用于臨時(shí)接合超薄晶片的方法和裝置制造方法
【專利摘要】一種用于臨時(shí)接合第一晶片和第二晶片的方法，包括將第一粘合劑層涂覆在第一晶片的第一表面上，然后固化的第一粘合劑層。接著，將第二粘合劑層涂覆在第二晶片的第一表面上。接著，將第一晶片插入接合器模組內(nèi)并由一個(gè)上卡盤組件保持住第一晶片，使帶有固化的第一粘合劑層的第一表面朝下。接著，將第二晶片插入接合器模組內(nèi)并放置在一個(gè)下卡盤組件上，使第二粘合劑層面朝上并與第一粘合劑層相對(duì)。接著，向上移動(dòng)下卡盤組件，使第二粘合劑層與固化的第一粘合劑層相接觸，然后固化第二粘合劑層。
【專利說明】用于臨時(shí)接合超薄晶片的方法和裝置
[0001] 相關(guān)同時(shí)在審申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2012年3月16日提出的申請(qǐng)?zhí)枮?1/611，627、名稱為"用于臨時(shí)接 合超薄晶片的方法和裝置"的美國臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益，該申請(qǐng)的內(nèi)容通過引用納入本申請(qǐng)中。
[0003] 本申請(qǐng)是2010年4月15日提出的申請(qǐng)?zhí)枮?2/760, 973、名稱為"熱滑動(dòng)剝離臨 時(shí)接合的半導(dǎo)體晶片的裝置"的美國部分繼續(xù)申請(qǐng)，該申請(qǐng)經(jīng)過一并轉(zhuǎn)讓，且其內(nèi)容通過引 用明確地納入到本申請(qǐng)中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004] 本發(fā)明涉及一種用于臨時(shí)接合超薄晶片的方法和裝置，更特別地涉及包括雙涂覆 和雙固化工序的臨時(shí)晶片接合。

【背景技術(shù)】
[0005] -些半導(dǎo)體晶片工藝包括晶片的薄化步驟。在一些應(yīng)用中，為了制造集成電路 (1C)設(shè)備，晶片被減薄至小于100微米的厚度。薄晶片具有使制造出的1C設(shè)備具有更高的 散熱性和更佳的電氣運(yùn)行特性。在一個(gè)例子中，GaAs晶片被減薄至25 μ m，以便制造散熱性 更好的功率互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS)設(shè)備。晶片減薄也有助于降低設(shè)備的電容，且有 助于增加其阻抗，這兩者均導(dǎo)致所制造設(shè)備整體尺寸的降低。在其他應(yīng)用中，晶片薄化用于 3D集成接合并用于通過晶片孔進(jìn)行制造。
[0006] 晶片減薄通常通過背面研磨和/或化學(xué)機(jī)械拋光（CMP)完成。CMP包括在研磨液 漿的存在下使晶片的表面與硬質(zhì)平坦的旋轉(zhuǎn)水平盤片接觸。液漿通常含有研磨粉（例如金 剛石或碳化硅）以及化學(xué)蝕刻劑（例如氨水、氟化物、或其組合）。磨料使基片變薄，而蝕刻 劑則將基片表面在亞微米的水平上進(jìn)行拋光。晶片一直保持與磨料接觸，直至一定數(shù)量基 片達(dá)到目標(biāo)厚度而被移走。
[0007] 對(duì)于厚度大于200 μ m的晶片，用固定裝置將晶片保持在原位，固定裝置利用真空 卡盤或其他機(jī)械附著手段。但是，對(duì)于厚度小于200 μ m的晶片，尤其是厚度小于100 μ m的 晶片，機(jī)械方法保持住晶片變得越來越困難，并在減薄期間維持對(duì)晶片平面度和完整性的 控制也越來越困難。在這些情形下，在CMP過程中晶片產(chǎn)生微小裂紋或破碎實(shí)際上是常見 的。
[0008] 減薄期間晶片機(jī)械固定的一個(gè)替換方法是將設(shè)備晶片（即晶片擬加工成的設(shè)備） 的第一表面貼到載體晶片上，然后將暴露的相對(duì)的設(shè)備晶片表面減薄。載體晶片與設(shè)備晶 片之間的接合是臨時(shí)的，并且一旦減薄和任何其他加工步驟完成即撤除接合。
[0009] 人們已經(jīng)提出一些臨時(shí)接合技術(shù)，包括使用熱固化的粘合劑化合物。在這些基于 粘合劑的臨時(shí)接合技術(shù)中，潤濕的厚粘合劑層涂覆到設(shè)備晶片表面上，使得粘合劑層覆蓋 住設(shè)備晶片表面所有的結(jié)構(gòu)，包括焊接點(diǎn)、連接器和集成電路（1C)設(shè)備。潤濕粘合劑層具 有在25?150 μ m范圍內(nèi)的典型厚度。然后，使?jié)櫇裾澈蟿优c載體晶片表面接觸，之后固 化粘合劑層，從而使設(shè)備晶片接合到載體晶片上。如前面提到的一樣，接合是臨時(shí)的，并且 處理工序完成后，可以通過用化學(xué)品、熱或輻射來溶解粘合劑層，取消接合。
