用于劈裂鍵合晶片結(jié)構(gòu)的夾持裝置和劈裂方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了用于機(jī)械劈裂鍵合晶片結(jié)構(gòu)的裝置和方法。所述裝置和方法涉及夾持件，所述夾持件夾持鍵合晶片結(jié)構(gòu)并且被致動(dòng)以使該鍵合結(jié)構(gòu)劈裂。
【專利說(shuō)明】用于劈裂鍵合晶片結(jié)構(gòu)的夾持裝置和劈裂方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2011年10月31日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/553，447的權(quán)益，其通過(guò)引用全部并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明總地涉及用于劈裂鍵合晶片結(jié)構(gòu)的裝置和方法，更具體地，涉及包括被致動(dòng)以使鍵合結(jié)構(gòu)劈裂的夾持件的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0004]半導(dǎo)體晶片通常是由切成晶片的單晶錠(例如，硅錠)制備的。該晶片被磨光和/或拋光以生成成品晶片。雖然本文將以硅制成的半導(dǎo)體晶片作參考，但是也可以使用其他材料，例如鍺或者砷化鎵。
[0005]一種類型的晶片是絕緣體上硅(SOI)晶片。SOI晶片包括在絕緣層(例如，氧化物層)上面的薄硅層，該絕緣層又設(shè)置在硅襯底上。
[0006]一種制造SO I晶片的示例性方法包括在施主晶片(donor wafer)和/或處理晶片(handle wafer)的拋光的前表面上沉積一層氧化物。在施主晶片的前表面下方的規(guī)定深度處植入顆粒(例如，氫原子或氫原子和氦原子的組合)。植入的顆粒在它們被植入的規(guī)定深度處形成施主晶片中的劈裂面。施主晶片的表面被劈裂以移除在植入過(guò)程中沉積在晶片上的有機(jī)化合物。
[0007]然后，施主晶片的前表面鍵合到處理晶片上，以便通過(guò)親水鍵合工藝形成鍵合晶片對(duì)。通過(guò)將施主晶片和處理晶片的表面暴露于例如包含氧或氮的等離子體而將施主晶片和處理晶片鍵合在一起。在通常稱為表面激活的處理中，暴露于等離子體改變了晶片表面的結(jié)構(gòu)。然后將晶片壓到一起，并在其中形成鍵合。這種鍵合較弱，并且必須在進(jìn)行進(jìn)一步處理之前被強(qiáng)化。
[0008]在一些方法中，通過(guò)在約300°C和500°C之間的溫度下加熱鍵合晶片對(duì)或使其退火來(lái)強(qiáng)化施主晶片和處理晶片(即，鍵合晶片)之間的親水鍵合。升高的溫度使得在施主晶片和處理晶片的鄰接表面之間形成共價(jià)鍵，因此穩(wěn)固了施主晶片和處理晶片之間的鍵合。在加熱鍵合晶片或使其退火的同時(shí)，早些時(shí)候植入在施主晶片中的顆粒使劈裂面弱化。然后，施主晶片的一部分沿劈裂面與鍵合晶片對(duì)分離(即，劈裂)，以形成SOI晶片。
[0009]鍵合晶片首先被放置在固定裝置中，在該固定裝置中垂直于鍵合晶片的相對(duì)側(cè)施加機(jī)械力，以拉動(dòng)施主晶片的一部分與鍵合晶片分離。根據(jù)一些方法，利用吸盤來(lái)施加該機(jī)械力。通過(guò)在施主晶片和處理晶片之間的界面處在鍵合晶片的邊緣施加機(jī)械楔緊力，來(lái)啟動(dòng)施主晶片的該部分的分離。施加機(jī)械力使裂紋沿劈裂面蔓延。然后，由吸盤施加的機(jī)械力將施主晶片的一部分拉離鍵合晶片，從而形成SOI晶片。
[0010]因此，所獲得的SOI晶片包括設(shè)置在氧化物層和處理晶片上面的薄硅層。該層的厚度可以是不均勻的。該層還可以具有不均勻的粗糙度。該層的這種不均勻的厚度和粗糙度可以是以不同的速度和/或吸盤施加的機(jī)械力的作用下蔓延的裂縫的后果。因此，需要額外的處理來(lái)減少該層的厚度變化和/或使該層光滑。這些額外的處理步驟是既費(fèi)時(shí)又昂貴的。
[0011]因此，對(duì)于獲得具有較均勻的厚度和粗糙度的表面的結(jié)構(gòu)的用于劈裂鍵合晶片結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法，一直都有持續(xù)的需要。
[0012]此【背景技術(shù)】部分旨在向讀者介紹可能與下文將描述和/或要求保護(hù)的本申請(qǐng)的各方面相關(guān)的本領(lǐng)域的各方面。此部分內(nèi)容有助于向讀者提供背景信息，以便于他們更好地理解本申請(qǐng)的各個(gè)方面。因此，應(yīng)該理解的是，應(yīng)該基于這種考慮來(lái)閱讀這些內(nèi)容，而不能將其視為對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的一方面涉及一種用于劈裂包括第一晶片和第二晶片的鍵合晶片結(jié)構(gòu)的裝置。該第一晶片具有包括第一部分的周緣，并且該第二晶片具有包括第二部分的周緣。該第一部分對(duì)著該第二部分設(shè)置。該裝置具有第一臂、第一夾持件、第二臂和第二夾持件。該第一夾持件安裝在該第一臂上并具有用于接觸該第一晶片的周緣的第一部分的表面。該第二夾持件安裝在該第二臂上并具有用于接觸該第二晶片的周緣的第二部分的表面。
[0014]本發(fā)明 的另一方面涉及一種劈裂包括第一晶片和第二晶片的鍵合晶片結(jié)構(gòu)的方法。該第一晶片具有包括第一部分的周緣，并且該第二晶片具有包括第二部分的周緣。該第一部分對(duì)著該第二部分設(shè)置。使該第一晶片的周緣的第一部分與安裝在第一臂上的第一夾持件的表面接觸。使該第二晶片的周緣的第二部分與安裝在第二臂上的第二夾持件的表面接觸。該鍵合晶片結(jié)構(gòu)通過(guò)下述方式中的至少一種被劈裂:(I)通過(guò)向上致動(dòng)第一夾持件而在該第一晶片上施加向上的力，或者(2)通過(guò)向下致動(dòng)第二夾持件而在該第二晶片上施加向下的力。
[0015]本發(fā)明的又一方面涉及用于劈裂包括第一晶片和第二晶片的鍵合晶片結(jié)構(gòu)的裝置。該第一晶片具有包括第一部分的周緣，并且該第二晶片具有包括第二部分的周緣。該第一部分對(duì)著該第二部分設(shè)置。該裝置包括第一抓持元件和第二抓持元件。該第一抓持元件具有一個(gè)或多個(gè)環(huán)形元件。該環(huán)形元件具有用于與第一晶片的周緣的第一部分接觸的表面。該第二抓持元件具有一個(gè)或多個(gè)環(huán)形元件。該環(huán)形元件具有用于與第二晶片的周緣的第二部分接觸的表面。
[0016]本發(fā)明的再一方面涉及一種劈裂包括第一晶片和第二晶片的鍵合晶片結(jié)構(gòu)的方法。該第一晶片具有包括第一部分的周緣，并且該第二晶片具有包括第二部分的周緣。該第一部分對(duì)著該第二部分設(shè)置。使該第一晶片的周緣的第一部分與第一抓持元件的環(huán)形元件的表面接觸。使該第二晶片的周緣的第二部分與第二抓持元件的環(huán)形元件的表面接觸。該鍵合晶片結(jié)構(gòu)通過(guò)下述方式中的至少一種被劈裂:(I)通過(guò)向上致動(dòng)第一抓持元件而在該第一晶片上施加向上的力，或者(2)通過(guò)向下致動(dòng)第二抓持元件而在該第二晶片上施加向下的力。
[0017]關(guān)于本申請(qǐng)的上述各方面所提及的特征存在各種改進(jìn)。還可以將其他特征結(jié)合在本申請(qǐng)的上述各方面中。這些改進(jìn)和附加的特征可以單獨(dú)地或者以任意組合方式存在。例如，下文所討論的與本發(fā)明的任一示例性實(shí)施例相關(guān)的各種特征都可以單獨(dú)地或者以任意組合方式結(jié)合在本申請(qǐng)的任一上述方面中。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為用于劈裂鍵合晶片結(jié)構(gòu)的裝置的俯視圖；
[0019]圖2為圖1的裝置的立體圖；
[0020]圖3為沿線3-3剖取的圖1的剖視圖，其示出了在劈裂鍵合晶片結(jié)構(gòu)之前的裝置；
[0021]圖4為沿線4-4剖取的圖1的剖視圖，其示出了在劈裂鍵合晶片結(jié)構(gòu)之前的裝置；
[0022]圖5為圖3的放大的一部分；
[0023]圖6為圖4的放大的一部分；
[0024]圖7為用在用于劈裂鍵合晶片結(jié)構(gòu)的裝置中的夾持件的立體圖；
[0025]圖8為在固定鍵合晶片結(jié)構(gòu)之前的用于劈裂鍵合晶片結(jié)構(gòu)的裝置的俯視圖；
[0026]圖9為在固定鍵合晶片結(jié)構(gòu)之后的用于劈裂鍵合晶片結(jié)構(gòu)的裝置的俯視圖；
[0027]圖10為沿線10-10剖取的圖9的剖視圖；
[0028]圖11為用于劈裂 鍵合晶片的裝置的俯視圖；
[0029]圖12為通過(guò)使用吸盤的傳統(tǒng)方法進(jìn)行劈裂之后的SOI晶片的表面的黑白ACCUMAP?圖像；和
[0030]圖13為通過(guò)在鍵合晶片邊緣處施加相對(duì)力的方法進(jìn)行劈裂之后的SOI晶片的表面的黑白ACCUMAP?圖像。
