[发明专利]一种键合装置

说明书

本发明公开了一种键合装置，包括真空腔体、设于所述真空腔体内用于装载第一片材的上键合板机构、设于所述上键合板机构上的波纹管单元、与所述波纹管单元连通的气源、与所述气源连接的控制器以及用于装载第二片材的下键合板机构，所述波纹管单元包括若干尺寸不同的波纹管，所述气源包括若干相互独立的气路，所述气路与所述波纹管一一对应，在将所述第一片材与所述第二片材进行键合时，所述控制器根据第一片材的位置和尺寸，控制覆盖所述第一片材的波纹管对应的所述气路充气，为所述第一片材提供正压力，同时控制其他位置的波纹管对应的所述气路抽气，为所述第一片材提供负压力。本装置可以实现多个相同或不同规格晶圆同时键合，大大提高了产率。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体涉及一种键合装置。

背景技术

微电子技术是在电子电路和系统的超小型化和微型化过程中逐渐形成和发展起来的。微电子技术是高科技和信息产业的核心技术。微电子产业是基础性产业，之所以发展的如此之快，除了技术本身对国民经济的巨大贡献之外还与它极强的渗透性有关。在信息社会时代，产品以其信息含量的多少和处理信息能力的强弱，决定着其附加值的高低，从而决定它在国际市场分工中的地位。

微电子技术的发展一直是光刻设备和技术变革的动力，键合技术是微电子生产技术工艺中的关键工艺之一。

晶圆键合技术可以将不同材料的晶圆结合在一起，晶圆键合是半导体器件三维加工的一个重要的工艺，无论键合的种类，晶圆键合的主要工艺步骤均包括晶圆表面的处理(包括清洗、激活)、晶圆的对准以及最终的晶圆键合。通过这些工艺步骤，独立的单张晶圆被对准，然后键合在一起，实现其三维结构。键合不仅是微系统技术中的封装技术，而且也是三维器件制造中的一个有机的组成部分，在器件制造的前道工艺和后道工艺中均有应用。现有的最主要的键合应用为硅片和硅片的键合以及硅片和玻璃衬底的键合。

随着晶圆键合技术在微机电系统(MEMS)制造、微光电系统，特别是CMOS图像传感器(CIS)制造、以及新兴的三维芯片制造技术，如硅穿孔(TSV)技术中的广泛应用，键合技术对晶圆键合设备的性能不断提出更高的要求。键合 系统分为两大部分，对准机和键合机。

键合机加压装置是键合机的核心工作单元，且施加的压力均匀性是影响键合成功与否的关键指标之一。现有的键合加压方式一般是采用直接加压，如图1所示。当前键合工艺的键合晶圆规格有12寸、8寸、6寸等；从大尺寸晶圆键合设备可以覆盖加工小尺寸晶圆的理念出发，现有最大晶圆(12寸)设备在高温高压的环境下用来直接键合小尺寸晶圆会产生压盘1’变形的问题，如图2所示为键合8寸晶圆时的仿真图，从中可以看出在波纹管20bar压力下压盘1’的变形量已经为0.01mm，若后续如果使用压力更高(30bar)的高压键合，则压盘1’的变形则会更大。

发明内容

本发明提供了一种键合装置，以解决现有技术中存在的压盘变形的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种键合装置，包括真空腔体、设于所述真空腔体内用于装载第一片材的上键合板机构、设于所述上键合板机构上的波纹管单元、与所述波纹管单元连通的气源、与所述气源连接的控制器以及用于装载第二片材的下键合板机构，所述波纹管单元包括若干尺寸不同的波纹管，所述气源包括若干相互独立的气路，所述气路与所述波纹管一一对应，在将所述第一片材与所述第二片材进行键合时，所述控制器根据第一片材的位置和尺寸，控制覆盖所述第一片材的波纹管对应的所述气路充气，为所述第一片材提供正压力，同时控制其他位置的波纹管对应的所述气路抽气，为所述第一片材提供负压力。

进一步的，所述若干尺寸不同的波纹管包括一个外层波纹管和若干内层波纹管，所述外层波纹管的尺寸大于任何一个所述内层波纹管，所述外层波纹管套设在所述若干内层波纹管外围。

进一步的，所述若干内层波纹管之间及所述若干内层波纹管与所述外层波纹管之间同轴设置。