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CN103824787A - 基于粘接剂的晶圆键合方法 - Google Patents

基于粘接剂的晶圆键合方法 Download PDF

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CN103824787A
CN103824787A CN201210465809.2A CN201210465809A CN103824787A CN 103824787 A CN103824787 A CN 103824787A CN 201210465809 A CN201210465809 A CN 201210465809A CN 103824787 A CN103824787 A CN 103824787A
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徐高卫
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Abstract

本发明提供一种基于粘接剂的晶圆键合方法。首先，由依次放置着键合陪片、涂敷有粘结剂的第一晶圆片、夹具隔片、第二晶圆片的键合夹具将各晶圆片送入键合设备腔体；随后控制所述键合设备腔体的温度及压力，使第一晶圆片与第二晶圆片键合。本发明使用键合陪片，可有效改善异质晶圆材料键合因热膨胀系数差异所引起的翘曲问题，并能有效提高器件的可靠性，降低后续工艺难度。

Description

基于粘接剂的晶圆键合方法
技术领域
本发明涉及晶圆工艺领域，特别是涉及一种基于粘接剂的晶圆键合方法。
背景技术
晶圆键合技术广泛应用于电子制造的各个环节，根据键合方式和使用材料的不同可以将键合分为阳极键合、熔融键合、共熔合金键合、粘接剂键合等。其中，粘接剂键合以其键合温度低、能够进行异质材料间键合、兼容晶圆表面台阶和玷污、键合工艺对电子器件影响较小等优点，深受电子封装业和微机电系统（Micro Electronic Mechanical Systems，MEMS）制造业的青睐，并常用于圆片级芯片尺寸封装（WLCSP, Wafer Level Chip Scale Package）和MEMS传感器制造。
在粘接剂键合时，常用的粘接剂有玻璃浆料、聚合物、光刻胶、环氧树脂等。由于粘接剂键合引入了新的材料，往往容易造成键合后晶圆的翘曲。这种现象在大尺寸晶圆键合和不同晶圆材料之间的键合（例如，砷化镓-玻璃晶圆键合）时尤为明显，如此往往会导致后续工艺无法进行。而键合晶圆翘曲严重的主要原因是晶圆材料之间的热膨胀系数不同而产生的热应力。
如图1所示，其为现有采用粘接剂作为键合材料的晶圆键合示意图。在准备好第一晶圆片13ˊ后，直接将该第一晶圆片13ˊ放入键合设备夹具4ˊ中，随后依次放入夹具隔片5ˊ及第二晶圆片11ˊ，然后由夹具夹头6ˊ将各晶圆片固定后，送入键合设备腔体1ˊ进行键合工艺。键合时，由第二晶圆片11ˊ对第一晶圆片13ˊ产生热应力会导致键合后晶圆翘曲。
鉴于此，有必要设计一种新的粘接剂晶圆晶圆键合方法以解决上述技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于粘接剂的晶圆键合方法，用于解决现有技术中晶圆翘曲的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于粘接剂的晶圆键合方法，其至少包括：
1）由依次放置着能对晶圆片产生热应力的键合陪片、涂敷有粘结剂的第一晶圆片、夹具隔片、第二晶圆片的键合夹具将各晶圆片送入键合设备腔体；
2）控制所述键合设备腔体的温度及压力，使第一晶圆片与第二晶圆片键合。
优选地，所述键合陪片包括晶圆片；更为优选地，所述键合陪片包括材料和厚度均与第二晶圆片相同的晶圆片。
优选地，所述粘结剂的厚度远小于晶圆厚度；更为优选地，所述粘结剂的厚度为3-20μm。
优选地，键合温度低于250℃。
优选地，基于实际需要，所述粘结剂可涂敷在第一晶圆片的整个表面或第一晶圆片表面的部分区域。
如上所述，本发明的基于粘接剂的晶圆键合方法，具有以下有益效果：能改善异质晶圆材料键合因热膨胀系数差异所引起的翘曲问题，，并能有效提高器件的可靠性，降低后续工艺难度。
附图说明
图1显示为现有技术中的晶圆键合方法示意图。
图2显示为本发明的基于粘接剂的晶圆键合方法示意图。
元件标号说明
Figure BDA0000241711821
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的基于粘接剂的晶圆键合方法的具体工艺步骤如下：
第一步：在第一晶圆片13的一表面旋涂作为粘结剂的键合材料12并进行前烘、曝光、显影等处理，准备进行晶圆键合工艺。
第二步：将作为键合陪片的第三晶圆片14首先放在键合夹具4上，再将第一步中准备好的第一晶圆片13叠放在第三晶圆片14上，然后放入夹具隔片5及第二晶圆片11并用夹具夹头6固定。
第三步：将固定好的晶圆片送入键合设备腔体1，使第一晶圆片13与第二晶圆片11在键合设备上电极2和键合设备下电极3可控的温度与压力下完成键合。
优选地，第二晶圆片11和第三晶圆片14具有相同晶圆材料和晶圆厚度。
优选地，键合时的温度低于250℃。
优选地，键合材料12的厚度远小于第一晶圆片13的厚度。
综上所述，本发明的基于粘接剂的晶圆键合方法通过使用第三晶圆片对第一片晶圆产生的热应力来平衡第二晶圆片对第一晶圆片产生的热应力，进而改善粘接剂晶圆键合产生的晶圆翘曲问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种基于粘接剂的晶圆键合方法，其特征在于，所述基于粘接剂的晶圆键合方法至少包括：
1）由依次放置着键合陪片、涂敷有粘结剂的第一晶圆片、夹具隔片、第二晶圆片的键合夹具将各晶圆片送入键合设备腔体；
2）控制所述键合设备腔体的温度及压力，使第一晶圆片与第二晶圆片键合。
2.根据权利要求1所述的基于粘接剂的晶圆键合方法，其特征在于：所述键合陪片包括晶圆片。
3.根据权利要求2所述的基于粘接剂的晶圆键合方法，其特征在于：所述键合陪片包括材料和厚度均与第二晶圆片相同的晶圆片。
4.根据权利要求1所述的基于粘接剂的晶圆键合方法，其特征在于：所述粘结剂的厚度远小于第一晶圆片的厚度。
5.根据权利要求4所述的基于粘接剂的晶圆键合方法，其特征在于：所述粘结剂的厚度为3-20μm。
6.根据权利要求1所述的基于粘接剂的晶圆键合方法，其特征在于：所述温度低于250℃。
7.根据权利要求1所述的基于粘接剂的晶圆键合方法，其特征在于：所述粘结剂涂敷在第一晶圆片的整个表面。
8.根据权利要求1所述的基于粘接剂的晶圆键合方法，其特征在于：所述粘结剂涂敷在第一晶圆片表面的部分区域。
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