[0031 ] 在所有附圖中，對(duì)應(yīng)的參考標(biāo)號(hào)表示對(duì)應(yīng)的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本文描述的實(shí)施例總地涉及用于機(jī)械劈裂鍵合晶片結(jié)構(gòu)(例如鍵合晶片對(duì))的裝置和方法。該裝置和方法沿結(jié)構(gòu)中的劈裂面劈裂(即，分離)鍵合結(jié)構(gòu)，以形成例如為絕緣體上硅(SOI)晶片的新結(jié)構(gòu)。雖然本文將以用于形成絕緣體上硅結(jié)構(gòu)的裝置和方法作為參考，但是該系統(tǒng)和方法也可以不受限制地用于形成其他結(jié)構(gòu)。
[0033]圖1-7示出了用于機(jī)械劈裂鍵合結(jié)構(gòu)102的裝置100。示出在圖1_7中的鍵合結(jié)構(gòu)102為鍵合晶片對(duì)。但是，應(yīng)該注意的是，除了鍵合晶片對(duì)以外，也可以使用裝置100劈裂其他結(jié)構(gòu)。參考圖3和4，結(jié)構(gòu)102沿虛線示出的劈裂面140分開(kāi)。鍵合結(jié)構(gòu)102具有上表面106 (總地稱為第一表面)和相對(duì)的下表面108 (總地稱為第二表面)。該鍵合結(jié)構(gòu)包含沿鍵合界面104鍵合到施主晶片112 (總地稱為第二晶片)上的處理晶片110 (總地稱為第一晶片)。為了清楚起見(jiàn)，施主晶片112中的劈裂面140與鍵合界面104之間的距離被放大。此外，在其他實(shí)施例中，處理晶片110和施主晶片112的位置可以顛倒，以使得處理晶片設(shè)置在施主晶片下方。
[0034]如圖5和6所示，施主晶片112和處理晶片110在它們的周緣處形成斜面。應(yīng)該注意的是，這些晶片的周緣可以具有各種幾何形狀(例如，倒圓形、子彈形)。在本文中，術(shù)語(yǔ)“形成斜面(beveled) ”是指這樣的幾何形狀:其中，該邊緣基本上不垂直于晶片的前、后表面并且具有一個(gè)或多個(gè)錐形邊緣，并且該術(shù)語(yǔ)不應(yīng)被認(rèn)為具有限制意義。此外，應(yīng)該注意的是，本文中所用的“錐形邊緣(tapered edge) ”僅指位于晶片邊緣的、與前、后表面不平行、而是朝向距離晶片中心最遠(yuǎn)的邊緣部分向上或向下傾斜的表面。此外，這種“錐形邊緣”可以是直的或者呈弓形，或者可以同時(shí)包含直的和弓形部分。
[0035]如圖5和6中還示出的，施主晶片112和處理晶片110具有倒圓形邊緣。施主晶片112的邊緣具有第一部分148，并且處理晶片110的邊緣具有第二部分152，該第一部分和第二部分相對(duì)設(shè)置，從而在兩個(gè)邊緣之間形成凹陷部144。通常，第一部分148和第二部分152為晶片的錐形邊緣，該邊緣根據(jù)鍵合晶片對(duì)的取向而向上或向下成錐形。如圖5和6所示，施主晶片112具有錐形邊緣146(即，“向上成錐形的邊緣”)，該邊緣從鍵合結(jié)構(gòu)的下表面108朝向距離晶片中心最遠(yuǎn)的邊緣部分(或者倒圓形邊緣的“點(diǎn)”)154向上傾斜。施主晶片112還包括邊緣148 (即，“向下成錐形的邊緣”或如上所述的“第一部分”)，該邊緣148從界面104朝向邊緣的最外部分154向下傾斜。與施主晶片112類似，處理晶片110包括朝向處理晶片的邊緣的最外部分156傾斜的向上成錐形的邊緣152(或如上所述的“第二部分”)，和朝向處理晶片110的邊緣的最外部分156成錐形的向下成錐形的邊緣150。施主晶片112的向下傾斜邊緣148和處理晶片110的向上傾斜邊緣152在兩個(gè)邊緣之間形成凹陷部144。
[0036]如圖1-4中所示，裝置100包括可釋放地固定處理晶片110的多個(gè)第一夾持件170(或“上部夾持件”)，和可釋放地固定施主晶片112的多個(gè)第二夾持件184。夾持件170，184分別安裝 到第一臂160和第二臂166上。第一臂160從第一中心盤190延伸，并且第二臂166從第二中心盤192延伸。第一中心盤190可以接觸鍵合結(jié)構(gòu)102的上表面106，以使第一夾持件170相對(duì)于結(jié)構(gòu)102適當(dāng)?shù)貙?duì)準(zhǔn)。類似地，第二中心盤192可以有助于使第二夾持件184對(duì)準(zhǔn)。第一夾持件170、第一臂160和第一中心盤190 —起形成第一抓持元件120 (圖1)，并且第二夾持件184、第二臂184和第二中心盤192 —起形成第二抓持元件122 (圖 4)。
