与第二晶圆是否对准时,基于该导电标记块组当前电阻与该导电标记块基准电阻的变化值,换算第一晶圆和第二晶圆在标记组所在维度的偏移量。
27、本发明一项实施例中,步骤s1进一步包括:
28、比较同一维度上各标记组任意两个导电标记块组之间的电阻,选择出同一维度上标记组中电阻最小的导电标记块组,基于该导电标记块组当前电阻与第一晶圆和第二晶圆对准时该导电标记块组电阻的变化值,换算第一晶圆和第二晶圆在标记组所在维度的偏移量。
29、较现有技术相比,本发明技术方案的有益效果在于:
30、1、提出了一种基于电性原理的晶圆到晶圆封装对准检测机构,通过一个维度上标记组中导电块之间的电阻,可判断晶圆和晶圆之间的位移偏差。可基于当前晶圆组的位置偏差指导下一组晶圆的封装对准执行。相对传统的图像检测方法,可以实现更快速和更准确的检测效果。
31、2、通过在多维度上设置对准检测标记组,可以实现多维度方向的位置偏差检测。
32、3、通过在每个维度上设置多个标记组,可以更准确的定位位移偏差方向和偏差量,以更准确的调整晶圆和晶圆之间的封装操作。
1.晶圆到晶圆封装位移检测结构,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的晶圆到晶圆封装位移检测结构,其特征在于:所述标记组被设置在x维度和y维度上。
3.如权利要求2所述的晶圆到晶圆封装位移检测结构,其特征在于:所述x维度及所述y维度上均设置有若干组标记组。
4.如权利要求1或2所述的晶圆到晶圆封装位移检测结构,其特征在于,每组所述对准标记中:
5.如权利要求1所述的晶圆到晶圆封装位移检测结构,其特征在于:任一所述标记组内的导电标记块具有相同尺寸,为方形。
6.如权利要求1所述的晶圆到晶圆封装位移检测结构,其特征在于,进一步包括:
7.如权利要求6所述的晶圆到晶圆封装位移检测结构,其特征在于,进一步包括补偿执行机构:用于控制第一晶圆和第二晶圆的封装;
8.晶圆到晶圆封装位移补偿方法,其特征在于,采用权利要求1至7中任意一项所述的晶圆到晶圆封装位移检测结构,包括以下步骤:
9.如权利要求8所述的晶圆到晶圆封装位移补偿方法,其特征在于,进一步包括以下步骤:
10.如权利要求8或9所述的晶圆到晶圆封装位移补偿方法,其特征在于,步骤s1进一步包括: