【CN109585346A】晶圆键合装置及晶圆键合方法【专利】
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(74)专利代理机构 上海盈盛知识产权代理事务 所(普通合伙) 31294
代理人 董琳 陈丽丽
(51)Int .Cl . H01L 21/67(2006 .01) H01L 21/66(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109585346 A (43)申请公布日 2019.04.05
( 54 )发明 名称 晶圆键合装置及晶圆键合方法
2
CN 109585346 A
权 利 要 求 书
2/2 页
盘的方向贯穿所述吸盘的气孔； 分别通过两个所述气孔向两片所述晶圆施加键合压力，键合两片所述晶圆。 13 .根据权利要求12所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述气孔位于所述吸盘的中
心。 14 .根据权利要求12所述的晶圆键合方法，其特征在于，键合两片所述晶圆的具体步骤
还包括： 提供与两个所述吸盘一一对应的两个气源，所述气源与所述晶圆位于所述吸盘的相对
两侧、且与所述气孔连通 ，所述气源与所述气孔之间还具有一阀门 ； 调整所述阀门的开合角度，控制所述气源传输至所述气孔的气体量。
3
CN 109585346 A
说 明 书
1/5 页
晶圆键合装置及晶圆键合方法
技术领域 [0001] 本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆键合装置及晶圆键合方法。
背景技术 [0002] 随着平面型闪存存储器的发展，半导体的生产工艺取得了巨大的进步。但是最近 几年 ，平面型闪存的发展遇到了各种挑战 ：物理极限 、现有显影技术极限以 及存储电 子密度 极限 等。在此背景下 ，为解决 平面闪存遇到的困难以 及追求更低的 单位存储单元的 生产成 本，各种不同的三维(3D)闪存存储器结构应运而生，例如3D NOR(3D或非)闪存和3D NAND (3D与非)闪存。 [0003] 其中，3D NAND存储器以其小体积、大容量为出发点，将储存单元采用三维模式层 层堆叠的高度集成为设计理念，生产出高单位面积存储密度，高效存储单元性能的存储器， 已经成为新兴存储器设计和生产的主流工艺。 [0004] 晶圆键合是半导体制造过程中的一个重要步骤。随着电子元器件向着高密度、小 型化的方向发展，晶圆键合工艺由于可以实现不同晶圆间的电性连接、快速实现工艺层的 堆叠，因而受到了越来越多的关注。 [0005] 但是，现有的晶圆键合工艺由于晶圆键合装置或者键合方法的限制，对准精度较 差，严重影响了晶圆键合的质量。 [0006] 因此，如何改善晶圆键合质量，提高半导体产品的性能，是目前亟待解决的技术问 题。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910002069 .0
(22)申请日 2019 .01 .02
(71)申请人 长江存储科技有限责任公司 地址 430074 湖北省武汉市洪山区东湖开 发区关东科技工业园华光大道18号 7018室
(72)发明人 邢瑞远 丁滔滔 王家文 刘武 刘孟勇 陈国良
( 57 )摘要 本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及
一种晶圆键合装置及晶圆键合方法。所述晶圆键 合装置，包括：量测模块，用于分别获取两片待键 合的晶圆的尺寸；键合模块，连接所述量测模块， 用于键合两片所述晶圆 ，并根据两片所述晶圆的 相对尺寸调整施加于两片晶圆上的键合压力，使 得施加于尺寸较小的晶圆上的键合压力大于施 加于尺寸较大的晶圆上的键合压力。本发明增加 两片待键合的晶圆之间的对准精度，改善键合效 果，提高半导体产品的性能。
权利要求书2页 说明书5页 附图2页
CN 109585346 A
CN 109585346 A
权 利 要 求 书
1/wk.baidu.com 页
1 .一种晶圆键合装置，其特征在于，包括： 量测模块，用于分别获取两片待键合的晶圆的尺寸； 键合模块 ，连接所述量测模块 ，用于键合两片所述晶圆 ，并根据两片所述晶圆的 相对尺 寸调整施加于两片晶圆上的键合压力，使得施加于尺寸较小的晶圆上的键合压力大于施加 于尺寸较大的晶圆上的键合压力。 2 .根据权利要求1所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述量测模块位于一量测腔室 内； 所述键合模块位于与所述量测腔室相互独立的键合腔室内。 3 .根据权利要求1所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述键合模块包括：两个相对设 置的施压单元，所述施压单元用于承载所述晶圆，并向所述晶圆施加键合压力； 控 制单元 ，连接所述量 测模块 和两个所述施压单元 ，用于根据所述量 测模块的 量 测结 果调整两个所述施压单元施加的压力大小。 