[0010] 這種工藝的問題之一是：厚粘合劑層引起晶片表面平面度的總厚度變化（TTV) 大。TTV的影響主要來自于接合后熱固化工序。特別地，接合后粘合劑層的厚度與TTV誤差 大小直接相關(guān)。此外，厚的潤濕粘合劑層增加了晶片接合步驟粘合期間以未固化的狀態(tài)從 側(cè)面"擠出"的風(fēng)險(xiǎn)。因此，最好減少用于減薄晶片臨時(shí)接合的粘合劑層的厚度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明涉及一種用于臨時(shí)接合和制造超薄晶片的方法和裝置，特別地涉及包括雙 涂覆和雙固化工藝的臨時(shí)晶片接合方法。
[0012] 一般地，按照本發(fā)明的一個(gè)方面突出了用于臨時(shí)接合兩個(gè)晶片表面的的方法，包 括下列步驟。首先，提供包括彼此相對(duì)的第一表面和第二表面的第一晶片；其次，提供包括 彼此相對(duì)的第一表面和第二表面的第二晶片；接著，將第一粘合劑層涂在第一晶片的第一 表面上；接著，將第一粘合劑層固化，從而產(chǎn)生固化的第一粘合劑層；接著，將第二粘合劑 層涂在第二晶片的第一表面上；接著，提供包括一個(gè)上卡盤組件和一個(gè)下卡盤組件的接合 器模組，所述下卡盤組件設(shè)置在下方并與上卡盤組件相對(duì)。接著，將第一晶片插入接合器模 組內(nèi)，通過上卡盤組件保持住第一晶片，以使帶有固化的第一粘合劑層的第一晶片的第一 表面朝下。接著，將第二晶片插入接合器模組中，并將第二晶片放在下卡盤組件上，以使第 二粘合劑層面朝上并與第一粘合劑層相對(duì)。接著，向上移動(dòng)下卡盤組件，使第二粘合劑層與 固化的第一粘合劑層接觸，然后將第二粘合劑層固化，從而在第一晶片與第二晶片之間形 成臨時(shí)接合。
[0013] 本發(fā)明該方面的實(shí)施可以包括一個(gè)或多個(gè)以下特征。第二粘合劑層通過使一塊熱 板與第二晶片的第二表面相互接觸而固化。第一粘合劑層通過旋轉(zhuǎn)涂覆施加在第一晶片的 第一表面上。第一粘合劑層包括娃酮彈性體.第一粘合劑層和第二粘合劑層的固化是在固 化溫度范圍是80°C?160°C的范圍內(nèi)發(fā)生，時(shí)間范圍是1?15分鐘。上卡盤組件和下卡盤 組件分別包括小作用力的上卡盤和下卡盤，首先通過對(duì)接合器模組進(jìn)行抽真空然后通過充 氣使接合器模組回復(fù)至大氣壓，使第二粘合劑層與固化的第一粘合劑層相接觸。該方法進(jìn) 一步包括將臨時(shí)接合的第一晶片和第二晶片固化的工序。臨時(shí)接合的第一晶片和第二晶片 的固化操作在120°C?220°C的固化溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，固化時(shí)間范圍為1?15分鐘。該方 法還進(jìn)一步包括將第一晶片的第二表面減薄并將減薄后第一晶片從第二晶片剝離的工序。
[0014] 一般地，另一方面，本發(fā)明突出一種用于臨時(shí)接合兩個(gè)晶片表面的裝置，包括第一 涂覆室、第二涂覆室、一個(gè)固化室和一個(gè)接合器模組。第一涂覆室設(shè)置用于將第一粘合劑層 涂覆在第一晶片的第一表面上。第二涂覆室設(shè)置用于將第二粘合劑層涂覆在第二晶片的第 一表面上。固化室設(shè)置成用于固化第一晶片的第一粘合劑層。接合器模組包括一個(gè)上卡盤 組件和一個(gè)設(shè)置在下方并與所述上卡盤組件相對(duì)的下卡盤組件。上卡盤組件設(shè)置用于保持 住第一晶片，使帶有固化的第一粘合劑層的第一晶片的第一表面朝下。下卡盤組件設(shè)置用 于保持住第二晶片，使第二粘合劑層面朝上并與固化的第一粘合劑層相對(duì)。下卡盤組件設(shè) 置用于向上運(yùn)動(dòng)，從而使第二粘合劑層與固化的第一粘合劑層接觸。固化室進(jìn)一步設(shè)置成 用于通過使熱板與第二晶片的第二表面接觸而固化第二粘合劑層，從而形成第一晶片與第 二晶片之間的臨時(shí)接合。上卡盤組件和下卡盤組件分別包括小作用力的上卡盤和下卡盤， 首先通過對(duì)接合器模組進(jìn)行抽真空，然后通過充氣使接合器模組回復(fù)至大氣壓而使第二粘 合劑層與固化的第一粘合劑層相接觸。
[0015] 一般地，另一方面，本發(fā)明突出一種用于臨時(shí)接合兩個(gè)晶片表面的方法，該方法包 括如下步驟。提供第一晶片，所述第一晶片包括彼此相對(duì)的第一表面和第二表面；提供第二 晶片，所述第二晶片包括彼此相對(duì)的第一表面和第二表面；將第一粘合劑層涂覆在第一晶 片的第一表面上；接著固化第一粘合劑層，由此產(chǎn)生固化的第一粘合劑層；接著，將第二粘 合劑層涂覆在已固化的第一粘合劑層上；提供一個(gè)接合器模組，所述接合器模組包括一個(gè) 上卡盤組件和一個(gè)設(shè)置在下方并與上卡盤組件相對(duì)的下卡盤組件。將第一晶片插入接合器 模組并由上卡盤組件保持住第一晶片，使帶有固化的第一粘合劑層和第二粘合劑層的第一 表面面朝下。接著，將第二晶片插入接合器模組內(nèi)并將第二晶片放在下卡盤組件上，使第二 晶片的第一表面朝上并與第二粘合劑層相對(duì)。接著，向上移動(dòng)下卡盤組件，使第二晶片的第 一表面與第二粘合劑層接觸，然后固化第二粘合劑層，從而形成第一晶片與第二晶片之間 的臨時(shí)接合。
[0016] -般地，另一方面，本發(fā)明突出一種用于臨時(shí)接合兩個(gè)晶片表面的裝置，所述裝置 包括第一涂覆室、一固化室、第二涂覆室和一接合器模組。第一涂覆室設(shè)置用于將第一粘 合劑層涂覆在第一晶片的第一表面上。固化室設(shè)置用于固化第一晶片的第一粘合劑層，從 而生成第一固化粘合劑層。第二涂覆室設(shè)置用于將第二粘合劑層涂覆在第一固化粘合劑層 上。接合器模組包括一個(gè)上卡盤組件和一個(gè)設(shè)置在下方并與上卡盤組件相對(duì)的下卡盤組 件。上卡盤組件設(shè)置用于保持住第一晶片，使帶有固化的第一粘合劑層和第二粘合劑層的 第一晶片的第一表面朝下。下卡盤組件設(shè)置用于保持住第二晶片，使第二粘合劑層的第一 表面朝上并與第二粘合劑層相對(duì)。下卡盤組件設(shè)置成可向上運(yùn)動(dòng)，從而使第二晶片的第一 表面與第二粘合劑層相接觸。固化室進(jìn)一步設(shè)置用于固化第二粘合劑層，從而形成第一晶 片與第二晶片之間的臨時(shí)接合。
[0017] 一般地，另一方面，本發(fā)明突出一種用于臨時(shí)接合兩個(gè)晶片表面的方法，該方法包 括如下步驟。提供第一晶片，所述第一晶片包括彼此相對(duì)的第一表面和第二表面；提供第二 晶片，所述第二晶片包括彼此相對(duì)的第一表面和第二表面；將第一粘合劑層涂覆在第一晶 片的第一表面上；接著，將第一粘合劑層固化，從而生產(chǎn)固化的第一粘合劑層；接著，將第 二粘合劑層涂在第二晶片的第一表面上；提供一個(gè)接合器模組，所述接合器模組包括一個(gè) 上卡盤組件和一個(gè)設(shè)置在下方并與上卡盤組件相對(duì)的下卡盤組件。接著，將第一晶片插入 接合器模組內(nèi)，并將第一晶片放置在下卡盤組件上，使具有固化的第一粘合劑層的第一表 面朝上。接著，將第二晶片插入接合器模組內(nèi)并通過上卡盤組件保持住第二晶片，使第二粘 合劑層朝下并與第一粘合劑層相對(duì)。接著，向上移動(dòng)下卡盤組件，使第一粘合劑層與第二粘 合劑層相接觸。最后，固化第二粘合劑層，從而形成第一晶片與第二晶片之間的臨時(shí)接合。
[0018] -般地，另一方面，本發(fā)明突出一種用于臨時(shí)接合兩個(gè)晶片表面的方法，該方法包 括如下步驟。提供第一晶片，所述第一晶片包括彼此相對(duì)的第一表面和第二表面；提供第二 晶片，所述第二晶片包括彼此相對(duì)的第一表面和第二表面；將第一粘合劑層涂覆在第一晶 片的第一表面上；接著，將第一粘合劑層固化，從而生成固化的第一粘合劑層；接著，將第 二粘合劑層涂覆在第二晶片的第一表面上；接著，使第一粘合劑層與第二粘合劑層相接觸。 最后，將第二粘合劑層固化，從而形成第一晶片與第二晶片之間的臨時(shí)接合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 參照附圖，圖中貫穿幾個(gè)視圖中的相同數(shù)字表示相同的部件：
[0020] 圖1A是臨時(shí)晶片接合工藝和剝離工藝第一實(shí)施例的示意圖；
[0021] 圖1B是臨時(shí)晶片接合工藝和剝離工藝第二實(shí)施例的示意圖；
[0022] 圖2描述接合器的橫截面示意圖以及用于執(zhí)行圖1A和圖1B所述的臨時(shí)晶片接合 工藝的工藝步驟列表。
[0023] 圖3描述圖1A的激光剝離步驟的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；
[0024] 圖4描述圖1A和圖1B中機(jī)械剝離步驟示意圖性橫截面?zhèn)纫晥D；
