CN208806242U - 一种改善晶圆键合空洞的固定结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种改善晶圆键合空洞的固定结构，适用于载体晶圆与器件晶圆的晶圆键合工艺中，其中，固定结构包括：一基座，基座为圆盘形结构；一吸盘，吸盘设置于基座的上表面，吸盘的外缘设置一环形凸缘，环形凸缘用以承载器件晶圆；环形凸缘以内具有复数个锥体结构。本实用新型的技术方案有益效果在于：通过改造吸盘的结构，减小了器件晶圆的下表面与吸盘的的接触面积，使得颗粒杂质位于每两个锥体结构之间的间隙内，避免引起载体晶圆与器件晶圆之间形成空洞，以降低晶圆键合空洞的缺陷率，进而提高晶圆产品的合格率，并且可以适用于不同的三维集成晶圆键合工艺，以达到降低晶圆键合空洞的缺陷率的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及三维集成晶圆键合工艺技术领域，尤其涉及一种改善晶圆键合空洞的固定结构。
背景技术
随着集成电路的发展，芯片向减小发热、功耗和延迟的方向发展。三维集成工艺是通过将两个或多个功能相同或不同的芯片进行三维集成，可以提高芯片的性能，同时可以大幅度缩短功能芯片之间的金属互联，减小发热、功耗和延迟。目前的三维集成工艺中，晶圆与晶圆之间的键合工艺是三维集成工艺的核心重点之一，并且晶圆键合空洞缺陷率是衡量晶圆键合工艺的核心参数。
如图1所示，现有技术中关于晶圆键合工艺的结构示意图，包括载体晶圆W1、器件晶圆W2、固定盘C，其中，固定盘C用以固定器件晶圆W2，载体晶圆W1与器件晶圆W2在进行晶圆键合工艺时，载体晶圆W1与器件晶圆W2之间容易形成空洞E，在出现空洞E之后也无法找到形成空洞的原因。
具体地，以背照式CMOS(互补金属氧化物半导体，英文全称Complementary MetalOxide Semiconductor)影像传感器为例，晶圆键合空洞缺陷会持续在后续制程中产生颗粒缺陷，影响产品光学性能，最终会影响产品的合格率。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种改善晶圆键合空洞的固定结构。
具体技术方案如下：
一种改善晶圆键合空洞的固定结构，适用于载体晶圆与器件晶圆的晶圆键合工艺中，其特征在于，所述固定结构包括：
一基座，所述基座为圆盘形结构；
一吸盘，所述吸盘设置于所述基座的上表面，所述吸盘的外缘设置一环形凸缘，用以承载所述器件晶圆；
所述环形凸缘以内具有复数个锥体结构。
优选的，所述锥体结构规则排列，所述锥体结构为正四棱锥。
优选的，所述锥体结构规则排列，所述锥体结构为三棱锥。
优选的，所述锥体结构规则排列，所述锥体结构为圆锥。
优选的，所述锥体结构的比例为：
其中，
H表示所述锥体结构的高度；
L表示所述锥体结构的底面边长。
优选的，复数个所述锥体结构的高度相同。
优选的，每一所述锥体结构的高度与所述环形凸缘的高度相同。
优选的，所述环形凸缘为真空结构，用以吸附所述器件晶圆。
优选的，所述吸盘的尺寸与所述基座的尺寸相适配。
优选的，所述吸盘的外沿尺寸≥150mm；或
所述吸盘的外沿尺寸≥200mm；或
所述吸盘的外沿尺寸≥300mm；或
所述吸盘的外沿尺寸≥450mm。
本实用新型的技术方案有益效果在于：通过改造吸盘的结构，减小了器件晶圆的下表面与吸盘的接触面积，使得颗粒杂质位于每两个锥体结构之间的间隙内，避免引起载体晶圆与器件晶圆之间形成空洞，以降低晶圆键合空洞的缺陷率，进而提高晶圆产品的合格率，并且可以适用于不同的三维集成晶圆键合工艺，以达到降低晶圆键合空洞的缺陷率的要求。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本实用新型的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本实用新型范围的限制。
图1为现有技术中，关于晶圆键合工艺的结构示意图；
图2为本实用新型中，关于改善晶圆键合空洞的固定结构的侧面结构示意图；
图3为本实用新型中，关于改善晶圆键合空洞的固定结构的俯面结构示意图；
图4为本实用新型中，关于改善晶圆键合空洞的固定结构的一种较优实施例的俯面结构示意图；