[0037]如圖1中所示，第一抓持元件120具有四個(gè)臂160和四個(gè)夾持件170，并且第二抓持元件122也具有四個(gè)臂166和四個(gè)夾持件184。但是,應(yīng)該注意的是,裝置100的每個(gè)元件120，122都可以不受限制地具有更多或更少的臂和夾持件。在一些實(shí)施例中，裝置100不具有臂，而是具有用于夾持相應(yīng)晶片的環(huán)形元件，如圖8-10中所示及下文所述。
[0038]每個(gè)第一夾持件170都具有與處理晶片110的向上成錐形的邊緣152接觸的表面130(圖3和5)。類似地，每個(gè)第二夾持件184都具有與施主晶片112的向下成錐形的邊緣148接觸的表面130(圖4和6)。如圖7中進(jìn)一步詳細(xì)所示，第一夾持件170的端部部分具有彎曲的輪廓，以使得臂的表面130可以進(jìn)入凹陷部144并接觸處理晶片110的向上成錐形的邊緣152(圖5)。在這方面，術(shù)語(yǔ)“彎曲的(curved)”不應(yīng)被視為限制性的，而是指這樣的輪廓:其中，所述臂相對(duì)于臂的其他部分總體上改變其角度方向，并且可以包括一個(gè)或多個(gè)在方向上的微小變化(例如，所述臂可以在其長(zhǎng)度內(nèi)形成一個(gè)或多個(gè)角度)。
[0039]應(yīng)該注意的是，雖然第一夾持件170示出為具有180ο的曲率，但是在其他實(shí)施例中，例如其中所述臂不從鍵合結(jié)構(gòu)的中心延伸的實(shí)施例中，夾持件可以具有不同于180ο的曲率。例如，臂160可以垂直于鍵合結(jié)構(gòu)的前、后表面，并且?jiàn)A持件170可以彎曲約90ο進(jìn)入凹陷部144中，以使其表面130與錐形邊緣152接觸。在一些實(shí)施例中，夾持件170不像圖7中示出的臂那樣具有彎曲的輪廓，例如，其中所述臂從相對(duì)方向(即，從鍵合結(jié)構(gòu)的外側(cè))延伸的實(shí)施例。在這方面，第二夾持件184可以具有與第一夾持件170類似的形狀和/或尺寸。但是，第二夾持件184的取向與第一夾持件170的取向相對(duì)，以允許第二夾持件184抓持施主晶片112 ( 即，夾持件184朝向凹陷部144向上彎曲(圖5)，而非向下彎曲)。夾持件170，184可以不受限制地具有其他(例如，彼此不同的)形狀和/或尺寸。
[0040]如圖7所示，第一夾持件 170會(huì)聚以形成一個(gè)邊緣，該邊緣為與鍵合結(jié)構(gòu)102的處理晶片110接觸的表面130。然而，在其他實(shí)施例中，表面130也可以具有一定寬度(即，該表面可以是矩形或方形的，而非一個(gè)邊緣)，或者可以是與該表面接觸的單個(gè)點(diǎn)。此外，表面130可以呈弓形，并且可選地可以具有與處理晶片的錐形邊緣互補(bǔ)的形狀，以增加處理晶片與表面130之間的接觸。第二夾持件184的表面130可以具有上文所描述的第一夾持件170的表面130的形狀。
[0041 ] 為了分離鍵合結(jié)構(gòu)102，第一抓持元件120和/或第二抓持元件122抓持該鍵合結(jié)構(gòu)。在抓持之前，可以通過(guò)自動(dòng)裝置或者通過(guò)使用抓持元件120，122中的一個(gè)或多個(gè)將鍵合結(jié)構(gòu)102移動(dòng)到合適的位置。在劈裂之前，另一個(gè)抓持元件抓持該結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^(guò)使用形成第一元件120的一部分或者附連到第一元件120的第一致動(dòng)器(未示出)延伸和回縮元件120的一個(gè)或多個(gè)臂160，由第一抓持元件120來(lái)抓持鍵合結(jié)構(gòu)102。類似地，可以通過(guò)使用附連到第二元件122或者形成第二元件122的一部分的第二致動(dòng)器(未示出)來(lái)延伸和回縮第二抓持元件122的一個(gè)或多個(gè)臂166，由第二抓持元件122來(lái)抓持鍵合結(jié)構(gòu)102?？梢酝ㄟ^(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何方法(包括例如氣動(dòng)、液壓或機(jī)械致動(dòng))，來(lái)實(shí)現(xiàn)第一抓持元件120和第二抓持元件122的臂160，166的致動(dòng)。
