CN118280820A - 一种晶圆直接键合方法以及微通道结构 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种晶圆直接键合方法以及微通道结构，该方法包括：通过压合在晶圆背面的微通道结构吸附反应液，以在晶圆背面生长金属纳米颗粒；所述微通道结构包括多个并排设置的微通道，且所述微通道通过侧壁开口与所述晶圆背面连通；通过调整所述微通道结构在所述晶圆背面的位置，使得所述金属纳米颗粒覆盖整个晶圆背面；将两片生长有金属纳米颗粒的晶圆背对背进行键合，得到键合件。本申请操作简单，键合温度低、时间短，可有效提高键合效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体生产应用领域，尤其涉及一种晶圆直接键合方法以及微通道结构。
背景技术
晶圆（Wafer）是生产集成电路所需的基础载体，因其形状圆形而得名，又称晶片或圆片。自1958年第一块集成电路诞生以来，硅工艺在集成电路生产中一直占据主导地位，硅晶圆作为制造半导体芯片的基本材料。然而，随着对集成电路性能要求的不断提高，其他半导体材料如锗、砷化镓和碳化硅的应用也逐渐增多。在半导体制造过程中，键合（Bonding）是一个不可或缺的重要环节，它将两个或多个材料或结构连接成一个整体。对于一些温度敏感器件或者热膨胀系数差异较大的材料进行键合时，传统的键合方法已经不再适用。并且诸如超高真空键合、表面活化键合和等离子体活化键合，需要特定的昂贵设备，且制备工艺复杂，烧结温度较高，容易对器件造成损伤，而印刷焊料的方式，需要印刷，烘干等步骤，且对于晶圆来说印刷面积过大，印刷质量难以保证，烘干过程也变得极其漫长。
发明内容
鉴于以上现有技术存在的问题，本发明提出一种晶圆直接键合方法及微通道结构，主要解决现有键合工艺复杂，难以满足实际生产需求的问题。
为了实现上述目的及其他目的，本发明采用的技术方案如下。
本申请提供一种晶圆直接键合方法，包括：通过压合在晶圆背面的微通道结构吸附反应液，以在晶圆背面生长金属纳米颗粒；所述微通道结构包括多个并排设置的微通道，且所述微通道通过侧壁开口与所述晶圆背面连通；通过调整所述微通道结构在所述晶圆背面的位置，使得所述金属纳米颗粒覆盖整个晶圆背面；将两片生长有金属纳米颗粒的晶圆背对背进行键合，得到键合件。
在本申请一实施例中，通过压合在晶圆背面的微通道结构吸附反应液，包括：从所述微通道结构的加液口加入反应液，其中所述加液口与各所述微通道连通，使得反应液流入各所述微通道中与所述晶圆背面接触。
在本申请一实施例中，所述晶圆背面的金属纳米颗粒包括多层。
在本申请一实施例中，所述反应液包括前驱体反应物质和溶剂；其中，所述前驱体反应物质包括醋酸铜、硝酸铜、硫酸铜、乙酰丙酮铜、氢氧化铜、乙酸银、硝酸银、硫酸银、氯金酸、氯化锡中的至少一种；所述溶剂包括甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、正己烷、环己烷、乙酸乙酯、N,N二甲基甲酰胺、甲苯中的一种或多种。
在本申请一实施例中，在晶圆背面生长金属纳米颗粒的步骤包括：通过对设置有微通道结构的晶圆进行加热保温处理以在所述晶圆背面生长得到所述金属纳米颗粒，其中保温温度范围为90-150℃，保温持续时间为5-30分钟。
在本申请一实施例中，将两片生长有金属纳米颗粒的晶圆背对背进行键合的步骤包括：将两片所述生长有金属纳米颗粒的晶圆背面对齐并贴合，得到贴合件；在保护气体气氛下，对所述贴合件进行加压和加热键合得到所述键合件，其中加压压力为5-30MPa，加热温度为200-300℃，键合时间为5-30分钟。
在本申请一实施例中，所述微通道的直径为10-100μm。
在本申请一实施例中，所述反应液还包括包裹剂，通过所述包裹剂包裹生长的金属纳米颗粒。
本申请还提供一种微通道结构，应用于所述的晶圆直接键合方法，所述结构包括：基板；多个微通道，其并排设置于所述基板的一侧，所述微通道背离所述基板的一侧敞开，用于与晶圆接触，使得所述晶圆与所述微通道连通。
