TWI818806B - 晶圓接合方法 - Google Patents
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Abstract
一種晶圓接合方法，包括以下步驟。提供第一承載晶圓。在第一溫度下，在第一承載晶圓上塗佈第一黏著劑層。第一黏著劑層在第一溫度下具有第一黏著強度，第一黏著劑層在第二溫度下具有第二黏著強度，且第一黏著強度小於第二黏著強度。第一溫度為低於第一黏著劑層的第一黏著強度轉換溫度的溫度，且第二溫度為高於或等於第一黏著劑層的第一黏著強度轉換溫度的溫度。在第二溫度下，藉由第一黏著劑層將第一元件晶圓與第一承載晶圓彼此接合。在第二溫度下，將第二元件晶圓與第一元件晶圓彼此接合。在第一溫度下，剝離第一承載晶圓。
Description
本發明是有關於一種半導體製程，且特別是有關於一種晶圓接合方法。
在一些半導體製程中，會先將元件晶圓(device wafer)暫時接合於承載晶圓(carrier wafer)，再進行後續製程。然而，在對接合於承載晶圓的元件晶圓進行後續製程的過程中及/或在剝離承載晶圓的過程中，常會造成元件晶圓損壞。因此，如何發展出可防止元件晶圓損壞的晶圓接合方法為持續努力的目標。
本發明提供一種晶圓接合方法，其可有效地防止元件晶圓損壞。
本發明提出一種晶圓接合方法，包括以下步驟。提供第一承載晶圓。在第一溫度下，在第一承載晶圓上塗佈第一黏著劑層。第一黏著劑層在第一溫度下具有第一黏著強度(tack strength)，第一黏著劑層在第二溫度下具有第二黏著強度，且第一黏著強度小於第二黏著強度。第一溫度為低於第一黏著劑層的第一黏著強度轉換溫度(tack strength switching temperature)的溫度，且第二溫度為高於或等於第一黏著劑層的第一黏著強度轉換溫度的溫度。在第二溫度下，藉由第一黏著劑層將第一元件晶圓與第一承載晶圓彼此接合。在第二溫度下，將第二元件晶圓與第一元件晶圓彼此接合。在第一溫度下，剝離第一承載晶圓。
依照本發明的一實施例所述，在上述晶圓接合方法中，第一黏著強度轉換溫度可為-50℃至15℃。
依照本發明的一實施例所述，在上述晶圓接合方法中，更可包括以下步驟。在將第一元件晶圓與第一承載晶圓彼此接合之後，在第二溫度下，對第一元件晶圓進行加工製程。
依照本發明的一實施例所述，在上述晶圓接合方法中，加工製程可包括晶圓薄化製程、重佈線層(redistribution layer，RDL)製程或其組合。
依照本發明的一實施例所述，在上述晶圓接合方法中，將第二元件晶圓與第一元件晶圓彼此接合例如是混合接合(hybrid bonding)法或熔融接合(fusion bonding)法。
依照本發明的一實施例所述，在上述晶圓接合方法中，更可包括以下步驟。在剝離第一承載晶圓之後，移除位在第一元件晶圓上的第一黏著劑層。
依照本發明的一實施例所述，在上述晶圓接合方法中，第一黏著劑層的移除方法例如是溶劑移除法或灰化法(ashing method)。
依照本發明的一實施例所述，在上述晶圓接合方法中，更可包括以下步驟。提供第二承載晶圓。在第三溫度下，在第二承載晶圓上塗佈第二黏著劑層。第二黏著劑層在第三溫度下可具有第三黏著強度，第二黏著劑層在第四溫度下可具有第四黏著強度，且第三黏著強度可小於第四黏著強度。第三溫度可為低於第二黏著劑層的第二黏著強度轉換溫度的溫度，且第四溫度可為高於或等於第二黏著劑層的第二黏著強度轉換溫度的溫度。在第四溫度下，藉由第二黏著劑層將第三元件晶圓與第二承載晶圓彼此接合。在第四溫度下，將第一元件晶圓與第三元件晶圓彼此接合。在第三溫度下，剝離第二承載晶圓。
