[发明专利]一种晶圆级键合方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种晶圆级键合方法。

背景技术

微机电系统（MEMS）是将微机械元件、微型传感器、微型执行器、信号处理与控制电路等集成于一体的微系统，是随着半导体集成电路、微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的。键合技术是将MEMS器件中不同材料的部件永久地连结为一体，生产仅用硅难以制作的新型器件和微型元件的一种技术。键合技术用于MEMS器件的制作、组装和封装，使许多新技术和新应用在MEMS中得以实现。近年来键合技术发展迅速，已成为MEMS器件开发和实用化的关键技术之一。用于MEMS器件的键合技术主要包括四种：直接键合、阳极键合、粘结剂键合和共晶键合。

其中，粘结剂键合工艺因其键合温度低，键合强度高，可用于不同材料间的键合，并且成本低，工艺简单被广泛用于微电子和MEMS封装领域中。通常用来进行粘结剂键合的机台，例如SUSS的晶圆键合机SB6，包括反应腔，反应腔中设有上热板和下热板，分别用于贴合待键合的器件，在键合过程中起到对待键合器件施加键合压力以及进行加热和冷却的作用。苯并环丁烯（benzocyclobutene，简称BCB）是一种目前较常用的晶圆级（wafer level）有机粘结剂，因其具有低的介电常数，出色的热学、化学和力学稳定性、高度的平整化能力、固化温度较低、固化过程中不需要催化剂、没有副产品以及良好的粘结性能，被广泛用于集成电路的重布线以及MEMS器件中的键合工艺中。

通常粘结剂键合工艺步骤包括：上热板和下热板与晶圆贴合的步骤，施加键合压力的步骤，对上热板和下热板进行加热升温的步骤，冷却降温的步骤，卸载键合压力的步骤和晶圆与热板分离的步骤。具体的，将旋涂有粘结剂的晶圆置于反应腔，上热板和下热板贴合晶圆；将反应腔抽真空，施加键合压力；对上热板和下热板同步加热以进行键合；上热板和下热板冷却；以及，卸载键合压力并分离上热板和下热板。一方面，粘结剂对被粘结物体表面的浸润是实现粘结剂键合的前提条件，对物体表面浸润的越充分，键合效果越好，而热板的温度过高则不利于粘结剂充分浸润晶圆的表面。另一方面，粘结剂的粘合性越高键合强度越好，而热板的温度越高则粘合剂的粘合性越理想。然而，现有的粘结剂键合工艺中，对上热板和下热板的加热过程包括四个阶段，在这四个阶段中上热板和下热板温度都相等，这就无法兼顾粘结剂的浸润效果和粘合性。无法得到较好的键合强度和键合效果。

另外，传统工艺在真空条件下进行，由于晶圆本身存在变形，在抽真空的过程中会加大其变形量，对其对准精度产生影响。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种晶圆级键合方法，以提高键合强度和键合效果。

本发明的另一目的在于，解决晶圆变形导致的对准精度低的问题。

为解决上述问题，本发明披露了一种晶圆级键合方法，包括：上热板和下热板与晶圆贴合的步骤，施加键合压力的步骤，对上热板和下热板进行加热升温的步骤，冷却降温步骤，卸载键合压力步骤和晶圆与热板分离的步骤，所述对上热板和下热板进行加热升温的步骤包括：

将上热板温度升到150℃，下热板温度升到100℃，保持10~20分钟;

将下热板温度升到150℃，保持10分钟~20分钟;

将上热板和下热板温度都升到200℃，保持10分钟~20分钟;

将上热板和下热板温度都升到250℃，保持30分钟~60分钟。

可选的，所述施加键合压力的步骤在对上热板和下热板进行加热升温的步骤之前，所述卸载键合压力步骤在冷却降温步骤之后。

可选的，所述键合方法在常压下进行。

可选的，所述键合压力为1000N~2000N。

与现有技术相比，本发明的晶圆级键合方法在上热板和下热板进行加热升温的步骤包括：将上热板温度升到150℃，下热板温度升到100℃，保持10~20分钟;将下热板温度升到150℃，保持10分钟~20分钟;将上热板和下热板温度都升到200℃，保持10分钟~20分钟；将上热板和下热板温度都升到250℃，保持30分钟~60分钟。能兼顾了粘结剂的流动性和粘结性，提高了键合强度和键合效果。

进一步的，所述晶圆级键合方法中，所述键合方法在常压下进行，避免了在抽真空的过程中加大晶圆本身的变形量，消除其对对准精度的影响。

附图说明

图1为本发明实施例的晶圆级键合方法的流程图；

图2~3为本发明实施例的键合过程的示意图。

具体实施方式