图5为本实用新型中，关于改善晶圆键合空洞的固定结构的另一种较优实施例的俯面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
本实用新型包括一种改善晶圆键合空洞的固定结构，适用于载体晶圆1与器件晶圆2的晶圆键合工艺中，其中，固定结构包括：
一基座3，基座3为圆盘形结构；
一吸盘4，吸盘4设置于基座3的上表面，吸盘4的外缘设置一环形凸缘40，环形凸缘40用以承载器件晶圆2；
环形凸缘40以内具有复数个锥体结构41。
通过上述改善晶圆键合空洞的固定结构的技术方案，结合图2、3所示，改善晶圆键合空洞的固定结构包括基座3与吸盘4，适用于载体晶圆1与器件晶圆2的晶圆键合工艺中，器件晶圆2位于载体晶圆1的下表面，具体地，器件晶圆2与载体晶圆1在进行晶圆键合工艺键合时，基座3固定吸盘4，环形凸缘40吸附器件晶圆2，以完成器件晶圆2与载体晶圆1之间的晶圆键合工艺；经过大量实验数据得到，出现晶圆键合空洞缺陷的颗粒状异物来自于器件晶圆2的下表面或器件晶圆2与吸盘4之间接触而引入的颗粒状异物，其中颗粒状异物包括颗粒物、纤维团类附着物及与吸盘表面引入的颗粒源等；通过改造吸盘4的结构，减小了器件晶圆2的下表面与吸盘4的接触面积，使得颗粒杂质P位于每两个锥体结构41之间的间隙内，避免引起载体晶圆1与器件晶圆2之间形成空洞E，以降低晶圆键合空洞的缺陷率，进而提高晶圆产品的合格率，并且可以适用于不同的三维集成晶圆键合工艺，以达到降低晶圆键合空洞的缺陷率的要求。
进一步地，吸盘4的外缘设置环形凸缘40，环形凸缘40吸附器件晶圆2以完成载体晶圆1与器件晶圆2的晶圆键合工艺，其中环形凸缘40以内具有复数个锥体结构41，其中锥体结构41的高度与环形凸缘40的高度相同；锥体结构41通过激光雕刻工艺完成，激光雕刻工艺是利用激光微加工媒介以纳米级进行修正，常规吸盘4表面在激光照射下瞬间融化和气化出所需要的锥体结构41，同时保证每一锥体结构41的高度相同，且与环形凸缘40的高度也相同；为达到对锥体结构41精度的要求，将激光雕刻的分辨率设置为0.025mm，分辨率越高使得每两个锥体结构41之间的间隙越大，使得颗粒杂质P位于每两个锥体结构41之间的间隙内，避免引起载体晶圆1与器件晶圆2之间形成空洞E，以降低晶圆键合空洞的缺陷率，进而提高晶圆产品的合格率，并且将定位精度设置为<0.01mm，定位精度越小，使得吸盘4表面的磨砂效果越好；此外锥体结构41还可以通过其他工艺完成，以使锥体结构41的高度与环形凸缘40的高度相同。
进一步地，通过改造吸盘的结构，减小了器件晶圆2的下表面与吸盘4的接触面积，使得颗粒杂质P位于每两个锥体结构41之间的间隙内，避免引起载体晶圆1与器件晶圆2之间形成空洞E，以降低晶圆键合空洞的缺陷率，进而提高晶圆产品的合格率，并且可以适用于不同的三维集成晶圆键合工艺，以达到降低晶圆键合空洞的缺陷率的要求，其中不同的三维集成晶圆键合工艺包括硅基底与氧化物键合、氧化物与氧化物键合、氧化物与氮化物键合、金属与金属键合等晶圆键合工艺。
在一种较优的实施例中，锥体结构41规则排列，锥体结构41为正四棱锥；并且正四棱锥的比例为：
其中，
H表示正四棱锥的高度；
L表示正四棱锥的底面边长。
具体地，结合图2、3所示，吸盘4的外缘设置环形凸缘40，用以吸附器件晶圆2以完成载体晶圆1与器件晶圆2的晶圆键合工艺，对环形凸缘40以内的正四棱锥通过激光雕刻工艺完成，具体地，正四棱锥规则排列，首先通过横向线条与纵向线条以正方形为分割单元进行分割，正四棱锥的底面以正方形的一条边为准线，规则雕刻形成正四棱锥，使得正四棱锥的顶角投影于正方形的中心；
进一步地，为满足晶圆键合工艺需求，将正四棱锥的比例设置为其中，H表示正四棱锥的高度；L表示正四棱锥的底面边长，特别地，每一正四棱锥的高度与环形凸缘40的高度相同，这样的设计减小了器件晶圆2的下表面与吸盘4的接触面积，并且减少至90％以上，使得颗粒杂质P位于每两个正四棱锥之间的间隙内，避免引起载体晶圆1与器件晶圆2之间形成空洞E，使得器件晶圆2的下表面存在的颗粒状异物不会影响器件晶圆2的局部发生形变，进而降低了晶圆键合空洞的缺陷率，提高了晶圆产品的合格率。
需要说明的是，对于正四棱锥的高度与环形凸缘40的高度，根据晶圆键合工艺需求而定，并不局限于特定高度。
在一种较优的实施例中，锥体结构41规则排列，锥体结构41为三棱锥；并且三棱锥的比例为：
