[发明专利]用于晶圆键合的卡盘装置以及晶圆的键合方法、系统

说明书

本发明提供一种用于晶圆键合的卡盘装置以及晶圆的键合方法、系统，卡盘装置包括上卡盘、顶针和下卡盘，下卡盘具有气压加压部，这样，可以通过顶针给吸附于上卡盘的晶圆加压，通过气压加压部给吸附于下卡盘的晶圆加压，从而，在键合过程中，上晶圆和下晶圆都会由于受到压力而产生形变，通过压力的控制可以使得二晶圆的形状基本吻合，这有利于键合时晶圆的精确对准，同时，通过顶针可以为上晶圆提供稳定可靠的压力，即使晶圆存在不平整等缺陷，也不会导致上晶圆的滑落，确保上晶圆的安全吸附。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种用于晶圆键合的卡盘装置以及晶圆的键合方法、系统。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，晶圆键合技术得到了广泛的应用，其是通过键合技术两片晶圆粘合在一起，实现两片晶圆的垂直互联。目前，主要是通过卡盘装置固定晶圆，进而进行键合，卡盘装置包括中心对准的上卡盘和下卡盘，分别用于上晶圆和下晶圆的吸附，在键合过程中，要确保上晶圆和下晶圆需要精确对准，以及上晶圆的安全吸附，才能确保键合工艺的顺利进行。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于晶圆键合的卡盘装置以及晶圆的键合方法、系统，实现键合时晶圆的精确对准，同时确保上卡盘晶圆的安全吸附。

为实现上述目的，本发明有如下技术方案：

一种用于晶圆键合的卡盘装置，包括：

上卡盘和顶针，所述上卡盘具有多个第一吸附区，以所述顶针为中心所述多个第一吸附区向四周沿径向依次分布；

下卡盘和气压加压部，所述下卡盘具有多个第二吸附区，以所述气压加压部为中心所述第二吸附区向四周沿径向依次分布；所述第一吸附区和所述第二吸附区具有相同的数量；所述上卡盘与所述下卡盘对中且相对设置，且各所述第一吸附区的吸附表面朝向各所述第二吸附区的吸附表面对应设置。

可选地，所述上卡盘包括第一腔体和第一腔体中的第一闭环挡板，所述第一闭环挡板将所述第一腔体分隔为以所述顶针为中心向四周沿径向依次分布的多个第一子腔室；各第一子腔室的第一表面上设置有吸附孔、另一个相对的第二表面上设置有抽气孔，以构成各第一吸附区。

可选地，所述下卡盘包括第二腔体和第二闭环挡板，所述第二闭环挡板将所述第二腔体分隔为沿径向依次同心分布的多个第二子腔室；中心区域的第二子腔室的第一表面上设置出气孔、另一相对的第二表面上设置有进气口，以构成气压加压部；其他各第二子腔室的第一表面上设置有吸附孔、另一个相对的第二表面上设置有抽气孔，以构成各第二吸附区。

可选地，所述第一吸附区为两个，所述第二吸附区为两个。

可选地，所述顶针为活塞。

一种晶圆的键合方法，采用上述的卡盘装置进行晶圆的键合，键合过程中，顶针上持续提供预设压力、气压加压部持续提供预设温度和预设气压的气体，所述键合的方法包括：

通过多个第一吸附区和多个第二吸附区分别吸附第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆和所述第二晶圆上分别设置有键合层，在所述预设压力和预设气压的气体作用下，使得所述第一晶圆和所述第二晶圆的中部区域的键合层相结合；

由中心沿径向依次进行各吸附区的键合，以实现第一晶圆和第二晶圆的键合，所述各吸附区的键合包括：释放一第一吸附区以及与其相对应设置的第二吸附区，并停留预设时间。

可选地，所述预设压力的范围为1.5-3.5N，所述预设温度的范围为25-45℃，所述预设气压的压力范围为100-200mbar。

可选地，所述第一吸附区为两个，所述第二吸附区为两个，各吸附区的键合次数为两次，第一次键合的停留预设时间大于第二次键合的停留预设时间。

可选地，第一次键合的停留预设时间的范围为2-4s，第二次键合的停留预设时间的范围为1-2s。