[0025] 圖5是圖1A和圖1B中去膠帶工序的示意圖；
[0026] 圖6A和6B是根據(jù)本發(fā)明的雙涂覆和雙固化臨時(shí)接合工藝的示意圖；
[0027] 圖7描述根據(jù)本發(fā)明的雙涂覆和雙固化臨時(shí)接合工藝得到的接合后TTV結(jié)果；以 及
[0028] 圖8是根據(jù)本發(fā)明的雙涂覆和雙固化臨時(shí)接合系統(tǒng)的總體框圖；

【具體實(shí)施方式】
[0029] 參照附圖1A，臨時(shí)接合工藝80a包括以下步驟。首先，設(shè)備晶片的表面20涂覆有 粘合劑層23(82)。在一個(gè)實(shí)施例中，粘合劑層23是由美國明尼蘇達(dá)州（MN，USA)的3M公 司生產(chǎn)的紫外可固化粘合劑LC3200?。然后，將粘合劑包覆的設(shè)備晶片翻轉(zhuǎn)過來（84)。接 著，光吸收釋放層33經(jīng)旋轉(zhuǎn)包覆在載體晶片30(86)的表面30a上。在一個(gè)實(shí)施例中，光吸 收釋放層33是由美國明尼蘇達(dá)州（MN)的3M公司生產(chǎn)的LC4000。接著，將翻轉(zhuǎn)后的設(shè)備晶 片20與載體晶片30對(duì)準(zhǔn)，使具有粘合劑層23的設(shè)備晶片的表面20a與具有光吸收釋放層 33的載體晶片30的表面30a相對(duì)。使這兩個(gè)表面20a和30a相接觸，然后粘合劑層23采 用紫外線（87)進(jìn)行固化。這兩個(gè)晶片在臨時(shí)接合器410中接合，如圖2所示。這種接合是 光吸收釋放層33與粘合劑層23之間的臨時(shí)接合，并在0. lmbar真空和所施加的低接合力 下形成。
[0030] 參照附圖2,具有激光吸收釋放層LTHC層33的載體晶片30放置在上卡盤412上， 并由緊固銷413保持在原位。接著，設(shè)備晶片20放置在下卡盤414上，使粘合劑層23朝上。 接著，將晶片20和30對(duì)準(zhǔn)，將腔室抽真空，帶有載體晶片30的上卡盤412降落到設(shè)備晶片 20上。施加一個(gè)小的作用力，以便形成釋放層33與粘合劑層23之間的接合。接著，將接合 后的堆疊晶片10卸下，采用紫外線固化粘合劑。在另一個(gè)實(shí)施例中，載體晶片30放置在下 卡盤414上，設(shè)備晶片20放置在上卡盤412上。在其他實(shí)施例中，粘合劑層通過將晶片與 熱板或通過熱輻射進(jìn)行熱固化。
[0031] 接著，臨時(shí)接合的堆疊晶片10放置在CMP室內(nèi)，設(shè)備晶片的背面通過CMP進(jìn)行減 薄。經(jīng)減薄工藝后，堆疊晶片10通過剝離工藝80b進(jìn)行剝離。
[0032] 參照附圖1A，剝離工藝80b包括以下步驟。將接合的堆疊晶片10固定在切割框 架25(56)上，載體晶片30采用YAG激光束進(jìn)行照射，如圖3所示。激光束促使堆疊晶片沿 著釋放層33 (57)分離，分離后的載體晶片30通過將邊緣31推開，以機(jī)械方法從設(shè)備晶片 20(58)上提起移走，如圖4所示。激光剝離工藝是一種低應(yīng)力工藝，該工藝不使用化學(xué)物 質(zhì)，并且是在室溫下進(jìn)行的。機(jī)械剝離工藝采用很小的作用力。分離后，載體經(jīng)回收、清洗 并再次利用。機(jī)械剝離操作在一項(xiàng)名稱為"機(jī)械剝離臨時(shí)接合的半導(dǎo)體晶片的裝置"的同時(shí) 在審的申請(qǐng)12/761，014中已經(jīng)描述，其內(nèi)容通過援引納入本申請(qǐng)中。然后，粘合劑層23從 設(shè)備晶片表面20a(59)上剝除，而經(jīng)減薄的設(shè)備晶片20仍然由切割框架25支撐。參照附 圖5,去膠帶所用膠帶155貼在暴露的粘合劑層23頂部上。在一個(gè)實(shí)施例中，去膠帶所用膠 帶155是由3M公司生產(chǎn)的3305膠帶。3305膠帶是一種透明的聚酯薄膜膠帶，具有超粘力 的橡膠粘合劑，專門設(shè)計(jì)用來撕除硅背磨膠帶。去膠帶所用膠帶155被按壓并貼附到粘合 劑層23上，當(dāng)膠帶155被剝離時(shí)，粘合劑層23也被從設(shè)備晶片20的表面20a上剝離。化 學(xué)清潔可以用于從設(shè)備晶片表面20a上除去任何殘留的粘合劑殘余物。但是，采用去除膠 帶工藝150除去粘合劑層23后設(shè)備晶片20上粘合劑殘余物水平是很低的，通常不需要進(jìn) 行剝離后的清潔工作。采用去除膠帶工藝除去粘合劑層對(duì)減薄后的晶片產(chǎn)生的應(yīng)力很小， 并且能與低介電常數(shù)絕緣體兼容。