[0042]在鍵合結(jié)構(gòu)102由第一抓持元件120和第二抓持元件122抓持之后，在第一抓持元件120和第二抓持元件122中的一個(gè)或兩者上施加力，以便在劈裂面140處分離鍵合結(jié)構(gòu)102。在這方面，致動(dòng)器(未示出)可以附連到第一抓持元件120上。該致動(dòng)器使得第一抓持元件120向處理晶片110施加向上的力以分離該結(jié)構(gòu)。可選地或者附加地，致動(dòng)器(相同或不同的致動(dòng)器)可以附連到第二抓持元件122上，該第二抓持元件122可操作以使第二抓持元件122在施主晶片112上施加向下的力。一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器可以附連到軸180，182上或者可以附連到抓持元件120或122的其他部分上。應(yīng)該注意的是，為了提供用于分離鍵合結(jié)構(gòu)的力，僅第一抓持元件120和第二抓持元件122中的一個(gè)需要被致動(dòng)，并且另一個(gè)夾持件可以保持在靜止位置。然而，在一些實(shí)施例中，第一抓持元件120和第二抓持元件122都被致動(dòng)。
[0043]可以通過(guò)使用在鍵合結(jié)構(gòu)102上施加力的刀片(未示出)來(lái)啟動(dòng)劈裂過(guò)程。刀片插入形成在處理晶片Iio和施主晶片112之間的凹陷部144，并且沿鍵合結(jié)構(gòu)邊緣施加力。該力使得沿劈裂面140產(chǎn)生裂縫。該裂縫結(jié)合由抓持元件120，122中的一個(gè)或兩者所施加的力，使得鍵合結(jié)構(gòu)沿劈裂面140劈裂和分離。該刀片可以由致動(dòng)器(未示出)或其他合適的機(jī)構(gòu)沿側(cè)向移動(dòng)。
[0044]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中以及如圖8-10所示，抓持元件可以不包括多個(gè)臂，而是包括一個(gè)或多個(gè)環(huán)形元件，該環(huán)形元件至少部分地包圍鍵合結(jié)構(gòu)。如圖8所示，第一抓持元件120包括用于抓持鍵合結(jié)構(gòu)的處理晶片110的第一環(huán)形元件194和第二環(huán)形元件196。第二抓持元件122(圖10)也可以具有用于抓持施主晶片112的第一環(huán)形元件172和第二環(huán)形元件188。
[0045]第一抓持元件120的第一環(huán)形元件194和第二環(huán)形元件196均具有表面130 (圖10)，該表面130接觸處理晶片110的第一向上成錐形的邊緣。類似地，第一環(huán)形元件172和第二環(huán)形元件188具有接觸施主晶片112的向下成錐形的邊緣的表面130。如圖8中箭頭所示，環(huán)形元件194，196被致動(dòng)以便在處理晶片110的邊緣處接觸處理晶片110(圖9)。第二抓持元件122的環(huán)形元件172，188可以通過(guò)類似的方式被致動(dòng)。一旦處理晶片和施主晶片被抓持，則第一抓持元件120和/或第二抓持元件122可以被致動(dòng)以施加相反的力，并使得鍵合結(jié)構(gòu)劈裂。
[0046]應(yīng)該注意的是，第一抓持元件120和第二抓持元件122的環(huán)形元件不需要設(shè)置成使得處理晶片110和施主晶片112在它們相應(yīng)的周緣處被連續(xù)接觸。環(huán)形元件可以接觸周緣的小部分(即，當(dāng)抓持元件具有兩個(gè)環(huán)形元件時(shí)，該環(huán)形元件可以具有小于鍵合結(jié)構(gòu)的一半圓周的長(zhǎng)度)。此外，每個(gè)抓持元件可以不受限制地具有多于兩個(gè)的抓持元件。
[0047]在一些實(shí)施例中，抓持元件中的一個(gè)或兩者由一個(gè)環(huán)形元件組成(即，抓持元件為連續(xù)環(huán)狀物)，該環(huán)形元件具有允許抓持元件改變直徑的被致動(dòng)邊緣，以允許施主和/或處理晶片被抓持和在劈裂后被釋放。圖11中示出了示例性的抓持元件120。該抓持元件120包括可以具有一個(gè)或多個(gè)被致動(dòng)部分108的被致動(dòng)唇緣176，該被致動(dòng)部分108在致動(dòng)時(shí)改變抓持元件的內(nèi)徑D。該抓持元件相對(duì)于鍵合結(jié)構(gòu)軸向移動(dòng)以抓持鍵合結(jié)構(gòu)(即，從鍵合結(jié)構(gòu)的上方或下方接近鍵合結(jié)構(gòu))，而不是像圖8-10中示出的抓持元件120，122那樣徑向移動(dòng)。
[0048]在不持有任何特定理論的情況下，認(rèn)為根據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)(例如，SOI結(jié)構(gòu))的層的不均勻厚度和/或粗糙度變化是由施加到鍵合結(jié)構(gòu)的表面上的局部應(yīng)力引起的。本文描述的實(shí)施例通過(guò)在晶片邊緣處施加力從而減少或消除所獲得的器件層的厚度和/或粗糙度變化，減少或消除了這一問(wèn)題。 [0049]示例
