本發(fā)明涉及集成制造，尤其涉及一種晶圓的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)、對(duì)準(zhǔn)方法及鍵合方法。

背景技術(shù)：

1、三維系統(tǒng)集成中，多層芯片的鍵合需要保證相互的位置關(guān)系，這種位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系是由對(duì)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的。要獲得高性能的器件，需要在鍵合時(shí)，保保證兩層晶圓間具有很高的對(duì)準(zhǔn)精度，確保金屬凸點(diǎn)之間正確的對(duì)應(yīng)關(guān)系和位置關(guān)系，否則金屬凸點(diǎn)之間的錯(cuò)位會(huì)導(dǎo)致互聯(lián)失效，甚至導(dǎo)致錯(cuò)誤的互聯(lián)關(guān)系。因此鍵合對(duì)準(zhǔn)對(duì)于三維系統(tǒng)集成是至關(guān)重要的，盡管不同的應(yīng)用所要求的對(duì)準(zhǔn)精度也各不相同，但隨著技術(shù)和應(yīng)用前景的發(fā)展，對(duì)準(zhǔn)精度的要求也越來越高。

2、影響鍵合對(duì)準(zhǔn)精度的原因很多，包括采取的鍵合方法、對(duì)準(zhǔn)方法、以及上下芯表面起伏和翹曲等。在其他條件相同的情況下，不同的鍵合方法對(duì)精度影響有很大差異，直接鍵合以及金屬熱壓鍵合所引起的滑移小，鍵合后的精度較高，而高分子和共晶鍵合，由于鍵合溫度較高，導(dǎo)致鍵合層出現(xiàn)一定的軟化和融化，容易導(dǎo)致鍵合晶圓的滑移。

3、現(xiàn)有的對(duì)準(zhǔn)方法中無論是采取紅外對(duì)準(zhǔn)光學(xué)對(duì)準(zhǔn)，其都屬于光學(xué)領(lǐng)域范疇。紅外對(duì)準(zhǔn)主要是利用紅外波段光譜對(duì)禁帶寬度超過1.1ev的材料是透明的。但由于紅外成像和透射波長的影響，同時(shí)紅外對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)涉及復(fù)雜的光學(xué)結(jié)構(gòu)、以及收到器件材料和多層金屬互聯(lián)限制比較大，例如硅片上的二氧化硅和氮化硅都是良好的紅外吸收材料，這大大降低了紅外對(duì)準(zhǔn)的精度。

4、紅外成像和透射波長的影響，同時(shí)紅外對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)涉及復(fù)雜的光學(xué)結(jié)構(gòu)、以及收到器件材料和多層金屬互聯(lián)限制比較大，例如硅片上的二氧化硅和氮化硅都是良好的紅外吸收材料，這大大降低了紅外對(duì)準(zhǔn)的精度。

5、基于image的圖形對(duì)準(zhǔn)方法存在的主要缺點(diǎn)是，對(duì)準(zhǔn)精度不高。光學(xué)對(duì)準(zhǔn)通常要求對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記具有明確的邊緣和特定的紋理，以便能夠進(jìn)行識(shí)別和定位，如果對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記特征不清晰將直接導(dǎo)致對(duì)準(zhǔn)精度下降，而且再復(fù)雜的動(dòng)態(tài)環(huán)境中，采取圖像直接對(duì)準(zhǔn)方式容易收到外界環(huán)境，例如振動(dòng)，沖擊的擾動(dòng)，導(dǎo)致系統(tǒng)的魯棒性降低。

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的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)、對(duì)準(zhǔn)方法及鍵合方法，提高晶圓級(jí)圓片鍵合的對(duì)準(zhǔn)精度。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明實(shí)施例的一方面提供了一種晶圓的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)包括：第一光柵和第二光柵，所述第一光柵的一側(cè)與所述第二光柵的一側(cè)相對(duì)設(shè)置，所述第一光柵和所述第二光柵之間設(shè)置有待對(duì)準(zhǔn)的第一晶圓和第二晶圓；第一激光光源和第二激光光源，所述第一激光光源設(shè)置于所述第一光柵的另一側(cè)，所述第二激光光源設(shè)置于所述第二光柵的另一側(cè)，所述第一激光光源通過所述第一光柵將光信號(hào)衍射至所述第一晶圓，所述第二激光光源通過所述第二光柵將光信號(hào)衍射至所述第二晶圓；光信號(hào)檢測(cè)裝置和控制模塊，所述光信號(hào)檢測(cè)裝置的第一檢測(cè)端設(shè)置于所述第一光柵和所述第一晶圓之間，所述光信號(hào)檢測(cè)裝置的第二檢測(cè)端設(shè)置于所述第二光柵和所述第二晶圓之間，所述光信號(hào)檢測(cè)裝置與所述控制模塊連接。

