[发明专利]一种用于亲水性圆片直接键合的键合装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于亲水性圆片直接键合的键合装置及方法，包括：机架、旋转台总成、挡块夹具总成、给排水系统、上盖和压力施加装置；机架包括：支撑架和筒体；筒体的上端口安装有可开合的上盖；上盖上安装有压力施加装置；旋转台总成包括：旋转台、驱动电机和转轴；转轴可转动的设置于支撑架上，转轴的下端与驱动电机的输出轴相连接，转轴的上端安装有旋转台；挡块夹具总成设置于旋转台上；给排水系统包括进水管和出水管。本发明的亲水性圆片直接键合装置，结构简单、操作方便且成本低廉，适用于实验室研究；能够显著改善圆片键合质量。

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，涉及圆片直接键合装置技术领域，特别涉及一种用于亲水性圆片直接键合的键合装置及方法。

背景技术

圆片直接键合技术是指两圆片在无任何粘结剂和中介层的情况下，其键合界面处的原子在外界能量的作用下发生物理化学反应形成共价键而结合成一体，并达到一定键合强度的微加工技术。该技术作为一种重要的半导体制造技术，其在产品封装、器件集成和材料制备等方面都有着十分广阔的应用前景。圆片直接键合技术对被键合圆片的表面质量要求很高，一般需要在键合之前对被键合圆片进行清洗，以除去其表面的各类污染物。同时，为了得到更高的键合强度，相应的圆片表面活化工艺也是非常有必要的。研究表明，RCA-1溶液和氧等离子体等亲水性表面活化处理方法能够显著提升被键合圆片表面的OH-浓度，这对两圆片键合界面形成更多牢固的共价键具有重要作用。

目前，工业上所使用的圆片直接键合技术都需要有专门的自动化键合设备，其主要用于大批量生产，价格昂贵，且所键合的圆片材料限制较多。而在键合技术的实验室研发阶段，科研人员通常需要对圆片进行手持操作以完成其键合过程的各道工序，且其所处的实验室环境往往不能满足特定的洁净度，这就很可能对清洗后的圆片表面造成再次污染，从而对键合质量产生不良影响。因此，设计一种结构简单、成本低廉的用于亲水性表面活化处理的圆片直接键合装置显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于亲水性圆片直接键合的键合装置及方法，以解决上述现有键合技术和设备存在的技术问题。本发明的亲水性圆片直接键合装置，结构简单、操作方便且成本低廉，适用于实验室研究；能够显著改善圆片键合质量。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于亲水性圆片直接键合的键合装置，包括：机架、旋转台总成、挡块夹具总成、给排水系统、上盖和压力施加装置；机架包括：支撑架和筒体；筒体固定安装在支撑架上，筒体的上下端均开口；筒体的上端口安装有可开合的上盖；上盖上安装有压力施加装置；旋转台总成包括：旋转台、驱动电机和转轴；转轴可转动的设置于支撑架上，转轴的下端与驱动电机的输出轴相连接，转轴的上端安装有旋转台；旋转台伸入筒体内；挡块夹具总成设置于旋转台上，挡块夹具总成用于固定待键合处理的圆片；给排水系统包括进水管和出水管；进水管的出水口处于旋转台的上方，用于圆片键合时冲水，出水管用于排出冲洗后的废水。

进一步的，上盖铰接在筒体上；上盖和筒体上安装有锁扣装置；上盖透明或设置有观察窗。

进一步的，压力施加装置包括：加载手轮、滚珠丝杠、压块和压力传感器；滚珠丝杠可转动的安装在上盖上，滚珠丝杠的底端穿过上盖进入筒体内；滚珠丝杠的上端安装有加载手轮，下端安装有压块；压力传感器包括采集端和显示端；采集端设置于压块上，用于采集压块对待键合圆片施加的压力，采集端设置于筒体外。

进一步的，挡块夹具总成包括：固定夹具和若干个可转动夹具；固定夹具固定安装在旋转台上，可转动夹具均可转动的设置于旋转台上，每个可转动夹具上均设置有凸起限位部；固定夹具和若干个可转动夹具绕旋转台的轴线布置。

进一步的，可转动夹具下部设置有螺纹部，上部设置有光滑部；可转动夹具通过螺纹部可转动的安装在旋转台上；光滑部上设置有阶梯台。