依照本發明的一實施例所述，在上述晶圓接合方法中，更可包括以下步驟。在將第三元件晶圓與第二承載晶圓彼此接合之後，在第四溫度下，對第三元件晶圓進行加工製程。
依照本發明的一實施例所述，在上述晶圓接合方法中，更可包括以下步驟。在剝離第二承載晶圓之後，移除位在第三元件晶圓上的第二黏著劑層。
基於上述，在本發明所提出的晶圓接合方法中，第一黏著劑層在低於第一黏著劑層的第一黏著強度轉換溫度的第一溫度下具有第一黏著強度，第一黏著劑層在高於或等於第一黏著劑層的第一黏著強度轉換溫度的第二溫度下具有第二黏著強度，且第一黏著強度小於第二黏著強度。在低於第一黏著強度轉換溫度的溫度下，第一黏著劑層的黏著強度會大幅降低。此外，在高於或等於第一黏著強度轉換溫度的溫度下，第一黏著劑層的黏著強度會大幅增加。因此，第一黏著劑層在第一溫度下可具有較小的黏著強度，且第一黏著劑層在第二溫度下可具有較大的黏著強度。
如此一來，在第二溫度下，將第二元件晶圓與第一元件晶圓彼此接合的過程中，由於第一黏著劑層在第二溫度下可具有較大的黏著強度，因此可有效地防止第一元件晶圓及/或第一承載晶圓因滑動或剝離而造成損壞。此外，在對接合於第一承載晶圓的第一元件晶圓進行後續高溫製程(如，回火製程(anneal process)時及/或重佈線層(redistribution layer，RDL)製程)的過程中，由於上述高溫製程的製程溫度通常高於第一黏著劑層的第一黏著強度轉換溫度，因此第一黏著劑層可具有較大的黏著強度，藉此可有效地防止第一元件晶圓及/或第一承載晶圓因滑動或剝離而造成損壞。
此外，由於第一承載晶圓是在第一溫度下進行剝離，因此第一黏著劑層可具有較小的黏著強度。如此一來，可在第一溫度下輕易地將第一承載晶圓剝離，且可有效地防止第一元件晶圓在剝離過程中損壞。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
下文列舉實施例並配合附圖來進行詳細地說明，但所提供的實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍。為了方便理解，在下述說明中相同的構件將以相同的符號標示來說明。此外，附圖僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。事實上，為論述清晰起見，可任意增大或減小各種特徵的尺寸。
圖1A至圖1L為根據本發明的一些實施例的晶圓接合流程的剖面圖。
請參照圖1A，提供承載晶圓100。在一些實施例中，承載晶圓100可為半導體晶圓，如矽晶圓，但本發明並不以此為限。
接著，在溫度T1下，在承載晶圓100上塗佈黏著劑層200。黏著劑層200在溫度T1下具有黏著強度S1，黏著劑層200在溫度T2下具有黏著強度S2，且黏著強度S1小於黏著強度S2。溫度T1為低於黏著劑層200的黏著強度轉換溫度ST1的溫度，且溫度T2為高於或等於黏著劑層200的黏著強度轉換溫度ST1的溫度。在低於黏著強度轉換溫度ST1的溫度下，黏著劑層200的黏著強度會大幅降低。此外，在高於或等於黏著強度轉換溫度ST1的溫度下，黏著劑層200的黏著強度會大幅增加。因此，黏著劑層200在溫度T1下可具有較小的黏著強度，且黏著劑層200在溫度T2下可具有較大的黏著強度。
在一些實施例中，黏著劑層200的黏著強度轉換溫度ST1可為-50℃至15℃。在一些實施例中，溫度T1可為高於或等於-100℃且低於15℃。在一些實施例中，溫度T2可為-50℃至500℃。在一些實施例中，在承載晶圓100上塗佈黏著劑層200的方法例如是旋轉塗佈法。
在一些實施例中，在承載晶圓100上塗佈黏著劑層200之後，可對黏著劑層200進行邊緣球狀物移除(edge bead removal，EBR)製程，以移除位在承載晶圓100的邊緣的黏著劑層200。