4 .根据权利要求3所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述施压单元包括：吸盘，用于吸 附所述晶圆，所述吸盘中具有一沿垂直于所述吸盘的方向贯穿所述吸盘的气孔； 气源，与所述晶圆位于所述吸盘的相对两侧，且与所述气孔连通，用于向所述气孔内传 输气体。 5 .根据权利要求4所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述施压单元还包括：阀门，位于 所述气源与所述气孔之间 ，且与所述控制单元连接 ，用于调整所述气源传输至所述气孔内 的气体量。 6 .根据权利要求4所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述气孔位于所述吸盘的中心。 7 .根据权利要求1所述的晶圆键合装置，其特征在于，还包括 清洗模块，与所述量测模块位于晶圆键合装置的同侧，用于清洗待键合的所述晶圆； 等离子体模块 ，与所述清洗模块位于所述晶圆 键合装置的 相对两 侧 ，用于采 用等离子 体激活所述晶圆的键合面。 8 .根据权利要求1所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述尺寸包括晶圆的直径或半 径。 9 .一种晶圆键合方法，其特征在于，包括如下步骤： 分别获取两片待键合的晶圆的尺寸； 键合两片所述晶圆 ，键合过程中根据两片所述晶圆的 相对尺寸调整施加于两片晶圆上 的键合压力，使得施加于尺寸较小的晶圆上的键合压力大于施加于尺寸较大的晶圆上的键 合压力。 10 .根据权利要求9所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述尺寸包括晶圆的直径或者 半径。 11 .根据权利要求9所述的晶圆键合方法，其特征在于，分别获取两片待键合的晶圆的 尺寸之前还包括如下步骤： 采用等离子体激活所述晶圆的键合面。 12 .根据权利要求9所述的晶圆键合方法，其特征在于，键合两片所述晶圆的具体步骤 包括： 分别固定两片所述晶圆于两个相对设置的吸盘表面，所述吸盘中具有沿垂直于所述吸
代理人 董琳 陈丽丽
(51)Int .Cl . H01L 21/67(2006 .01) H01L 21/66(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109585346 A (43)申请公布日 2019.04.05
( 54 )发明 名称 晶圆键合装置及晶圆键合方法
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CN 109585346 A
权 利 要 求 书
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盘的方向贯穿所述吸盘的气孔； 分别通过两个所述气孔向两片所述晶圆施加键合压力，键合两片所述晶圆。 13 .根据权利要求12所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述气孔位于所述吸盘的中
心。 14 .根据权利要求12所述的晶圆键合方法，其特征在于，键合两片所述晶圆的具体步骤
还包括： 提供与两个所述吸盘一一对应的两个气源，所述气源与所述晶圆位于所述吸盘的相对
两侧、且与所述气孔连通 ，所述气源与所述气孔之间还具有一阀门 ； 调整所述阀门的开合角度，控制所述气源传输至所述气孔的气体量。
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CN 109585346 A
说 明 书
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晶圆键合装置及晶圆键合方法
技术领域 [0001] 本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆键合装置及晶圆键合方法。
背景技术 [0002] 随着平面型闪存存储器的发展，半导体的生产工艺取得了巨大的进步。但是最近 几年 ，平面型闪存的发展遇到了各种挑战 ：物理极限 、现有显影技术极限以 及存储电 子密度 极限 等。在此背景下 ，为解决 平面闪存遇到的困难以 及追求更低的 单位存储单元的 生产成 本，各种不同的三维(3D)闪存存储器结构应运而生，例如3D NOR(3D或非)闪存和3D NAND (3D与非)闪存。 [0003] 其中，3D NAND存储器以其小体积、大容量为出发点，将储存单元采用三维模式层 层堆叠的高度集成为设计理念，生产出高单位面积存储密度，高效存储单元性能的存储器， 已经成为新兴存储器设计和生产的主流工艺。 [0004] 晶圆键合是半导体制造过程中的一个重要步骤。随着电子元器件向着高密度、小 型化的方向发展，晶圆键合工艺由于可以实现不同晶圆间的电性连接、快速实现工艺层的 堆叠，因而受到了越来越多的关注。 [0005] 但是，现有的晶圆键合工艺由于晶圆键合装置或者键合方法的限制，对准精度较 差，严重影响了晶圆键合的质量。 [0006] 因此，如何改善晶圆键合质量，提高半导体产品的性能，是目前亟待解决的技术问 题。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910002069 .0
