[发明专利]晶圆键合工艺中改善晶圆边缘形变的方法

说明书

本发明的一种晶圆键合工艺中改善晶圆边缘形变的方法通过采取调整键合步骤中的顶端的顶针力、真空吸盘的真空吸力以及两片晶圆的距离等方式，使得中心形成的键合波以同心圆的方式逐渐向两边扩散，消除或者减少现有技术导致的不是以同心圆的方式扩散就会造成晶圆边缘形变较大、产品质量差或者废品率高的问题，大大提高提高键合工艺质量。

技术领域

本发明涉及半导体芯片技术领域，特别是涉及半导体晶圆键合工艺，具体涉及一种晶圆键合工艺中改善晶圆边缘形变的方法。

背景技术

随着半导体集成电路的集成度越来越高，芯片中晶体管的集成度逐渐达到上限，因此出现了3D集成电路(integrated circuit，IC)技术，3D集成电路(integratedcircuit，IC)被定义为一种系统级集成结构，3D集成电路通过键合工艺实现多个芯片之间的垂直互连，增加了芯片的空间，提高了晶体管的集成度，同时还能提高集成电路的工作速度，降低集成电路的功耗。

目前，键合工艺的总体流程为分别是清洗、等离子体活化或称电浆活化、键合、全自动虚拟量测；其中清洗主要是清洗晶圆表面和背面的颗粒，以防后续键合时由于表面存在颗粒而产生气泡，而在晶圆表面形成的水膜，便于形成范德华力将两片单独的晶圆吸附在一起；等离子体活化或称电浆活化的作用是激活晶圆表面性形成较为强健的范德华力，便于下一步两片晶圆能够较为容易的键合在一起；晶圆键合主要是将两片晶圆键合在一起，运用顶端的顶针将上层的晶圆的中心与下层的晶圆先接触形成键合波，中心形成的键合波逐渐向两边扩散，两片晶圆由于键合波的作用键合在一起；全自动虚拟量测是测量键合后两片晶圆的偏差，通过这四个模块的相互作用，将两片晶圆紧密的键合在一起。

但是在上述晶圆键合过程中，现有工艺往往会产生晶圆形变，特别是在晶圆片的边缘部分，这种变形导致晶圆过程的失败或者出现废品，原因在于两片晶圆键合中心形成的键合波不是同心圆的方式扩散。

本发明基于发现一个现象是影响键合波的主要因素就是在键合过程两片晶圆所受的力的大小和晶圆产生的形变的大小，本发明的一种晶圆键合工艺中改善晶圆边缘形变的方法通过采取调整键合步骤中的顶端的顶针力、真空吸盘的真空吸力以及两片晶圆的距离等方式，使得中心形成的键合波以同心圆的方式逐渐向两边扩散，消除或者减少现有技术导致的不是以同心圆的方式扩散就会造成晶圆边缘形变较大、产品质量差或者废品率高的问题，大大提高提高键合工艺质量和效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，如何彻底消除现有技术晶圆键合工艺中两片晶圆键合中心形成的键合波不是同心圆的方式扩散导致的晶圆形变，特别是在晶圆片的边缘部分造成的较大形变，致使晶圆过程的失败或者出现废品的问题。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种晶圆键合工艺中改善晶圆边缘形变的方法，通过采取调整键合步骤中的顶端的顶针力、真空吸盘的真空吸力以及两片晶圆的距离等方式，使得中心形成的键合波以同心圆的方式逐渐向两边扩散，消除或者减少现有技术导致的不是以同心圆的方式扩散就会造成晶圆边缘形变较大、产品质量差或者废品率高的问题，实现提高键合工艺质量和效率的目的。

为了达到上述目的，本发明提供一种晶圆键合工艺中改善晶圆边缘形变的方法，包括以下步骤：

步骤一、清洗，清洗晶圆(02、03)表面和背面的颗粒，在晶圆表面形成的水膜；

步骤二、等离子体活化，激活晶圆表面活性形成较为强健的范德华力；

步骤三、晶圆键合，将需要键合的上层晶圆分别吸附到真空吸盘上，通过真空吸盘顶端的顶针将上层的晶圆的中心与下层的晶圆先接触形成键合波，通过调整键合过程两片晶圆所受的顶针和/或真空吸盘力的大小因素使得所述的键合波以同心圆的方式扩散。