[0033] 參照附圖1B，在另一個(gè)實(shí)施例中，臨時(shí)接合工藝80c包括以下步驟。首先，設(shè)備 晶片20包覆一層很薄的前體層21，所述前體層隨后通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積工藝 (PECVD)轉(zhuǎn)變?yōu)?釋放層"21a。完成后的"釋放層21"的總厚度大約為100nm。低至約10W 的等離子體能量使晶片保持在溫室下。通過改變等離子體的參數(shù)，可以改變釋放層21的粘 合力。在接下來的步驟中，載體晶片30通過旋轉(zhuǎn)涂覆一層更厚的彈性體層23,以覆蓋設(shè)備 晶片所有的形貌邊界。在一個(gè)包覆步驟中，可以實(shí)現(xiàn)層厚在約60μπι?200μπι內(nèi)。彈性體 是一種液態(tài)、高粘性材料。接合和并固化后的彈性體的機(jī)械特性使研磨輪也能夠從晶片邊 緣外側(cè)對(duì)彈性體進(jìn)行背面研磨。在下一步中，設(shè)備晶片20采用上述小作用力接合工藝接合 至載體晶片30上。兩個(gè)樣品以中心對(duì)中心的對(duì)齊位置放置在接合室410內(nèi)，彼此相隔約 10mm。設(shè)備晶片20包覆有厚度約為100nm的很薄的釋放層21，載體晶片30包覆有更厚的 彈性體23 (大約100 μ m)。在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，彈性體23仍然是液態(tài)的，在載體晶片的外邊緣 處形成一個(gè)約10 μ m的封邊。將接合室410抽真空后，使兩個(gè)晶片20和30相接觸，上方的 設(shè)備晶片20首先在封邊頂部觸碰到載體晶片30上的彈性體23,從而將兩個(gè)樣品之間的內(nèi) 腔密封。通過向接合室充氣，兩個(gè)樣品僅被接合室410內(nèi)的大氣壓壓在一起，而不需要任何 觸碰晶片的機(jī)械作用力。接著，接合后堆疊晶片10通過CMP減薄，然后減薄后的設(shè)備晶片 20從載體晶片30上剝離。在這種情形下，剝離以真正的機(jī)械方法完成。堆疊晶片10被固 定到切割膠帶上，所述切割膠帶被保持在切割框架，減薄后的晶片一側(cè)粘貼到膠帶上。用一 張平整的多孔板，固定到膠帶上的減薄晶片被真空向下吸住。這種組裝使易受損的減薄晶 片保持在固定、平坦且非常穩(wěn)定的位置。借助于輕度柔韌、柔軟可彎曲的真空卡盤，載體晶 片30能夠通過將其從一側(cè)提升而脫離，如圖1B所示。
[0034] 如前面提及，這些臨時(shí)接合工藝80a、80c存在的問題之一是粘合劑層23厚（范圍 為25?150 μ m)，這就導(dǎo)致設(shè)備晶片表面平面度的總厚度變化（TTV)大。主要的TTV影響 來自于結(jié)合后的固化工序。實(shí)際上，結(jié)合后粘合劑層的厚度與TTV誤差大小相關(guān)。此外，厚 的濕粘合劑層增加了在晶片連接步驟（84)期間以未固化的狀態(tài)從側(cè)面"擠出"的風(fēng)險(xiǎn)。通 過應(yīng)用包括雙涂覆步驟和雙固化步驟在內(nèi)的工藝，本發(fā)明解決了這些問題。
[0035] 參照附圖6A，本發(fā)明的雙涂覆/雙固化工藝300包括如下步驟。在第一涂覆步驟 310中，設(shè)備晶片20經(jīng)旋轉(zhuǎn)涂覆濕粘合劑層23a，使焊點(diǎn)20a被覆蓋住，如圖6A所示。如 上所述，設(shè)備晶片20也可以包括一層釋放層21。在一個(gè)實(shí)施例中，焊點(diǎn)20a具有80μπι的 高度62,粘合劑層23a被沉積，使焊點(diǎn)上的粘合劑層的厚度約為25 μ m。在隨后的第一固化 步驟330中，設(shè)備晶片20上的濕粘合劑層23a被固化，從而得到一層總厚度為105 μ m(64) 的固化粘合劑層23a。在一個(gè)實(shí)施例中，固化溫度為120°C，第一固化步驟330的固化時(shí)間 為10分鐘。在第二涂覆步驟320中，載體晶片30經(jīng)旋轉(zhuǎn)涂覆薄的濕粘合劑層23b。在一個(gè) 實(shí)施例中，濕粘合劑層23b的厚度65為25 μ m。濕粘合劑層23b的厚度可以進(jìn)一步通過改 變涂覆工藝的參數(shù)或涂層組分來降低。在下一步驟340中，帶有固化的粘合劑層23a的設(shè) 備晶片20放置在接合器410內(nèi)，使設(shè)備晶片由上卡盤412保持住，然后帶有濕粘合劑層23b 的載體晶片30放置在下卡盤414上，以使?jié)裾澈蟿?3b與固化的粘合劑層23a相對(duì)，如 圖6A和圖6B所示。