4、在一些實(shí)施例中，所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)還包括第一載物臺(tái)和第二載物臺(tái)，所述第一晶圓設(shè)置于所述第一載物臺(tái)上，所述第二晶圓設(shè)置于所述第二載物臺(tái)上。

5、在一些實(shí)施例中，所述第一晶圓和所述第一光柵之間以及所述第二晶圓和所述第二光柵之間均設(shè)置有第一可調(diào)間距。

6、在一些實(shí)施例中，所述第一晶圓和所述第二晶圓之間設(shè)置有第二可調(diào)間距。

7、在一些實(shí)施例中，所述第一光柵包括依次排列設(shè)置的多根第一遮光桿，相鄰的兩根第一遮光桿之間設(shè)置有第一透光區(qū)；所述第二光柵包括依次排列設(shè)置的多根第二遮光桿，相鄰的兩根第二遮光桿之間設(shè)置有第二透光區(qū)。

8、在一些實(shí)施例中，多根第一遮光桿的寬度均相同，多個(gè)第一透光區(qū)的寬度均相同；多根第二遮光桿的寬度均相同，多個(gè)第二透光區(qū)的寬度均相同。

9、本發(fā)明實(shí)施例的一方面提供了一種晶圓的對(duì)準(zhǔn)方法，所述對(duì)準(zhǔn)方法應(yīng)用于如上所述的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，所述對(duì)準(zhǔn)方法包括：通過光信號(hào)檢測(cè)裝置獲取第一激光光源經(jīng)第一光柵衍射的第一光信號(hào)，通過光信號(hào)檢測(cè)裝置獲取第二激光光源經(jīng)第二光柵衍射的第二光信號(hào)；通過光信號(hào)檢測(cè)裝置獲取第一晶圓的第一反射光信號(hào)，通過光信號(hào)檢測(cè)裝置獲取第二晶圓的第二反射光信號(hào)；根據(jù)所述第一光信號(hào)和所述第一反射光信號(hào)計(jì)算出第一晶圓的標(biāo)記區(qū)相對(duì)于第一光柵的第一偏移量，根據(jù)所述第二光信號(hào)和所述第二反射光信號(hào)計(jì)算出第二晶圓的標(biāo)記區(qū)相對(duì)于第二光柵的第二偏移量；根據(jù)所述第一偏移量控制第一晶圓的標(biāo)記區(qū)與第一光柵衍射的光信號(hào)對(duì)準(zhǔn)，根據(jù)所述第二偏移量控制第二晶圓的標(biāo)記區(qū)與第二光柵衍射的光信號(hào)對(duì)準(zhǔn)。

10、在一些實(shí)施例中，在通過光信號(hào)檢測(cè)裝置獲取第一激光光源經(jīng)第一光柵衍射的第一光信號(hào)，通過光信號(hào)檢測(cè)裝置獲取第二激光光源經(jīng)第二光柵衍射的第二光信號(hào)之前，所述對(duì)準(zhǔn)方法還包括：所述第一光柵和所述第二光柵均水平放置，獲取第一光柵的第一水平面坐標(biāo)和第二光柵的第二水平面坐標(biāo)；將所述第一水平面坐標(biāo)和所述第二水平面坐標(biāo)分別與預(yù)設(shè)水平面坐標(biāo)作對(duì)比，當(dāng)所述第一水平面坐標(biāo)和所述第二水平面坐標(biāo)不在預(yù)設(shè)水平面坐標(biāo)的位置時(shí)，則將所述第一光柵和所述第二光柵的水平面坐標(biāo)矯正為預(yù)設(shè)水平坐標(biāo)。

11、在一些實(shí)施例中，在根據(jù)所述第一偏移量控制第一晶圓的標(biāo)記區(qū)與第一光柵衍射的光信號(hào)對(duì)準(zhǔn)，根據(jù)所述第二偏移量控制第二晶圓的標(biāo)記區(qū)與第二光柵衍射的光信號(hào)對(duì)準(zhǔn)之前，所述對(duì)準(zhǔn)方法還包括：將所述第一晶圓和所述第二晶圓翻轉(zhuǎn)。