如上所述，本申请提供的一种晶圆直接键合方法以及微通道结构，具有以下有益效果。
通过微通道结构在晶圆背面生长金属纳米颗粒，便于通过微通道的宽度和长度进行生长控制，保证晶圆背面纳米颗粒的平整性，同时可实现直接键合，不需要额外的抛光操作，键合温度低、时间短。
附图说明
图1为本申请一实施例中晶圆直接键合方法的流程示意图。
图2为本申请一实施例中晶圆与微通道结构的贴合状态示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实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露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
经发明人研究发现：
晶圆(Wafer)是生产集成电路所用的载体，晶圆直接键合技术可以使经过抛光的半导体晶圆，在不使用粘结剂的情况下结合在一起，该技术在微电子制造、微机电系统封装、多功能芯片集成以及其他新兴领域具有广泛的应用。为了尽可能减小传统的高温硅熔键合(800~1000℃)所引发的多种材料、结构间的热膨胀和热应力，如何在较低退火温度条件下实现半导体晶圆键合是研究者们关注的问题。以往的纳米铜烧结技术往往采用高端的设备和复杂的工艺，例如专利CN105140143B，采用化学气相沉积发法制备了TEOS层，并在第二晶圆形成热氧化层，并再次沉积氮化硅层，此方法所需的设备昂贵，且工艺较为复杂，难以实现大规模的工业化生产。此外还需额外将不同沉积层抛光平坦化，增加了额外的步骤。专利CN111916342B公开了等离子活化技术将第一晶圆处理，第二晶圆采用涂胶的方式旋涂一层硅溶胶，需要在200-450℃下执行1-2h。但是上述都需要专用设备，且需要抛光平坦化，制备过程对于环境的控制（如气氛，真空度）要求较高，晶圆键合时间较长。
基于以上现有技术存在的问题，本申请提出一种晶圆直接键合方法以及微通道结构，下面结合具体实施例对本申请技术方案进行详细阐述。
请参阅图1，图1为本申请一实施例中晶圆直接键合方法的流程示意图。该方法包括以下步骤：
步骤S100，通过压合在晶圆背面的微通道结构吸附反应液，以在晶圆背面生长金属纳米颗粒；所述微通道结构包括多个并排设置的微通道，且所述微通道通过侧壁开口与所述晶圆背面连通。
在一实施例中，可提供一微通道结构，该微通道结构为平面结构。在微通道结构的一侧平面上并排设置有多个微通道，且微通道为半封闭结构，将微通道结构与晶圆背面贴合后，半封闭的微通道与晶圆背面形成封闭通道结构。在将微通道结构放置在晶圆背面后，可对微通道施加一定的压力，使得微通道与晶圆紧密贴合，具体压力可根据实际应用需求进行设置和调整，这里不作限制。微通道结构与晶圆贴合后状态如图2所示。示例性地，微通道截面可以为圆弧形、梯形等，可根据实际应用需求进行选择和调整，这里不作限制。
在一实施例中，通过压合在晶圆背面的微通道结构吸附反应液，包括：从所述微通道结构的加液口加入反应液，其中所述加液口与各所述微通道连通，使得反应液流入各所述微通道中与所述晶圆背面接触。具体地，微通道结构还可包括加液口，加液口与各微通道连通，反应液通过加液口滴入后，通过微通道的毛细管力作用将反应液吸附到微通道内并填满微通道。具体加液口的形状和位置可根据实际应用需求进行设置，这里不作限制。当然，也可直接在微通道一侧滴入反应液，利用毛细现象将反应液吸入微通道中。
在一实施例中，由于微通道结构上设置有多个并排的微通道，因此任意相邻两个微通道之间由通道壁隔开，以在两个微通道之间形成凸出部，在将微通道结构压合到晶圆背面时，该凸出部的顶面与晶圆背面贴合，使得微通道与晶圆背面部分区域连通。在完成一次反应后，可移动微通道结构，使得微通道转移到原来凸出部的位置，以便在晶圆背面未生长纳米铜颗粒的位置继续完成反应。重复前述步骤，可在晶圆背面生长一定厚度的纳米铜颗粒。具体重复次数以及厚度可根据实际应用需求进行调整，这里不作限制。