請參照圖1B，在溫度T2下，藉由黏著劑層200將元件晶圓300與承載晶圓100彼此接合。由於黏著劑層200在溫度T2下可具有較大的黏著強度，因此元件晶圓300與承載晶圓100可藉由黏著劑層200而穩固地接合在一起。在一些實施例中，元件晶圓300可為半導體晶圓，如矽晶圓。此外，在元件晶圓300上可具有所需的半導體元件(未示出)。在一些實施例中，位在元件晶圓300上的半導體元件可包括動態隨機存取記憶體(dynamic random access memory，DRAM)元件，但本發明並不以此為限。
請參照圖1C，在將元件晶圓300與承載晶圓100彼此接合之後，可在溫度T2下，對元件晶圓300進行加工製程。在溫度T2下進行的加工製程中，由於黏著劑層200在溫度T2下可具有較大的黏著強度，因此可有效地防止元件晶圓300及/或承載晶圓100因滑動或剝離而造成損壞。在一些實施例中，加工製程可包括晶圓薄化製程、重佈線層製程或其組合，但本發明並不以此為限。在本實施例中，可對元件晶圓300進行晶圓薄化製程，以降低元件晶圓300的厚度，但本發明並不以此為限。在另一些實施例中，可不對元件晶圓300進行晶圓薄化製程。
請參照圖1D，在溫度T2下，將元件晶圓302與元件晶圓300彼此接合。在溫度T2下，將元件晶圓302與元件晶圓300彼此接合的過程中，由於黏著劑層200在溫度T2下可具有較大的黏著強度，因此可有效地防止元件晶圓300及/或承載晶圓100因滑動或剝離而造成損壞。在一些實施例中，元件晶圓302與元件晶圓300可為相同或不同的元件晶圓。在一些實施例中，元件晶圓302可為半導體晶圓，如矽晶圓。此外，在元件晶圓302上可具有所需的半導體元件(未示出)。在一些實施例中，位在元件晶圓302上的半導體元件可包括動態隨機存取記憶體元件，但本發明並不以此為限。在一些實施例中，將元件晶圓302與元件晶圓300彼此接合的方法例如是混合接合法或熔融接合法。
請參照圖1E，在溫度T1下，剝離承載晶圓100。藉此，可使承載晶圓100與元件晶圓300分離。由於黏著劑層200在溫度T1下可具有較小的黏著強度，因此可在溫度T1下輕易地將承載晶圓100剝離，且可有效地防止元件晶圓300在剝離過程中損壞。
在上述實施例中，不同製程中的溫度T1可為相同溫度或不同溫度。只要溫度T1為低於黏著劑層200的黏著強度轉換溫度ST1的溫度，即屬於本發明所涵蓋的範圍。在上述實施例中，不同製程中的溫度T2可為相同溫度或不同溫度。只要溫度T2為高於或等於黏著劑層200的黏著強度轉換溫度ST1的溫度，即屬於本發明所涵蓋的範圍。
請參照圖1F，在剝離承載晶圓100之後，可移除位在元件晶圓300上的黏著劑層200。在一些實施例中，黏著劑層200的移除方法例如是溶劑移除法或灰化法。
請參照圖1G，可提供承載晶圓102。在一些實施例中，承載晶圓102可為半導體晶圓，如矽晶圓，但本發明並不以此為限。在一些實施例中，承載晶圓102與承載晶圓100可為同一個承載晶圓，亦即可將承載晶圓重複使用，但本發明並不以此為限。在另一些實施例中，承載晶圓102與承載晶圓100可為不同承載晶圓。
接著，可在溫度T3下，在承載晶圓102上塗佈黏著劑層202。黏著劑層202在溫度T3下可具有黏著強度S3，黏著劑層202在溫度T4下可具有黏著強度S4，且黏著強度S3可小於黏著強度S4。溫度T3可為低於黏著劑層202的黏著強度轉換溫度ST2的溫度，且溫度T4可為高於或等於黏著劑層202的黏著強度轉換溫度ST2的溫度。在低於黏著強度轉換溫度ST2的溫度下，黏著劑層202的黏著強度會大幅降低。此外，在高於或等於黏著強度轉換溫度ST2的溫度下，黏著劑層202的黏著強度會大幅增加。因此，黏著劑層202在溫度T3下可具有較小的黏著強度，且黏著劑層202在溫度T4下可具有較大的黏著強度。
