[发明专利]将施主晶片扭曲到寄主晶片的相应扭曲的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及作为半导体设备制造处理的一部分来结合半导体衬底的领域，更具体来说涉及扭曲施主晶片以便引入与寄主晶片的结合表面相对应的平面结合表面扭曲。

背景技术

半导体设备通常是在其直径范围从1到18英寸的晶片衬底上以阵列方式产生的。随后将所述衬底分离成各个单独的设备或管芯，对所述设备或管芯进行包装以便允许更大型电路的情境中的各个设备的实际的宏观层级连接。随着针对芯片密度以及更小的包装外形尺寸的要求的增加，在电路的三维集成方面已取得进展。在这种技术中，设备在垂直或z方向上被层叠及结合。通常来说，层叠设备通过设备上的电接触衬垫或者通过硅通孔(TSV)电耦合。

用于在硅晶片上垂直集成设备的一种典型处理是晶片到晶片集成方案，其中将寄主晶片与施主晶片彼此对准，并且利用氧化物-氧化物熔化结合将所述晶片结合在一起。随后削薄施主晶片以暴露出连接到寄主晶片的硅通孔，或者在将其削薄之后制作连接到寄主晶片的硅通孔。

在产生垂直集成设备方面很久以前就认识到的一项挑战在于减少在制造处理期间引入的晶片和晶片层叠的扭曲。引入扭曲的一种常见机制是晶片或晶片层叠的各个组件上的不同程度的热膨胀。举例来说，存在于一个晶片上的各种组件和材料通常将具有不同的热膨胀系数。在集成设备制造处理的不同步骤中，晶片和晶片层叠将暴露于不同的处理温度，从而可能在生产期间在晶片或晶片层叠中包括热梯度。由于热膨胀系数不同，在不同温度下发生的每一个处理步骤将导致各种晶片组件和材料之间的不同的尺寸改变，从而可能表现为相比于无扭曲的理想尺寸和位置的固定扭曲。对于晶片表面的应力和应变还可能由各种机械和化学处理、削薄以及图样密度的差异导致。晶片之间的平面表面扭曲可能通过晶片表面的结合而成为永久性的。

希望具有一种减少、消除或者逆转在寄主晶片表面与施主晶片表面之间所引入的相对平面扭曲的结合处理，从而改进晶片到晶片结合对准。

发明内容

本公开的实施例描述了一种总体上用于改进晶片到晶片结合对准的方法。确定寄主晶片的结合表面的平面扭曲。扭曲施主晶片的结合表面，从而使得施主晶片结合表面的扭曲对应于所确定的寄主晶片结合表面的平面扭曲。

其他实施例描述了一种用以分离已结合晶片的方法。已结合晶片对被安放在具有平坦卡盘面的第一和第二结合卡盘(chuck)之间，第一结合卡盘面包括能够相对于彼此移动的各个可调节区块，其中所述相对移动的至少一个分量沿着垂直于平坦的第一结合卡盘面的轴。按照协调方式将第一面的各个可调节区块相对于彼此移动，从而使得在所述晶片对的结合面之间形成加宽间隙。

附图说明

图1A、1B和1C示出了根据本发明的一个实施例的晶片结合表面上的桶形、枕形和旋转扭曲。

图2是示出了根据本发明的实施例的用于把施主晶片结合到在其结合面上具有平面扭曲的寄主晶片的处理的各个操作步骤的流程图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的关于理想栅格的寄主晶片表面上的示例性扭曲图样。

图4示出了根据本发明的一个实施例的代表相比于图3的寄主晶片的每一个扭曲标记的理想情况的扭曲的扭曲矢量场。

图5更加清楚地示出了根据本发明的一个实施例的图4的寄主晶片的扭曲矢量场的隔离。

图6示出了根据本发明的一个实施例的图5的寄主晶片的扭曲矢量场，其中示出了叠加在寄主晶片的结合面上的可调节区块施主结合卡盘的一个示例性实施例的区块边界。

图7是根据本发明的一个实施例的可调节区块结合卡盘的剖面图。

图8示出了根据本发明的一个实施例的图7的可调节区块结合卡盘的剖面的一部分，其中施主晶片被安放到所述结合卡盘的面上。

具体实施方式