在一实施例中，每一个微通道的直径（或宽度）可设置在10-100微米之间。微通道结构可采用受热不变形且不与反应液发生反应的材料制得，该微通道结构可以是一体成型结构也可以是层叠结构。以层叠结构为例，微通道结构可包括基板以及设置于基板上的通道层，该通道层背离基板的一侧并排设置有多个微通道。具体微通道结构的选材这里不作限制。
在一实施例中，反应液包括前驱体反应物质和溶剂；其中，前驱体反应物质包括醋酸铜、硝酸铜、硫酸铜、乙酰丙酮铜、氢氧化铜、乙酸银、硝酸银、硫酸银、氯金酸、氯化锡中的至少一种；溶剂包括甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、正己烷、环己烷、乙酸乙酯、N,N二甲基甲酰胺、甲苯中的一种或多种。
在一实施例中，反应液还包括包裹剂，通过所述包裹剂包裹生长的金属纳米颗粒，示例性地，包裹剂可采用PVP（聚乙烯吡络烷酮），当然也可根据实际应用需求选择其他材料作为包裹剂，这里不作限制。
在一实施例中，在晶圆背面生长金属纳米颗粒的步骤包括：通过对设置有微通道结构的晶圆进行加热保温处理以在所述晶圆表面生长得到所述金属纳米颗粒，其中保温温度范围为90-150℃，保温持续时间为5-30分钟。
步骤S110，通过调整所述微通道结构在所述晶圆背面的位置，使得所述金属纳米颗粒覆盖整个晶圆背面。
在一实施例中，在完成单次金属纳米颗粒生长后，可将微通道结构转动一定角度，使得微通道与晶圆背面未生长金属纳米颗粒的区域接触，可重新填充反应液，继续生长金属纳米颗粒，直到整个晶圆背面均被金属纳米颗粒覆盖。通过微通道的宽度和长度可控制金属纳米颗粒的排布方式，使得生长的金属纳米颗粒平整排列。
在一实施例中，也重复前述步骤，在晶圆背面生长多层金属纳米颗粒，当然，每一层或每一次生长金属纳米颗粒的反应液也可以不同，以此在晶圆背面生长多种金属纳米颗粒，形成具有一定厚度的纳米键合层。具体金属纳米颗粒的种类及厚度可根据实际生产需求进行配置，这里不作限制。
步骤S120，将两片生长有金属纳米颗粒的晶圆背对背进行键合，得到键合件。
在一实施例中，将两片生长有金属纳米颗粒的晶圆背对背进行键合的步骤包括：将两片所述生长有金属纳米颗粒的晶圆背面对齐并贴合，得到贴合件；在保护气体气氛下，对所述贴合件进行加压和加热键合得到所述键合件，其中加压压力为5-30MPa，加热温度为200-300℃，键合时间为5-30分钟。
下面以两个实施例对本申请技术方案进行进一步阐述：
实施例1
将2.5g硫酸铜，4g次亚磷酸纳，11.1gPVP加入60ml的乙二醇中搅拌均匀，将溶液滴至微通道处，反应液通过毛细管力作用迅速吸入通道内，待通道充满溶液后，90℃保温30min，之后将微通道取下，转移一定角度，保证通道壁与之前通道位置一致。重复上述过程10次，得到背面生长有纳米颗粒的晶圆，通过酒精浸泡，清洗杂质离子，之后烘干。将两张背面生长有纳米颗粒的晶圆背对背叠合，在250摄氏度下，N2气氛，施加10MPa的压力，保温5min，即可得到晶圆键合件。
实施例2
将2.5g硫酸铜，4g次亚磷酸纳，11.1gPVP加入60ml的乙二醇中搅拌均匀，将溶液滴至微通道处，反应液通过毛细管力作用迅速吸入通道内，待通道充满溶液后，150℃保温5min，之后将微通道取下，转移一定角度，保证通道壁与之前通道位置一致。重复上述过程，将10g PVP，1.6g硝酸银和1g次亚磷酸纳加入含40mL乙二醇中，搅拌均匀，将溶液滴至微通道处，反应液通过毛细管力作用迅速吸入通道内，待通道充满溶液后，120℃保温15min，之后将微通道取下，转移一定角度，保证通道壁与之前通道位置一致。
重复上述过程5次，之后得到表面生长有纳米颗粒的晶圆，通过酒精浸泡，清洗杂质离子，之后烘干。将两张背面生长有纳米颗粒的晶圆背对背叠合，在200℃下，N2气氛，施加5MPa的压力，保温30min，即可得到晶圆键合件。
实施例3