(22)申请日 2019 .01 .02
(71)申请人 长江存储科技有限责任公司 地址 430074 湖北省武汉市洪山区东湖开 发区关东科技工业园华光大道18号 7018室
(72)发明人 邢瑞远 丁滔滔 王家文 刘武 刘孟勇 陈国良
( 57 )摘要 本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及
一种晶圆键合装置及晶圆键合方法。所述晶圆键 合装置，包括：量测模块，用于分别获取两片待键 合的晶圆的尺寸；键合模块，连接所述量测模块， 用于键合两片所述晶圆 ，并根据两片所述晶圆的 相对尺寸调整施加于两片晶圆上的键合压力，使 得施加于尺寸较小的晶圆上的键合压力大于施 加于尺寸较大的晶圆上的键合压力。本发明增加 两片待键合的晶圆之间的对准精度，改善键合效 果，提高半导体产品的性能。
权利要求书2页 说明书5页 附图2页
CN 109585346 A
CN 109585346 A
权 利 要 求 书
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1 .一种晶圆键合装置，其特征在于，包括： 量测模块，用于分别获取两片待键合的晶圆的尺寸； 键合模块 ，连接所述量测模块 ，用于键合两片所述晶圆 ，并根据两片所述晶圆的 相对尺 寸调整施加于两片晶圆上的键合压力，使得施加于尺寸较小的晶圆上的键合压力大于施加 于尺寸较大的晶圆上的键合压力。 2 .根据权利要求1所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述量测模块位于一量测腔室 内； 所述键合模块位于与所述量测腔室相互独立的键合腔室内。 3 .根据权利要求1所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述键合模块包括：两个相对设 置的施压单元，所述施压单元用于承载所述晶圆，并向所述晶圆施加键合压力； 控 制单元 ，连接所述量 测模块 和两个所述施压单元 ，用于根据所述量 测模块的 量 测结 果调整两个所述施压单元施加的压力大小。 4 .根据权利要求3所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述施压单元包括：吸盘，用于吸 附所述晶圆，所述吸盘中具有一沿垂直于所述吸盘的方向贯穿所述吸盘的气孔； 气源，与所述晶圆位于所述吸盘的相对两侧，且与所述气孔连通，用于向所述气孔内传 输气体。 5 .根据权利要求4所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述施压单元还包括：阀门，位于 所述气源与所述气孔之间 ，且与所述控制单元连接 ，用于调整所述气源传输至所述气孔内 的气体量。 6 .根据权利要求4所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述气孔位于所述吸盘的中心。 7 .根据权利要求1所述的晶圆键合装置，其特征在于，还包括 清洗模块，与所述量测模块位于晶圆键合装置的同侧，用于清洗待键合的所述晶圆； 等离子体模块 ，与所述清洗模块位于所述晶圆 键合装置的 相对两 侧 ，用于采 用等离子 体激活所述晶圆的键合面。 8 .根据权利要求1所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述尺寸包括晶圆的直径或半 径。 9 .一种晶圆键合方法，其特征在于，包括如下步骤： 分别获取两片待键合的晶圆的尺寸； 键合两片所述晶圆 ，键合过程中根据两片所述晶圆的 相对尺寸调整施加于两片晶圆上 的键合压力，使得施加于尺寸较小的晶圆上的键合压力大于施加于尺寸较大的晶圆上的键 合压力。 10 .根据权利要求9所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述尺寸包括晶圆的直径或者 半径。 11 .根据权利要求9所述的晶圆键合方法，其特征在于，分别获取两片待键合的晶圆的 尺寸之前还包括如下步骤： 采用等离子体激活所述晶圆的键合面。 12 .根据权利要求9所述的晶圆键合方法，其特征在于，键合两片所述晶圆的具体步骤 包括： 分别固定两片所述晶圆于两个相对设置的吸盘表面，所述吸盘中具有沿垂直于所述吸