[发明专利]一种低翘曲度键合片的键合方法

说明书

本发明公开了一种低翘曲度键合片的键合方法，涉及半导体制造领域，包括以下步骤：在外延层、硅衬底的预键合面形成第一、第二键合材料，对准后置入具有弧面的石墨盘中进行键合；使其升温至第一温度并对其施加第一压力，保持第一时间以使键合材料熔化融合；使温度从第一温度按温度差值以等差数列的形式分段递减降至预设温度，同时将压力从第一压力按压力差值以等差数列的形式分段递减降至预设压力，且每阶段按照预设时间值保持一段时间。本发明的方法通过使用具有弧面的石墨盘进行键合，而且控制温度与压力阶段性同时降低且每阶段保持一定时间，能减小键合结构中的应力，降低键合结构的翘曲度，获得具有低翘曲度的键合片。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种低翘曲度键合片的键合方法。

背景技术

垂直LED芯片的制作工序中需要用到键合工艺实现外延层从蓝宝石衬底转移到硅衬底，图1示出了现有键合结构的示意图，包括蓝宝石衬底10、外延层20、键合层30和硅衬底40，其中蓝宝石衬底10的厚度为500～700um，硅衬底40的厚度为450～550um，这两种衬底的大小为2寸或者4寸；键合前，需要分别在外延层20、硅衬底40上蒸镀金属材料作为键合材料，然后使用带平坦石墨盘100的键合机将其键合在一起(如图2所示)，键合材料形成键合层30。

但由于蓝宝石衬底10和硅衬底40之间的热膨胀系数相差比较大，键合后冷却时会产生比较大的内应力，导致键合结构产生翘曲且翘曲度在400um以上，会导致后续加工困难，而且翘曲度过大会容易导致硅衬底40破裂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种低翘曲度键合片的键合方法，通过使用具有一定弧面的石墨盘进行键合处理，而且控制温度与压力阶段性同时降低且每阶段保持一定时间，减小键合片中的应力，降低键合片的翘曲度。

本发明提供了一种低翘曲度键合片的键合方法，包括以下步骤：

提供硅衬底和蓝宝石衬底，所述蓝宝石衬底上生长有外延层；

在所述外延层的预键合面形成第一键合材料，在所述硅衬底的预键合面形成第二键合材料；

将所述第一键合材料与所述第二键合材料对准贴合组成预键合结构，置入具有一定弧面的石墨盘中进行键合处理；

在键合处理的过程中，使所述预键合结构升温至第一温度并对所述预键合结构施加第一压力，保持第一时间以使所述第一键合材料与所述第二键合材料熔化融合形成键合层；

所述键合层形成后，使所述预键合结构的温度从所述第一温度按温度差值以等差数列的形式分段递减降至预设温度，同时对所述预键合结构施加的压力从所述第一压力按压力差值以等差数列的形式分段递减降至预设压力，且每阶段按照预设时间值保持一段时间，获得键合结构。

具体的，所述硅衬底的厚度为H1，所述蓝宝石衬底的厚度为H2，所述H1和所述H2的关系为：H1≥2H2。

具体的，所述硅衬底的厚度为800～1500um；所述蓝宝石衬底的厚度为250～400um。

具体的，在所述外延层的预键合面蒸镀形成1～2um厚的所述第一键合材料；在所述硅衬底的预键合面蒸镀形成1～2um厚的所述第二键合材料。

具体的，所述第一键合材料为金、镍、锡、金锡或镍锡；所述第二键合材料为金、镍、锡、金锡或镍锡；所述第一键合材料为金或镍时，所述第二键合材料为锡；所述第一键合材料为锡时，所述第二键合材料为金或镍；所述第一键合材料为金锡时，所述第二键合材料为金锡；所述第一键合材料为镍锡时，所述第二键合材料为镍锡。