在一些實施例中，黏著劑層202的黏著強度轉換溫度ST2可為-50℃至15℃。在一些實施例中，溫度T3可為高於或等於-100℃且低於15℃。在一些實施例中，溫度T4可為-50℃至500℃。在一些實施例中，在承載晶圓102上塗佈黏著劑層202的方法例如是旋轉塗佈法。
在一些實施例中，黏著劑層202與黏著劑層200可為相同或不同的黏著劑層。在一些實施例中，黏著劑層202與黏著劑層200可具有相同或不同的黏著強度轉換溫度。亦即，黏著劑層202的黏著強度轉換溫度ST2與黏著劑層200的黏著強度轉換溫度ST1可為相同或不同。在一些實施例中，黏著劑層202與黏著劑層200可具有相同或不同的黏著強度。亦即，黏著劑層202在溫度T3下的黏著強度S3與黏著劑層200在溫度T1下的黏著強度S1可為相同或不同。此外，黏著劑層202在溫度T4下的黏著強度S4與黏著劑層200在溫度T2下的黏著強度S2可為相同或不同。
在一些實施例中，在承載晶圓102上塗佈黏著劑層202之後，可對黏著劑層202進行邊緣球狀物移除(EBR)製程，以移除位在承載晶圓102的邊緣的黏著劑層202。
請參照圖1H，可在溫度T4下，藉由黏著劑層202將元件晶圓304與承載晶圓102彼此接合。由於黏著劑層202在溫度T4下可具有較大的黏著強度，因此元件晶圓304與承載晶圓102可藉由黏著劑層202而穩固地接合在一起。在一些實施例中，元件晶圓304、元件晶圓302與元件晶圓300可為相同或不同的元件晶圓。在一些實施例中，元件晶圓304可為半導體晶圓，如矽晶圓。此外，在元件晶圓304上可具有所需的半導體元件(未示出)。在一些實施例中，位在元件晶圓304上的半導體元件可包括動態隨機存取記憶體元件，但本發明並不以此為限。
請參照圖1I，在將元件晶圓304與承載晶圓102彼此接合之後，可在溫度T4下，對元件晶圓304進行加工製程。在溫度T4下進行的加工製程中，由於黏著劑層202在溫度T4下可具有較大的黏著強度，因此可有效地防止元件晶圓304及/或承載晶圓102因滑動或剝離而造成損壞。在一些實施例中，加工製程可包括晶圓薄化製程、重佈線層製程或其組合，但本發明並不以此為限。在本實施例中，可對元件晶圓304進行晶圓薄化製程，以降低元件晶圓304的厚度，但本發明並不以此為限。在另一些實施例中，可不對元件晶圓304進行晶圓薄化製程。
請參照圖1J，可在溫度T4下，將元件晶圓300與元件晶圓304彼此接合。在溫度T4下，將元件晶圓300與元件晶圓304彼此接合的過程中，由於黏著劑層202在溫度T4下可具有較大的黏著強度，因此可有效地防止元件晶圓304及/或承載晶圓102因滑動或剝離而造成損壞。在一些實施例中，將元件晶圓300與元件晶圓304彼此接合的方法例如是混合接合法或熔融接合法。
請參照圖1K，可在溫度T3下，剝離承載晶圓102。藉此，可使承載晶圓102與元件晶圓304分離。由於黏著劑層202在溫度T3下可具有較小的黏著強度，因此可在溫度T3下輕易地將承載晶圓102剝離，且可有效地防止元件晶圓304在剝離過程中損壞。
在上述實施例中，不同製程中的溫度T3可為相同溫度或不同溫度。只要溫度T3可為低於黏著劑層202的黏著強度轉換溫度ST2的溫度，即屬於本發明所涵蓋的範圍。在上述實施例中，不同製程中的溫度T4可為相同溫度或不同溫度。只要溫度T4可為高於或等於黏著劑層202的黏著強度轉換溫度ST2的溫度，即屬於本發明所涵蓋的範圍。
請參照圖1L，在剝離承載晶圓102之後，可移除位在元件晶圓304上的黏著劑層202。在一些實施例中，黏著劑層202的移除方法例如是溶劑移除法或灰化法。