如上所述，上卡盤412和下卡盤414均為小作用力卡盤。接合室410用 泵抽氣至lOmbar的水平。接著，下卡盤414沿方向415向上移動(dòng)，使兩個(gè)粘合劑層23a和 23b彼此相接觸，以形成結(jié)合的堆疊晶片10 (350)，如圖6B所示。然后，接合室410放氣，升 至大氣壓，然后，移走結(jié)合的堆疊晶片10。在下一步驟360中，結(jié)合的堆疊晶片10被放置在 固化室406內(nèi)（在圖6B和圖8中示出），以便發(fā)生第二固化步驟。在第二固化步驟360中， 使熱板416與載體晶片30的背面接觸，濕粘合劑層23b被固化，從而導(dǎo)致載體晶片30臨時(shí) 接合至設(shè)備晶片20。在一個(gè)實(shí)施例中，該第二固化步驟的固化溫度也是120°C，固化時(shí)間約 為15分鐘。還應(yīng)用了最終固化步驟（未示出），以確保所有粘合劑層23a、23b得以完全固 化。最終固化溫度為190°C，時(shí)間為10分鐘。如上所述，在接下來的步驟中，接合后的堆疊 晶片10通過CMP減薄，然后減薄后的設(shè)備晶片20從載體晶片30上剝離。
[0036] 在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備晶片20的厚度為775μπι(不帶焊點(diǎn)），焊點(diǎn)的高度為 80 μ m。載體晶片30是厚度為755 μ m的空白硅晶片或者厚度為600 μ m的玻璃晶片。粘合 劑是由德國慕尼黑Thin Materials股份公司供應(yīng)的硅酮彈性體TMAT3. 2。臨時(shí)接合儀器 410是由德國加爾興蘇斯微技術(shù)公司（Suss Microtec)供應(yīng)的接合器XBS300。表面計(jì)量由 一體化的XBS300激光移位厚度測量提供或者通過Foothill Instruments儀器公司供應(yīng)的 用于測量空白晶片上的涂層均一度的表面計(jì)量儀提供。圖7描述典型的接合后TTV結(jié)果。
[0037] 在其他的實(shí)施例中，濕粘合劑層23b被涂覆在固化粘合劑層23a上，而不是涂覆在 載體晶片30上。在所有情形下，均不得觀察到任何接合后的晶片對(duì)上出現(xiàn)粘合劑擠出的現(xiàn) 象。可以使用多個(gè)涂覆模組402、404、408,以提高該工藝的產(chǎn)量，如圖8所示。
[0038] 對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施例作了說明。但是，將理解的是，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范 圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明做出各種改進(jìn)。因此，其他實(shí)施例也在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于臨時(shí)接合兩個(gè)晶片表面的方法，包括：提供第一晶片，所述第一晶片包括 彼此相對(duì)的第一晶片表面和第二晶片表面；提供第二晶片，所述第二晶片包括彼此相對(duì)的 第一晶片表面和第二晶片表面；將第一粘合劑層涂覆在所述第一晶片的第一表面上；將所 述第一粘合劑層固化，從而生成固化的第一粘合劑層；將第二粘合劑層涂覆在第二晶片的 第一表面上；提供一個(gè)接合器模組，所述接合器模組包括一個(gè)上卡盤組件和一個(gè)設(shè)置在下 方并與上卡盤組件相對(duì)的下卡盤組件；將所述第一晶片插入接合器模組內(nèi)并由所述上卡盤 組件保持住第一晶片，使得帶有固化的第一粘合劑層的第一表面朝下；將所述第二晶片插 入所述接合器模組內(nèi)并將所述第二晶片放置在所述下卡盤組件上，使得所述第二粘合劑層 面朝上并與所述第一粘合劑層相對(duì)；向上移動(dòng)所述下卡盤組件，并使所述第二粘合劑層與 所述固化的第一粘合劑層相接觸；以及將所述第二粘合劑層固化，從而形成所述第一晶片 與所述第二晶片之間的臨時(shí)接合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二粘合劑層通過使一塊熱板與第二晶片的 第二表面接觸來固化。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一粘合劑層和所述第二粘合劑層通過紫外 (UV)固化工藝、熱固化工藝、壓力固化工藝、催化固化工藝、化學(xué)固化工藝或時(shí)間誘導(dǎo)固化 工藝中的至少一種進(jìn)行固化。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一粘合劑層通過旋轉(zhuǎn)涂覆施加在第一晶片 的第一表面上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一粘合劑層包括硅酮彈性體。