将2.5g硫酸铜，4g次亚磷酸纳，11.1gPVP加入60ml的乙二醇中搅拌均匀，将溶液滴至微通道处，反应液通过毛细管力作用迅速吸入通道内，待通道充满溶液后，90℃保温30min，之后将微通道取下，转移一定角度，保证通道壁与之前通道位置一致。完成一次生长后，将10g PVP，1.6g硝酸银和1g次亚磷酸纳加入含40mL乙二醇中，搅拌均匀，将溶液滴至微通道处，反应液通过毛细管力作用迅速吸入通道内，待通道充满溶液后，120℃保温15min，之后将微通道取下，转移一定角度，保证通道壁与之前通道位置一致。完成二次生长后，将8g PVP，1.2g醋酸铜和0.8g柠檬酸纳加入含30mL乙二醇中，搅拌均匀，将溶液滴至微通道处，反应液通过毛细管力作用迅速吸入通道内，待通道充满溶液后，150℃保温5min，之后将微通道取下，转移一定角度，保证通道壁与之前通道位置一致。
重复上述过程5次，之后得到表面生长有纳米颗粒的晶圆，通过酒精浸泡，清洗杂质离子，之后烘干。将两张背面生长有纳米颗粒的晶圆背对背叠合，在300℃下，N2气氛，施加15MPa的压力，保温15min，即可得到晶圆键合件。
基于以上本申请的技术方案，反应简单可控，不需要依赖于大型专用设备，得到的金属纳米颗粒可以通过微通道的宽度和长度进行控制，且完成生长后排列平整，不需要额外的抛光操作；晶圆键合温度低、时间短，可有效降低键合成本，提高键合效率。
在一实施例中，本申请还提供一种微通道结构，该微通道结构应用于前述的晶圆直接键合方法，该结构包括基板；多个微通道，其并排设置于所述基板的一侧，所述微通道背离所述基板的一侧敞开，用于与晶圆接触，使得所述晶圆与所述微通道连通。具体微通道结构已在前述实施例中阐述，这里不再赘述。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种晶圆直接键合方法，其特征在于，包括：
通过压合在晶圆背面的微通道结构吸附反应液，以在晶圆背面生长金属纳米颗粒；所述微通道结构包括多个并排设置的微通道，且所述微通道通过侧壁开口与所述晶圆背面连通；
通过调整所述微通道结构在所述晶圆背面的位置，使得所述金属纳米颗粒覆盖整个晶圆背面；
将两片生长有金属纳米颗粒的晶圆背对背进行键合，得到键合件。
2.根据权利要求1所述的晶圆直接键合方法，其特征在于，通过压合在晶圆背面的微通道结构吸附反应液，包括：
从所述微通道结构的加液口加入反应液，其中所述加液口与各所述微通道连通，使得反应液流入各所述微通道中与所述晶圆背面接触。
3.根据权利要求1所述的晶圆直接键合方法，其特征在于，所述晶圆背面的金属纳米颗粒包括多层。
4.根据权利要求1所述的晶圆直接键合方法，其特征在于，所述反应液包括前驱体反应物质和溶剂；其中，
所述前驱体反应物质包括醋酸铜、硝酸铜、硫酸铜、乙酰丙酮铜、氢氧化铜、乙酸银、硝酸银、硫酸银、氯金酸、氯化锡中的至少一种；
所述溶剂包括甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、正己烷、环己烷、乙酸乙酯、N,N二甲基甲酰胺、甲苯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的晶圆直接键合方法，其特征在于，在晶圆背面生长金属纳米颗粒的步骤包括：
通过对设置有微通道结构的晶圆进行加热保温处理以在所述晶圆背面生长得到所述金属纳米颗粒，其中保温温度范围为90-150℃，保温持续时间为5-30分钟。
6.根据权利要求1所述的晶圆直接键合方法，其特征在于，将两片生长有金属纳米颗粒的晶圆背对背进行键合的步骤包括：
将两片所述生长有金属纳米颗粒的晶圆背面对齐并贴合，得到贴合件；
在保护气体气氛下，对所述贴合件进行加压和加热键合得到所述键合件，其中加压压力为5-30MPa，加热温度为200-300℃，键合时间为5-30分钟。
7.根据权利要求1-6任一所述的晶圆直接键合方法，其特征在于，所述微通道的直径为10-100μm。
8.根据权利要求4所述的晶圆直接键合方法，其特征在于，所述反应液还包括包裹剂，通过所述包裹剂包裹生长的金属纳米颗粒。
9.一种微通道结构，应用于权利要求1-8任一所述的晶圆直接键合方法，其特征在于，所述结构包括：