其中，
H表示三棱锥的高度；
L表示等腰三角形的底边长度。
具体地，结合2、4所示，吸盘4的外缘设置环形凸缘40，用以吸附器件晶圆2以完成载体晶圆1与器件晶圆2的晶圆键合工艺，对环形凸缘40以内的三棱锥通过激光雕刻工艺完成，三棱锥的底面为等腰三角形，具体地，三棱锥规则排列，首先通过横向线条与纵向线条以正方形为分割单元进行分割，等腰三角形的底边以正方形的一条边为准线，且等腰三角形的底边与正方形的一条边位于同一水平线，规则雕刻形成三棱锥，使得三棱锥的顶角投影于正方形的中心；
进一步地，为满足晶圆键合工艺需求，将三棱锥的比例设置为其中，H表示三棱锥的高度；L表示等腰三角形的底边长度；特别地，每一三棱锥的高度与环形凸缘40的高度相同，这样的设计减小了器件晶圆2的下表面与吸盘4的接触面积，并且减少至90％以上，使得颗粒杂质P位于每两个三棱锥之间的间隙内，避免引起载体晶圆1与器件晶圆2之间形成空洞E，使得器件晶圆2的下表面存在的颗粒状异物不会影响器件晶圆2的局部发生形变，进而降低了晶圆键合空洞的缺陷率，提高了晶圆产品的合格率。
需要说明的是，对于三棱锥的高度与环形凸缘40的高度，根据晶圆键合工艺需求而定，并不局限于特定高度。
在一种较优的实施例中，锥体结构41规则排列，锥体结构41为圆锥；并且圆锥的比例为：
其中，
H表示圆锥的高度；
D表示圆形的直径。
具体地，结合图2、5所示，吸盘4的外缘设置环形凸缘40，用以吸附器件晶圆2以完成载体晶圆1与器件晶圆2的晶圆键合工艺，对环形凸缘40以内的圆锥通过激光雕刻工艺完成，圆锥的底面为圆形，具体地，圆锥规则排列，首先通过横向线条与纵向线条以正方形为分割单元进行分割，以圆形的底面规则雕刻形成于正方形内，且圆形的圆心位于正方形的中心，使得圆锥的顶角投影于圆形的中心；
进一步地，为满足晶圆键合工艺需求，将圆锥的比例设置为其中，H表示圆锥的高度；D表示圆形的直径，特别地，每一圆锥的高度与环形凸缘40的高度相同，这样的设计减小了器件晶圆2的下表面与吸盘4的接触面积，并且减少至90％以上，使得颗粒杂质P位于每两个圆锥之间的间隙内，避免引起载体晶圆1与器件晶圆2之间形成空洞E，使得器件晶圆2的下表面存在的颗粒状异物不会影响器件晶圆2的局部发生形变，进而降低了晶圆键合空洞的缺陷率，提高了晶圆产品的合格率。
需要说明的是，对于圆锥的高度与环形凸缘40的高度，根据晶圆键合工艺需求而定，并不局限于特定高度。
在一种较优的实施例中，复数个锥体结构41的高度相同。
具体地，如图2所示，吸盘4的外缘设置环形凸缘40，环形凸缘40用以吸附器件晶圆2以完成载体晶圆1与器件晶圆2的晶圆键合工艺，环形凸缘40以内具有复数个锥体结构41，其中，复数个锥体结构41的高度相同；
进一步地，载体晶圆1与器件晶圆2在进行晶圆键合工艺钟，减小了器件晶圆2的下表面与吸盘4的接触面积，并且减少至90％以上，同时复数个锥体结构41的高度相同，并且与环形凸缘40的高度相同，因此锥体结构41并没有脱离器件晶圆2，使得颗粒杂质P位于每两个锥体结构41之间的间隙内，避免引起载体晶圆1与器件晶圆2之间形成空洞E，进而不会造成器件晶圆2的下表面存在的颗粒状异物影响器件晶圆2的局部发生形变，从而降低了晶圆键合空洞的缺陷率。
在一种较优的实施例中，每一锥体结构41的高度与环形凸缘40的高度相同。
具体地，如图2所示，吸盘4的外缘设置环形凸缘40，环形凸缘40用以吸附器件晶圆2以完成载体晶圆1与器件晶圆2的晶圆键合工艺，环形凸缘40以内具有复数个锥体结构41，其中，每一锥体结构41的高度与环形凸缘40的高度相同；
进一步地，在进行载体晶圆1与器件晶圆2的晶圆键合工艺中，减小了器件晶圆2的下表面与吸盘4的接触面积，并且减少至90％以上，同时每一锥体结构41的高度与环形凸缘40的高度相同，因此锥体结构41并没有脱离器件晶圆2，使得颗粒杂质P位于每两个锥体结构41之间的间隙内，避免引起载体晶圆1与器件晶圆2之间形成空洞E，进而不会造成器件晶圆2的下表面存在的颗粒状异物影响器件晶圆2的局部发生形变，从而降低了晶圆键合空洞的缺陷率。
在一种较优的实施例中，环形凸缘40为真空结构，用以吸附器件晶圆2。
具体地，如图2所示，在进行载体晶圆1与器件晶圆2的晶圆键合工艺中，在通过减小器件晶圆2的下表面与吸盘4的接触面积以降低晶圆键合空洞的缺陷率的前提下，将环形凸缘40设置为真空结构，以满足晶圆键合工艺的稳定性，从而提高晶圆产品的合格率。