[0050]通過(guò)以下示例進(jìn)一步示出本發(fā)明的方法。這些示例應(yīng)該被視為非限制性的。
[0051]示例1:比較通過(guò)使用吸盤劈裂的SOI結(jié)構(gòu)和通過(guò)在晶片邊緣施加相對(duì)的力劈裂
的SOI結(jié)構(gòu)的ACCUMAP?圖像
[0052]通過(guò)使用吸盤的傳統(tǒng)方法劈裂鍵合晶片對(duì)，以便從所獲得的SOI結(jié)構(gòu)分離施主晶片。通過(guò)使用劈裂刀片啟動(dòng)劈裂。在利用劈裂刀片啟動(dòng)劈裂后，還通過(guò)向鍵合結(jié)構(gòu)施加向上和向下的力來(lái)制備第二 SOI結(jié)構(gòu)。
[0053]在晶片被劈裂以制得SOi結(jié)構(gòu)后，對(duì)器件層的表面成像以生成ACCUMAP?圖
像(ACCUMAP? 3220 ；ADE)。從通過(guò)使用吸盤的傳統(tǒng)方法劈裂的SOI結(jié)構(gòu)生成的圖像
在圖12中示出，從通過(guò)在鍵合晶片邊緣施加相對(duì)力劈裂的SOI結(jié)構(gòu)生成的圖像在圖13中示出。如圖12中所示，通過(guò)在劈裂期間使用吸盤制得的SOI結(jié)構(gòu)在底部具有較深的劈裂條紋，在圖像的左側(cè)遠(yuǎn)處和右側(cè)遠(yuǎn)處。圖13的SOI結(jié)構(gòu)更對(duì)稱，并且具有更好的厚度均勻性。
[0054]當(dāng)介紹本發(fā)明或本發(fā)明的實(shí)施例中的元件時(shí)，冠詞“一”、“該”和“所述”是指有一個(gè)或多個(gè)該元件。術(shù)語(yǔ)“包含”、“包括”、“含有”和“具有”是指包含在內(nèi)的，并且意味著除了列出的元件以外可以有其他元件。使用表示特定取向的術(shù)語(yǔ)(例如，“頂部”、“底部”、“側(cè)面”等)是為了方便描述，而不是要求所描述的物體的任何特定取向。
[0055]由于可以在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下對(duì)上述構(gòu)造和方法進(jìn)行各種變化，所以以上描述中包含的和附圖中示 出的所有內(nèi)容都應(yīng)解釋為示例性的，而非限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于劈裂包括第一晶片和第二晶片的鍵合晶片結(jié)構(gòu)的裝置，所述第一晶片具有包括第一部分的周緣，并且所述第二晶片具有包括第二部分的周緣，所述第一部分對(duì)著所述第二部分設(shè)置，所述裝置具有: 第一臂， 安裝在所述第一臂上的第一夾持件，所述第一夾持件具有用于接觸所述第一晶片的周緣的第一部分的表面， 第二臂，和 安裝在所述第二臂上的第二夾持件，所述第二夾持件具有用于接觸所述第二晶片的周緣的第二部分的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括多個(gè)與所述第一臂類似的臂和位于每個(gè)臂上的與所述第一夾持件類似的夾持件，并且還包括多個(gè)與所述第二臂類似的臂和位于每個(gè)臂上的與所述第二夾持件類似的夾持件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，還包括: 用于延伸和回縮至少所述第一夾持件以固定和釋放所述第一晶片的第一致動(dòng)器；和 用于延伸和回縮至少所述第二夾持件以固定和釋放所述第二晶片的第二致動(dòng)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，還包括附連到所述第一夾持件的致動(dòng)器，在啟動(dòng)所述致動(dòng)器時(shí)，所述第一夾持件向所述第一晶片施加向上的力，以便劈裂所述鍵合晶片結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，還包括附連到所述第二夾持件的致動(dòng)器，在啟動(dòng)所述致動(dòng)器時(shí)，所述第二夾持件向所述第二晶片施加向下的力，以便劈裂所述鍵合晶片結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第一夾持件包括具有與所述第一晶片的周緣的第一部分互補(bǔ)的形狀的邊緣，所述邊緣包括用于與所述第一晶片的周緣的第一部分接觸的表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第二夾持件包括具有與所述第二晶片的周緣的第二部分互補(bǔ)的形狀的邊緣，所述邊緣包括用于與所述第二晶片的周緣的第二部分接觸的表面。