在本實施例中，是以將三個元件晶圓(如，元件晶圓300、元件晶圓302與元件晶圓304)進行接合為例，但本發明並不以此為限。只要是藉由上述方法將至少兩個元件晶圓進行接合，即屬於本發明所涵蓋的範圍。在一些實施例中，更可重複進行如圖1G至圖1L所示的製程，而將一個以上的其他元件晶圓(未示出)接合在元件晶圓304上。亦即，在一些實施例中，更可將四個以上的元件晶圓進行接合。
基於上述實施例可知，在晶圓接合方法中，黏著劑層200在低於黏著劑層200的黏著強度轉換溫度ST1的溫度T1下具有黏著強度S1，黏著劑層200在高於或等於黏著劑層200的黏著強度轉換溫度ST1的溫度T2下具有黏著強度S2，且黏著強度S1小於黏著強度S2。在低於黏著強度轉換溫度ST1的溫度下，黏著劑層200的黏著強度會大幅降低。此外，在高於或等於黏著強度轉換溫度ST1的溫度下，黏著劑層200的黏著強度會大幅增加。因此，黏著劑層200在溫度T1下可具有較小的黏著強度，且黏著劑層200在溫度T2下可具有較大的黏著強度。
如此一來，在溫度T2下，將元件晶圓302與元件晶圓300彼此接合的過程中，由於黏著劑層200在溫度T2下可具有較大的黏著強度，因此可有效地防止元件晶圓300及/或承載晶圓100因滑動或剝離而造成損壞。此外，在對接合於承載晶圓100的元件晶圓300進行後續高溫製程(如，回火製程時及/或重佈線層製程)的過程中，由於上述高溫製程的製程溫度通常高於黏著劑層200的黏著強度轉換溫度ST1，因此黏著劑層200可具有較大的黏著強度，藉此可有效地防止元件晶圓300及/或承載晶圓100因滑動或剝離而造成損壞。
另外，由於承載晶圓100是在溫度T1下進行剝離，因此黏著劑層200可具有較小的黏著強度。如此一來，可在溫度T1下輕易地將承載晶圓100剝離，且可有效地防止元件晶圓300在剝離過程中損壞。
綜上所述，在上述實施例的晶圓接合方法中，黏著劑層在低於黏著劑層的黏著強度轉換溫度的第一溫度下具有第一黏著強度，黏著劑層在高於或等於黏著劑層的黏著強度轉換溫度的第二溫度下具有第二黏著強度，且第一黏著強度小於第二黏著強度。在低於黏著強度轉換溫度的溫度下，黏著劑層的黏著強度會大幅降低。此外，在高於或等於黏著強度轉換溫度的溫度下，黏著劑層的黏著強度會大幅增加。因此，黏著劑層在第一溫度下可具有較小的黏著強度，且黏著劑層在第二溫度下可具有較大的黏著強度。如此一來，在對接合於承載晶圓的元件晶圓進行後續製程的過程中及/或在剝離承載晶圓的過程中，可有效地防止元件晶圓及/或承載晶圓損壞。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100, 102:承載晶圓
200, 202:黏著劑層
300, 302, 304:元件晶圓
圖1A至圖1L為根據本發明的一些實施例的晶圓接合流程的剖面圖。
100:承載晶圓
200:黏著劑層
300,302:元件晶圓
Claims (8)
- 一種晶圓接合方法，包括：提供第一承載晶圓；在第一溫度下，在所述第一承載晶圓上塗佈第一黏著劑層，其中所述第一黏著劑層在所述第一溫度下具有第一黏著強度，所述第一黏著劑層在第二溫度下具有第二黏著強度，所述第一黏著強度小於所述第二黏著強度，所述第一溫度為低於所述第一黏著劑層的第一黏著強度轉換溫度的溫度，且所述第二溫度為高於或等於所述第一黏著劑層的所述第一黏著強度轉換溫度的溫度；在所述第二溫度下，藉由所述第一黏著劑層將第一元件晶圓與所述第一承載晶圓彼此接合；在所述第二溫度下，將第二元件晶圓與所述第一元件晶圓彼此接合；在所述第一溫度下，剝離所述第一承載晶圓；在剝離所述第一承載晶圓之後，移除位在所述第一元件晶圓上的所述第一黏著劑層；提供第二承載晶圓；在第三溫度下，在所述第二承載晶圓上塗佈第二黏著劑層，其中所述第二黏著劑層在所述第三溫度下具有第三黏著強度，所述第二黏著劑層在第四溫度下具有第四黏著強度，所述第三黏著強度小於所述第四黏著強度，所述第三溫度為低於所述第二黏著劑層的第二黏著強度轉換溫度的溫度，且所述第四溫度為高於或 等於所述第二黏著劑層的所述第二黏著強度轉換溫度的溫度；在所述第四溫度下，藉由所述第二黏著劑層將第三元件晶圓與所述第二承載晶圓彼此接合；在所述第四溫度下，將所述第一元件晶圓與所述第三元件晶圓彼此接合；以及在所述第三溫度下，剝離所述第二承載晶圓。