基板；
多个微通道，其并排设置于所述基板的一侧，所述微通道背离所述基板的一侧敞开，用于与晶圆接触，使得所述晶圆与所述微通道连通。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202410657863.XA CN118280820B (zh) | 2024-05-27 | 2024-05-27 | 一种晶圆直接键合方法以及微通道结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202410657863.XA CN118280820B (zh) | 2024-05-27 | 2024-05-27 | 一种晶圆直接键合方法以及微通道结构 |
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ID=91637151
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| US20120132263A1 (en) * | 2009-04-30 | 2012-05-31 | Arizona Board of Regents, a body corporate acting for and on behalf of Arizona State University | Methods for Wafer Bonding, and for Nucleating Bonding Nanophases |
| CN104037230A (zh) * | 2013-03-06 | 2014-09-10 | Sk新技术株式会社 | 单电子晶体管及其制造方法 |
| CN105390423A (zh) * | 2015-11-10 | 2016-03-09 | 长春理工大学 | 一种液体毛细键合装置 |
| CN113782457A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-12-10 | 长江存储科技有限责任公司 | 键合晶圆的制作方法及晶圆键合机台 |
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2024
- 2024-05-27 CN CN202410657863.XA patent/CN118280820B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120132263A1 (en) * | 2009-04-30 | 2012-05-31 | Arizona Board of Regents, a body corporate acting for and on behalf of Arizona State University | Methods for Wafer Bonding, and for Nucleating Bonding Nanophases |
| CN104037230A (zh) * | 2013-03-06 | 2014-09-10 | Sk新技术株式会社 | 单电子晶体管及其制造方法 |
| CN105390423A (zh) * | 2015-11-10 | 2016-03-09 | 长春理工大学 | 一种液体毛细键合装置 |
| CN113782457A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-12-10 | 长江存储科技有限责任公司 | 键合晶圆的制作方法及晶圆键合机台 |
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| CN118280820B (zh) | 2024-08-06 |
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