[发明专利]具有径向未对准补偿的分子粘附结合方法

说明书

技术领域

本发明涉及根据三维集成(3D集成)技术制造的多层半导体晶片或结构的领域，该三维集成技术包括将由第二晶片构成的至少一层转移到称为最终衬底的第一晶片上，所述层对应于第二晶片的一部分，其中例如多个微元件的元件形成于该部分中，其他相应元件也形成于第一晶片中。

背景技术

特别地，由于在给定层上出现的微元件的尺寸很小，数量很大，因此每个转移层，也就是说每个包含该层的晶片必须以很高的精度位于最终衬底(第一晶片本身，或已经包含其他转移层的第一晶片)上，从而满足与下面的层严格对准。在层的转移之后，可能进一步需要对层进行处理，例如为了形成其他微元件、为了揭开表面上的微元件、为了形成互相连接等等，这些处理操作也必须以与层中的元件相关的极高精度来进行。

将层转移到最终衬底上包括如上文所述类型的第一晶片和第二晶片之间的分子粘附结合，通常随后第二晶片被减薄。在结合中，晶片被机械地对准。在两个晶片之间可观察到三种类型的对准缺陷，也就是“偏移”或“移动”类型对准缺陷、旋转类型对准缺陷和径向类型对准缺陷(也称为“跑出”，扩大误差或变形误差)。

当在单个晶片上执行平版印刷步骤序列时，通常通过在平版印刷机器中采用补偿算法来校正这三类缺陷，从而保持每个步骤之间的精确对准。

在为了结合而在两个晶片之间进行对准的过程中，可通过修改在结合机器中晶片相对于彼此的相对位置来机械地补偿移动和旋转类型的对准缺陷。然而径向类型的对准缺陷不能通过这种晶片的重新定位来补偿。

当待对准的两个晶片具有不同的径向扩张时，就会出现径向未对准；径向扩张可由于每个晶片经历了不同的制造微元件过程而产生，和/或由于施加于一个或其他晶片的处理可能导致他们被拉紧，并使他们的尺寸发生微小变化而产生，例如引起晶片的拉伸应变的层沉积或氧化的情况。

图1A描述了第一晶片10和第二晶片20之间的对准，该对准是为了通过分子粘附来将第一晶片10和第二晶片20结合。第一组微元件11已经预先形成于第一晶片10的结合表面上，而第二组微元件21已经预先形成于第二晶片20的上表面上，该第二晶片要结合于第一晶片。在晶片的结合之后，微元件11要与微元件21对准。

然而，在这里所描述的示例中，第一和第二晶片具有不同的径向扩张，因此在这些晶片之间产生了径向未对准，该径向未对准在结合之后导致多数微元件之间的偏移，例如图1B所示的偏移Δ₁₁，Δ₂₂，Δ₃₃，Δ₅₅，Δ₆₆或Δ₇₇(分别对应于微元件对11₁/12₁，11₂/12₂，11₃/12₃，11₅/12₅，11₆/12₆和11₇/12₇之间观察到的偏移)。

造成两个晶片之间的径向未对准的径向扩张通常在晶片上是均匀的，因此产生在晶片的中心和外围之间准线性地发展(即增加)的径向未对准。

通过校正算法，并根据晶片上进行的未对准测量，可特别在通过光刻形成元件的传统步骤中对径向未对准进行校正。

然而，径向未对准的校正只能在一个晶片自身上进行。此外，当微元件的制造包括两个晶片之间的结合步骤，如制造三维结构的情况时，不可能进行针对径向未对准的校正。

此外，当微元件的层被转移到具有第一层微元件的最终衬底上时，当要将每层的微元件互相连接在一起时，能够最小化每层的这些微元件之间的径向未对准是很重要的。事实上在这种情况下不可能通过平版印刷补偿两层的微元件之间存在的未对准。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决方案，使得能够对要结合在一起的两个晶片之间存在的初始径向对准进行补偿。

为达此目的，本发明提供了一种通过分子粘附将第一晶片结合于第二晶片上的方法，所述晶片之间具有初始径向未对准，该方法至少包括接触步骤，使两个晶片接触，从而发起两个晶片之间的结合波的传播，其特征在于在接触步骤中，根据初始径向未对准在两个晶片中的至少一个上施加预定结合曲率。

如下文详述，通过在结合过程中监控晶片的曲率，可以引入补偿初始存在的径向未对准的额外的径向未对准。

根据本发明的一个方面，在结合波传播的过程中，第二晶片自由地适应于施加在第一晶片上的预定结合曲率。