8.一種劈裂包括第一晶片和第二晶片的鍵合晶片結(jié)構(gòu)的方法，所述第一晶片具有包括第一部分的周緣，所述第二晶片具有包括第二部分的周緣，所述第一部分對(duì)著所述第二部分設(shè)置，所述方法包括: 使所述第一晶片的周緣的第一部分與安裝在第一臂上的第一夾持件的表面接觸； 使所述第二晶片的周緣的第二部分與安裝在第二臂上的第二夾持件的表面接觸；和 通過(guò)下述方式中的至少一種劈裂所述鍵合晶片結(jié)構(gòu):(I)通過(guò)向上致動(dòng)第一夾持件而在所述第一晶片上施加向上的力，或者(2)通過(guò)向下致動(dòng)第二夾持件而在所述第二晶片上施加向下的力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括將刀片插入所述第一晶片和所述第二晶片之間，以啟動(dòng)所述鍵合晶片對(duì)的劈裂。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，安裝到類似于所述第一臂的臂上的與所述第一夾持件類似的多個(gè)夾持件的表面接觸所述第一晶片的周緣的第一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，安裝到類似于所述第二臂的臂上的與所述第二夾持件類似的多個(gè)夾持件的表面接觸所述第二晶片的周緣的第二部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求8-11中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括: 致動(dòng)至少所述第一夾持件以延伸和回縮至少所述第一夾持件以固定所述第一晶片； 致動(dòng)至少所述第二夾持件以延伸和回縮至少所述第二夾持件以固定所述第二晶片； 致動(dòng)至少所述第一夾持件以延伸和回縮至少所述第一夾持件以釋放所述第一晶片的至少一部分；和 致動(dòng)至少所述第二夾持件以延伸和回縮至少所述第二夾持件以釋放所述第二晶片的至少一部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求8-12中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括致動(dòng)所述第一夾持件，以向所述第一晶片施加向上的力，從而劈裂所述鍵合晶片結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求8-13中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括致動(dòng)所述第二夾持件，以向所述第二晶片施加向下的力，從而劈裂所述鍵合晶片結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求8-14中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一夾持件包括具有與所述第一晶片的周緣的第一部分互補(bǔ)的形狀的邊緣，所述邊緣包括用于接觸所述第一晶片的周緣的第一部分 的表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求8-15中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第二夾持件包括具有與所述第二晶片的周緣的第二部分互補(bǔ)的形狀的邊緣，所述邊緣包括用于接觸所述第二晶片的周緣的第二部分的表面。
17.一種用于劈裂包括第一晶片和第二晶片的鍵合晶片結(jié)構(gòu)的裝置，所述第一晶片具有包括第一部分的周緣，所述第二晶片具有包括第二部分的周緣，所述第一部分對(duì)著所述第二部分設(shè)置，所述裝置包括: 第一抓持元件，所述第一抓持元件具有一個(gè)或多個(gè)環(huán)形元件，所述環(huán)形元件具有用于與所述第一晶片的周緣的第一部分接觸的表面；和 第二抓持元件，所述第二抓持元件具有一個(gè)或多個(gè)環(huán)形元件，所述環(huán)形元件具有用于與所述第二晶片的周緣的第二部分接觸的表面。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述第一抓持元件的所述一個(gè)或多個(gè)環(huán)形元件連續(xù)地接觸所述第一晶片的周緣的第一部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的裝置，其特征在于，所述第二抓持元件的所述一個(gè)或多個(gè)環(huán)形元件連續(xù)地接觸所述第二晶片的周緣的第二部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求17-19中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第一抓持元件包括一個(gè)環(huán)形元件，所述環(huán)形元件具有用于抓持和釋放所述第一晶片的被致動(dòng)邊緣。
