[发明专利]用于晶圆接合的装置和方法

说明书

技术领域

本发明实施例涉及用于晶圆接合的装置和方法。

背景技术

半导体器件用在诸如个人电脑、手机、数码相机和其它电子设备的各种电子应用中。通过在半导体衬底上方依次沉积绝缘或介电层、导电层和半导体材料层，并且使用光刻图案化各个材料层以在其上形成电路组件和元件来典型地制造半导体器件。通常在单个半导体晶圆上典型地制造许多集成电路，并且通过沿着划线在集成电路之间锯切来分割晶圆上的单独的管芯。例如，通常以多芯片模块或以封装的其他类型来将单独的管芯分别典型地封装。

半导体产业通过最小部件尺寸的不断减小来持续地改进各个电子组件(例如，晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度，这允许在给定的区域中集成更多的组件。在一些应用中，这些更小的电子组件还需要使用比过去的封装件更少面积的更小的封装件。

半导体封装中最近开发了诸如封装件上封装件(PoP)和封装件中系统(SiP)的封装技术的三维集成电路(3DIC)，其中多个半导体管芯彼此堆叠。通过在晶圆级的管芯上方放置管芯来制备一些3DIC。作为实例，由于减小了堆叠的管芯之间的互连件的长度，3DIC提供了改进的集成密度以及诸如更快的速度和更高的带宽的其它的优势。然而，还存在许多与3DIC相关联的挑战。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于晶圆接合的装置，包括：传输模块，配置为传输半导体晶圆；等离子体模块，配置为对所述半导体晶圆的表面实施等离子体操作和还原操作以将所述半导体晶圆的所述表面上的金属氧化物转变成金属。

根据本发明的另一实施例，还提供了一种用于晶圆接合的等离子体装置(3)，包括：第一室(30)，用于容纳半导体晶圆；以及加热器(31)，用于控制所述第一室(30)的温度，其中，所述等离子体装置配置为将所述半导体晶圆的表面上的金属氧化物转变成金属。

根据本发明的又一实施例，还提供了一种用于晶圆接合的方法，包括：(a)对半导体晶圆的导电焊盘应用H₂或NH₃等离子体以将所述半导体晶圆的所述导电焊盘上的金属氧化物转变成金属；(b)激活所述半导体晶圆的表面；以及(c)将所述半导体晶圆的所述导电焊盘连接至另一半导体晶圆的对应的导电焊盘。

附图说明

结合附图和以下描述来阐述本发明的一个或多个实施例的细节。本发明的其他特征和优势将从说明书、附图和权利要求变得显而易见。

图1是根据一些实施例的用于晶圆接合的装置的框图。

图2是根据一些实施例的半导体结构的截面图。

图3是根据一些实施例的等离子体模块的结构。

图4是根据一些实施例的等离子体模块的结构。

在各个图中相同的参考标号用于代表相同的元件。

具体实施方式

下面，详细讨论本发明的各个实施例的制造和使用。然而，应该理解，实施例提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的发明概念。所讨论的具体实施例是说明性的，并且不用于限制本发明的范围。

图1示出了根据本发明的一个实施例的用于晶圆接合的装置1的框图。该装置包括晶圆容器10a、10b，等离子体模块11，清洗模块12a、12b、接合模块13和传输模块14。

晶圆容器10a用于容纳第一组半导体晶圆并且晶圆容器10b用于容纳第二组半导体晶圆以垂直地接合至第一组半导体晶圆以形成3DIC结构。

第一组半导体晶圆和第二组半导体晶圆的每个半导体晶圆包括工件。例如，该工件包括具有硅或其它半导体材料的半导体衬底，并且可以被绝缘层覆盖。该工件可包括单晶硅上方的氧化硅，例如化合物半导体、GaAs、InP、Si/Ge或SiC，作为实例，也可以用于替代硅。该工件可包括绝缘体上硅(SOI)或绝缘体上锗(GOI)衬底。

该工件可以包括靠近该工件的顶面形成的器件区。该器件区包括诸如导电部件、注入区域、电阻器、电容器的有源组件或电路和例如晶体管、二极管等的其它半导体元件。在一些实施例中，在前段制程(FEOL)操作中，在工件上方形成器件区。该工件包括用导电材料填充的衬底贯通孔(TSV)，TSV提供从底面至工件顶面的连接。