[发明专利]用于三维IC互连的衬底对衬底键合装置和方法

权利要求书

1、一种装置，包括：

键合头，其被配置用于抓住包含第一金属衬垫组的第一衬底；

辅助支撑，其被配置用于抓住包含第二金属衬垫组的第二衬底；

对准器，其被配置用于将所述第一金属衬垫组与第二金属衬垫组对准，从而形成对准的金属衬垫组；

还原模件，其被配置用于容纳所述对准的金属衬垫组，且其中所述还原模件被配置用于接收还原性气体；

变换器，其被配置用于提供对所述对准的金属衬垫组的重复的相关运动。

2、如权利要求1所述的装置，其中还包括：

水平器，其被配置为将所述第一衬底相对于所述第二衬底水平，其中优选地，所述水平器被配置为在所述对准的金属衬垫组上施加约0-100psi之间的压力。

3、如权利要求1所述的装置，其中，所述键合头和/或所述辅助支撑被配置为对所述对准的金属衬垫组加热，所述加热温度小于或等于400℃。

4、如权利要求1所述的装置，其中，所述重复的相关运动为超声运动，所述超声运动被施加在所述键合头和所述辅助支撑中的一个，或在所述键合头和所述辅助支撑两个上均应用。

5、如权利要求1所述的装置，其中，在键合期间所述第一衬底和所述第二衬底为所述还原模件完全容纳，其中优选地，所述还原性气体从由N2+H2、Ar+H2、He+H2、H2、HCOOH组成的组中选择。

6、如权利要求1所述的装置，其中，所述键合头被配置为抓住半导体晶片、半导体晶片的一部份、或管芯作为所述第一衬底，且其中所述辅助支撑被配置以抓住半导体晶片、半导体晶片的一部份、或管芯作为所述第二衬底。

7、如权利要求1所述的装置，其中，所述还原模件被配置为得到1-3torr的真空条件。

8、如权利要求1所述的装置，其中，所得到的键合的第一金属衬垫和第二金属衬垫的两个衬底之间的间隙小于约5μm。

9、一种三维互连键合的方法，该方法包括：

将具有第一键合衬垫组的第一衬底与具有第二键合衬垫组的第二衬底对准，从而形成对准的键合衬垫；

将所述第一键合衬垫组与所述第二键合衬垫组连接；和

在所述第一键合衬垫组和所述第二键合衬垫组之间施加重复的相关运动以形成键合。

10、如权利要求9所述的方法，其中还包括：

将所述第一衬底相对于所述第二衬底水平。

11、如权利要求9所述的方法，其中，施加在所述对准的金属衬垫组上的压力小于100psi。

12、如权利要求9所述的方法，其中还包括：

为所述还原模件提供真空环境，其中优选地，所述还原性气体从由N2+H2、Ar+H2、He+H2、H2、HCOOH组成的组中选择。

13、如权利要求9所述的方法，其中还包括：

为所述对准的键合衬底施加不超过400℃的温度。

14、如权利要求9所述的方法，其中，所述重复的相关运动为超声运动，所述超声运动被应用在所述键合头和所述辅助支撑中的一个上，或在所述键合头和所述辅助支撑两个上均应用，且其中，所得到的键合的衬底包括至少一低k值层。

15、如权利要求9所述的方法，其中，所述第一衬底和所述第二衬底之间最终的间隙基本小于5μm。