21.根據(jù)權(quán)利要求17-20中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第二抓持元件包括一個(gè)環(huán)形元件，所述環(huán)形元件具有用于抓持和釋放所述第二晶片的被致動(dòng)邊緣。
22.根據(jù)權(quán)利要求17-21中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，還包括附連到所述第一抓持元件的致動(dòng)器，在所述致動(dòng)器啟動(dòng)時(shí)，所述第一抓持元件向所述第一晶片施加向上的力，以便劈裂所述鍵合晶片結(jié)構(gòu)。
23.根據(jù)權(quán)利要求17-22中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，還包括附連到所述第二抓持元件的致動(dòng)器，在所述致動(dòng)器啟動(dòng)時(shí)，所述第二抓持元件向所述第二晶片施加向上的力，以便劈裂所述鍵合晶片結(jié)構(gòu)。
24.一種劈裂包括第一晶片和第二晶片的鍵合晶片結(jié)構(gòu)的方法，所述第一晶片具有包括第一部分的周緣，所述第二晶片具有包括第二部分的周緣，所述第一部分對(duì)著所述第二部分設(shè)置，所述方法包括: 使所述第一晶片的周緣的第一部分與第一抓持元件的環(huán)形元件的表面接觸； 使所述第二晶片的周緣的第二部分與第二抓持元件的環(huán)形元件的表面接觸；和 通過(guò)下述方式中的至少一種劈裂所述鍵合晶片結(jié)構(gòu):(I)通過(guò)向上致動(dòng)所述第一抓持元件而在所述第一晶片上施加向上的力，或者(2)通過(guò)向下致動(dòng)所述第二抓持元件而在所述第二晶片上施加向下的力。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，還包括在所述第一晶片和所述第二晶片之間插入刀片，以啟動(dòng)所述鍵合晶片對(duì)的劈裂。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的方法，其特征在于，包括致動(dòng)所述第一抓持元件，以向所述第一晶片施加向上的力，從而劈裂所述鍵合晶片結(jié)構(gòu)。
27.根據(jù)權(quán)利要求24-26中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括致動(dòng)所述第二抓持元件，以向所述第二晶片施加向下的力，從而劈裂所述鍵合晶片結(jié)構(gòu)。
28.根據(jù)權(quán)利要求24-27中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一抓持元件的一個(gè)或多個(gè)環(huán)形元件連續(xù)地接觸所述第一晶片的周緣的第一部分。
29.根據(jù)權(quán)利要求24-28中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第二抓持元件的一個(gè)或多個(gè)環(huán)形元件連續(xù)地接觸所述第二晶片的周緣的第二部分。
30.根據(jù)權(quán)利要求24-29中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一抓持元件包括一個(gè)環(huán)形元件，所述環(huán)形元件具有被致動(dòng)邊緣，所述方法包括致動(dòng)所述邊緣以抓持和釋放所述第一晶片。
31.根據(jù)權(quán)利要求24-30中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第二抓持元件包括一個(gè)環(huán)形元件，所述環(huán)形元件具有被致動(dòng)邊緣，所述方法包括致動(dòng)所述邊緣以抓持和釋放所述第二晶片。
【文檔編號(hào)】H01L21/67GK104025277SQ201280053782
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月31日
【發(fā)明者】G·A·楊, J·L·利伯特 申請(qǐng)人:Memc電子材料有限公司