12、本發(fā)明實(shí)施例的一方面提供了一種晶圓的鍵合方法，所述鍵合方法包括如上所述的對(duì)準(zhǔn)方法，并采用直接鍵合工藝對(duì)第一晶圓和第二晶圓進(jìn)行鍵合。

13、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種晶圓的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)、對(duì)準(zhǔn)方法及鍵合方法，至少具有如下有益效果：控制模塊檢測(cè)獲取第一光信號(hào)、第二光信號(hào)、第一反射光信號(hào)和第二反射光信號(hào)，根據(jù)第一光信號(hào)和第一反射光信號(hào)計(jì)算出第一晶圓相對(duì)于第一光柵的第一偏移量，根據(jù)第二光信號(hào)和第二反射光信號(hào)計(jì)算出第二晶圓相對(duì)于第二光柵的第二偏移量，再根據(jù)第一偏移量控制第一晶圓的標(biāo)記區(qū)與第一光柵衍射的光信號(hào)對(duì)準(zhǔn)，根據(jù)第二偏移量控制第二晶圓的標(biāo)記區(qū)與第二光柵衍射的光信號(hào)對(duì)準(zhǔn)。以提高晶圓級(jí)圓片鍵合的對(duì)準(zhǔn)精度。

14、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性的，并不能限制本公開。

技術(shù)特征：

1.一種晶圓的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)還包括第一載物臺(tái)和第二載物臺(tái)，所述第一晶圓設(shè)置于所述第一載物臺(tái)上，所述第二晶圓設(shè)置于所述第二載物臺(tái)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一晶圓和所述第一光柵之間以及所述第二晶圓和所述第二光柵之間均設(shè)置有第一可調(diào)間距。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一晶圓和所述第二晶圓之間設(shè)置有第二可調(diào)間距。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光柵包括依次排列設(shè)置的多根第一遮光桿，相鄰的兩根第一遮光桿之間設(shè)置有第一透光區(qū)；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，多根第一遮光桿的寬度均相同，多個(gè)第一透光區(qū)的寬度均相同；

7.一種晶圓的對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)方法應(yīng)用于如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，所述對(duì)準(zhǔn)方法包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，在通過光信號(hào)檢測(cè)裝置獲取第一激光光源經(jīng)第一光柵衍射的第一光信號(hào)，通過光信號(hào)檢測(cè)裝置獲取第二激光光源經(jīng)第二光柵衍射的第二光信號(hào)之前，所述對(duì)準(zhǔn)方法還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，在根據(jù)所述第一偏移量控制第一晶圓的標(biāo)記區(qū)與第一光柵衍射的光信號(hào)對(duì)準(zhǔn)，根據(jù)所述第二偏移量控制第二晶圓的標(biāo)記區(qū)與第二光柵衍射的光信號(hào)對(duì)準(zhǔn)之前，所述對(duì)準(zhǔn)方法還包括：

10.一種晶圓的鍵合方法，其特征在于，所述鍵合方法包括如權(quán)利要求7至9任一項(xiàng)所述的對(duì)準(zhǔn)方法，并采用直接鍵合工藝對(duì)第一晶圓和第二晶圓進(jìn)行鍵合。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種晶圓的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)、對(duì)準(zhǔn)方法及鍵合方法，涉及集成制造技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)包括從上至下依次水平設(shè)置的第一激光光源、第一光柵、第一晶圓、第二晶圓、第二光柵和第二激光光源，控制模塊檢測(cè)獲取第一光信號(hào)、第二光信號(hào)、第一反射光信號(hào)和第二反射光信號(hào)，根據(jù)第一光信號(hào)和第一反射光信號(hào)計(jì)算出第一晶圓相對(duì)于第一光柵的第一偏移量，根據(jù)第二光信號(hào)和第二反射光信號(hào)計(jì)算出第二晶圓相對(duì)于第二光柵的第二偏移量，再根據(jù)第一偏移量控制第一晶圓的標(biāo)記區(qū)與第一光柵衍射的光信號(hào)對(duì)準(zhǔn)，根據(jù)第二偏移量控制第二晶圓的標(biāo)記區(qū)與第二光柵衍射的光信號(hào)對(duì)準(zhǔn)，以提高晶圓級(jí)圓片鍵合的對(duì)準(zhǔn)精度。

技術(shù)研發(fā)人員：王晨星,陸原,楊云春,張拴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京賽萊克斯國際科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9