6. 根據(jù)要得要求1所述的方法，其中第一粘合劑層和第二粘合劑層固化的溫度范圍是 80°C?160°C，時(shí)間范圍是1?15分鐘。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述上卡盤組件和所述下卡盤組件分別包括小作 用力的上卡盤和下卡盤，并且所述第二粘合劑層通過首先對(duì)接合器模組抽真空，然后通過 充氣使接合器模組回復(fù)至大氣壓而使所述第二粘合劑層與所述固化的第一粘合劑層相接 觸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括將臨時(shí)接合的所述第一晶片和所 述第二晶片進(jìn)行固化的工序。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中臨時(shí)接合的所述第一晶片和所述第二晶片的固化 的溫度范圍是120°C?220°C，固化時(shí)間范圍是1?15分鐘。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將所述第一晶片的第二表面減薄并將減 薄后第一晶片從第二晶片上剝離的工序。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一粘合劑層的厚度小于110 μ m，其中所述 第二粘合劑層的厚度小于30 μ m。
12. -種用于臨時(shí)接合兩個(gè)晶片表面的裝置，包括：設(shè)置用于將第一粘合劑層涂覆在 第一晶片的第一表面上的一第一涂覆室；設(shè)置用于將第二粘合劑層涂覆在第二晶片的第一 表面上的一第二涂覆室；設(shè)置成用于固化第一晶片的第一粘合劑層的一固化室；一個(gè)接合 器模組，所述接合器模組包括一個(gè)上卡盤組件和一個(gè)設(shè)置在下方并與上卡盤組件相對(duì)的下 卡盤組件；其中所述上卡盤組件設(shè)置用于保持住所述第一晶片，使得帶有固化的第一粘合 劑層的第一表面朝下；其中，所述下卡盤組件設(shè)置用于保持住所述第二晶片，使得所述第二 粘合劑層面朝上并與所述固化的第一粘合劑層相對(duì)；其中，所述下卡盤組件設(shè)置用于向上 移動(dòng)，從而使所述第二粘合劑層與所述固化的第一粘合劑層相接觸；以及其中，所述固化室 進(jìn)一步設(shè)置用于固化所述第二粘合劑層，從而形成所述第一晶片與所述第二晶片之間的臨 時(shí)接合。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述固化室設(shè)置用于通過使一塊熱板與所述第 二晶片的第二表面接觸而將所述第二粘合劑層固化。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述固化室設(shè)置用于通過紫外（UV)固化工藝、 熱固化工藝、壓力固化工藝、催化固化工藝、化學(xué)固化工藝或時(shí)間誘導(dǎo)固化工藝中的至少一 種對(duì)所述第一粘合劑層和所述第二粘合劑層進(jìn)行固化。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述上卡盤組件和所述下卡盤組件分別包括小 作用力的上卡盤和下卡盤，并且第二粘合劑層通過首先對(duì)接合器模組抽真空，然后通過充 氣使接合器模組回復(fù)至大氣壓而使第二粘合劑層與所述固化的第一粘合劑層相接觸。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述第一粘合劑層通過旋轉(zhuǎn)涂覆施加在所述第 一晶片的第一表面上。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述第一粘合劑層包括硅酮彈性體。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中第一粘合劑層和第二粘合劑層固化的溫度范圍 是80°C?160°C，固化時(shí)間范圍是1?15分鐘。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述固化室進(jìn)一步設(shè)置用于固化臨時(shí)接合的第 一晶片和第二晶片。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中臨時(shí)接合的所述第一晶片和所述第二晶片固化 的溫度范圍是120°C?220°C，固化時(shí)間范圍是1?15分鐘。
21. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述第一粘合劑層的厚度小于110 μ m，并且其 中所述第二粘合劑層的厚度小于30 μ m。
22. -種用于臨時(shí)接合兩個(gè)晶片表面的方法，包括：提供第一晶片，所述第一晶片包括 彼此相對(duì)的第一晶片表面和第二晶片表面；提供第二晶片，所述第二晶片包括彼此相對(duì)的 第一晶片表面和第二晶片表面；將第一粘合劑層涂覆在所述第一晶片的第一表面上；將第 一粘合劑層固化，從而生成固化的第一粘合劑層；將第二粘合劑層涂覆在所述固化的第一 粘合劑層上；提供一個(gè)接合器模組，包括一個(gè)上卡盤組件和一個(gè)安裝在下部且與上卡盤組 件相對(duì)的下卡盤組件；將所述第一晶片插入接合器模組內(nèi)并由所述上卡盤組件保持住第一 晶片，使得帶有固化的第一粘合劑層和所述第二粘合劑層的第一表面朝下；將所述第二晶 片插入所述接合器模組內(nèi)并將所述第二晶片放置在所述下卡盤組件上，使第二晶片的第一 表面朝上并與所述第二粘合劑層相對(duì)；向上移動(dòng)所述下卡盤組件，并使所述第二晶片的第 一表面與所述第二粘合劑層相接觸；以及將所述第二粘合劑層固化，從而形成所述第一晶 片與所述第二晶片之間的臨時(shí)接合。
23. -種用于臨時(shí)接合兩個(gè)晶片表面的方法，包括：提供第一晶片，所述第一晶片包括 彼此相對(duì)的第一晶片表面和第二晶片表面；提供第二晶片，所述第二晶片包括彼此相對(duì)的 第一晶片表面和第二晶片表面；將第一粘合劑層涂覆在所述第一晶片的第一表面上；將第 一粘合劑層固化，從而生成固化的第一粘合劑層；將第二粘合劑層涂覆在所述第二晶片的 第一表面上；提供一個(gè)接合器模組，所述接合器模組包括一個(gè)上卡盤組件和一個(gè)設(shè)置在下 方并與上卡盤組件相對(duì)的下卡盤組件；將所述第一晶片插入所述接合器模組內(nèi)并將所述第 一晶片放置在所述下卡盤組件上，使得帶有固化的第一粘合劑層的第一表面朝上；將所述 第二晶片插入所述接合器模組內(nèi)并通過上卡盤組件將所述第二晶片保持住，使得所述第二 粘合劑層面朝下并與所述第一粘合劑層相對(duì)；將所述下卡盤組件向上移動(dòng)，并使所述第一 粘合劑層與所述第二粘合劑層相接觸；以及將所述第二粘合劑層固化，從而形成所述第一 晶片與所述第二晶片之間的臨時(shí)接合。
24. -種用于臨時(shí)接合兩個(gè)晶片表面的方法，包括：提供第一晶片，所述第一晶片包括 彼此相對(duì)的第一晶片表面和第二晶片表面；提供第二晶片，所述第二晶片包括彼此相對(duì)的 第一晶片表面和第二晶片表面；將第一粘合劑層涂覆在所述第一晶片的第一表面上；將第 一粘合劑層固化，從而生成固化的第一粘合劑層；將第二粘合劑層涂覆在第二晶片的第一 表面上；使所述第二粘合劑層與所述固化的第一粘合劑層相接觸；以及將所述第二粘合劑 層固化，從而形成所述第一晶片與所述第二晶片之間的臨時(shí)接合。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括：提供一個(gè)接合器模組，所述接合器模組 包括上卡盤組件和一個(gè)安裝在下部且與上卡盤組件相對(duì)的下卡盤組件；將所述第一晶片插 入接合器模組內(nèi)并由所述上卡盤組件保持住第一晶片，使帶有固化的第一粘合劑層的第一 表面朝下；將所述第二晶片插入所述接合器模組內(nèi)并將所述第二晶片放置在所述下卡盤組 件上，使所述第二粘合劑層面朝上并與所述固化的第一粘合劑層相對(duì)；以及向上移動(dòng)所述 下卡盤組件，并使所述第二粘合劑層與所述固化的第一粘合劑層相接觸。
【文檔編號(hào)】H01L21/683GK104145330SQ201380012296
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2013年3月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月16日
【發(fā)明者】G·喬治, S·盧特爾 申請(qǐng)人:蘇斯微技術(shù)光刻有限公司