- 如請求項1所述的晶圓接合方法，其中所述第一黏著強度轉換溫度為-50℃至15℃。
- 如請求項1所述的晶圓接合方法，更包括：在將所述第一元件晶圓與所述第一承載晶圓彼此接合之後，在所述第二溫度下，對所述第一元件晶圓進行加工製程。
- 如請求項3所述的晶圓接合方法，其中所述加工製程包括晶圓薄化製程、重佈線層製程或其組合。
- 如請求項1所述的晶圓接合方法，其中將所述第二元件晶圓與所述第一元件晶圓彼此接合包括混合接合法或熔融接合法。
- 如請求項1所述的晶圓接合方法，其中所述第一黏著劑層的移除方法包括溶劑移除法或灰化法。
- 如請求項1所述的晶圓接合方法，更包括：在將所述第三元件晶圓與所述第二承載晶圓彼此接合之後，在所述第四溫度下，對所述第三元件晶圓進行加工製程。
- 如請求項1所述的晶圓接合方法，更包括： 在剝離所述第二承載晶圓之後，移除位在所述第三元件晶圓上的所述第二黏著劑層。
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| TWI818806B true TWI818806B (zh) | 2023-10-11 |
| TW202422637A TW202422637A (zh) | 2024-06-01 |
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ID=89857637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW111144128A TWI818806B (zh) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 晶圓接合方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI818806B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI397131B (zh) * | 2005-03-01 | 2013-05-21 | Dow Corning | 半導體加工之暫時性晶圓接合方法 |
| TW201619315A (zh) * | 2014-11-07 | 2016-06-01 | 萬國商業機器公司 | 晶圓接合用黏著樹脂 |
| TW201724173A (zh) * | 2015-06-02 | 2017-07-01 | 信越化學工業股份有限公司 | 具備氧化物單結晶薄膜之複合晶圓之製造方法 |
| TW202115149A (zh) * | 2019-09-30 | 2021-04-16 | 日商日立化成股份有限公司 | 半導體用接著劑、半導體用接著劑片及半導體裝置的製造方法 |
-
2022
- 2022-11-18 TW TW111144128A patent/TWI818806B/zh active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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