在一种较优的实施例中，吸盘4的尺寸与基座3的尺寸相适配，吸盘4的外沿尺寸≥150mm；或吸盘4的外沿尺寸≥200mm；或吸盘4的外沿尺寸≥300mm；或吸盘4的外沿尺寸≥450mm。
具体地，为满足晶圆键合工艺需求，吸盘4的尺寸与基座3的尺寸相适配，适用于不同尺寸的晶圆键合工艺，具体地，吸盘4的外沿尺寸≥150mm或≥200mm或≥300mm或≥450mm，同时也适合于不同的三维集成晶圆键合工艺，其中包括硅基底与氧化物键合、氧化物与氧化物键合、氧化物与氮化物键合、金属与金属键合等晶圆键合工艺。
本实用新型的技术方案有益效果在于：通过改造吸盘的结构，减小了器件晶圆的下表面与吸盘的接触面积，使得颗粒杂质位于每两个锥体结构之间的间隙内，避免引起载体晶圆与器件晶圆之间形成空洞，以降低晶圆键合空洞的缺陷率，进而提高晶圆产品的合格率，并且可以适用于不同的三维集成晶圆键合工艺，以达到降低晶圆键合空洞的缺陷率的要求。
以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种改善晶圆键合空洞的固定结构，适用于载体晶圆与器件晶圆的晶圆键合工艺中，其特征在于，所述固定结构包括：
一基座，所述基座为圆盘形结构；
一吸盘，所述吸盘设置于所述基座的上表面，所述吸盘的外缘设置一环形凸缘，用以承载所述器件晶圆；
所述环形凸缘以内具有复数个锥体结构。
2.根据权利要求1所述的改善晶圆键合空洞的固定结构，其特征在于，所述锥体结构规则排列，所述锥体结构为正四棱锥。
3.根据权利要求1所述的改善晶圆键合空洞的固定结构，其特征在于，所述锥体结构规则排列，所述锥体结构为三棱锥。
4.根据权利要求1所述的改善晶圆键合空洞的固定结构，其特征在于，所述锥体结构规则排列，所述锥体结构为圆锥。
5.根据权利要求1所述的改善晶圆键合空洞的固定结构，其特征在于，所述锥体结构的比例为：
其中，
H表示所述锥体结构的高度；
L表示所述锥体结构的底面边长。
6.根据权利要求1所述的改善晶圆键合空洞的固定结构，其特征在于，复数个所述锥体结构的高度相同。
7.根据权利要求1所述的改善晶圆键合空洞的固定结构，其特征在于，每一所述锥体结构的高度与所述环形凸缘的高度相同。
8.根据1权利要求1所述的改善晶圆键合空洞的固定结构，其特征在于，所述环形凸缘为真空结构，用以吸附所述器件晶圆。
9.根据权利要求1所述的改善晶圆键合空洞的固定结构，其特征在于，所述吸盘的尺寸与所述基座的尺寸相适配。
10.根据权利要求1所述的改善晶圆键合空洞的固定结构，其特征在于，所述吸盘的外沿尺寸≥150mm；或
所述吸盘的外沿尺寸≥200mm；或
所述吸盘的外沿尺寸≥300mm；或
所述吸盘的外沿尺寸≥450mm。
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| CN113752146A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-12-07 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 卡盘清洁装置、卡盘承载面检测方法及键合设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 430205 No.18, Gaoxin 4th Road, Donghu Development Zone, Wuhan City, Hubei Province Patentee after: Wuhan Xinxin Integrated Circuit Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 430205 No.18, Gaoxin 4th Road, Donghu Development Zone, Wuhan City, Hubei Province Patentee before: Wuhan Xinxin Semiconductor Manufacturing Co.,Ltd. Country or region before: China |