[发明专利]堆叠式多对晶圆键合装置及键合方法有效

专利信息
申请号: 201910661190.4 申请日: 2019-07-22
公开(公告)号: CN110444508B 公开(公告)日: 2022-04-12
发明(设计)人: 黄立;王颖;王春水;马占锋;高健飞;张旭 申请(专利权)人: 武汉高芯科技有限公司
主分类号: H01L21/687 分类号: H01L21/687;H01L21/67;H01L21/18
代理公司: 北京汇泽知识产权代理有限公司 11228 代理人: 秦曼妮
地址: 430205 湖北省武*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 堆叠 晶圆键合 装置 方法
【说明书】:

发明提供了一种堆叠式多对晶圆键合装置及键合方法,该键合装置包括键合腔室以及堆叠设置于键合腔室内的多个卡盘组件,每个卡盘组件包括用于装载一对晶圆的卡盘、用于将该对晶圆中间隔开的间隔片以及用于将该对晶圆固定在卡盘上的夹锁,还包括位于键合腔室内的底部控温承重组件以及上部控温施压组件,所述底部控温承重组件位于最下面的卡盘的底部,所述上部控温施压组件位于最上面的卡盘的上方,位于最下面的卡盘上方的各所述卡盘均通过加热丝和控温热电偶与所述底部控温承重组件连接。本发明能够减小晶圆级键合的成本,可以很大程度上提高键合的工作效率,提高生产效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域,尤其涉及一种堆叠式多对晶圆键合装置及键合方法。

背景技术

随着超大规模集成电路的发展,晶圆键合被证明是一种直接有效的组装、加工、制造基底材料的方法,并且在半导体领域、微电子领域、MEMS以及光电器件的制造领域得到了广泛的应用

晶圆键合是通过晶圆界面处的原子在外界能量的作用下,通过范德华力、分子力和原子力使晶圆键合成为一体的技术。现有的晶圆键合工艺有许多种,其中直接晶圆键合因不需要粘结剂、在常压下进行、耐高温、具有较高的产出而被广泛应用。晶圆键合中,第二晶圆与第一晶圆需要进行高精度的对准,以在两个或更多个晶圆上实现完整的器件。

目前通常所采用的晶圆级键合的装置和方法一次只能将一对第二晶圆与第一晶圆键合,当需要对多对晶圆进行键合时,键合时间长,工作效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种堆叠式多对晶圆键合装置及键合方法,旨在用于解决现有的晶圆键合方法键合时间长、工作效率低的问题。

本发明是这样实现的:

一方面,本发明提供一种堆叠式多对晶圆键合装置,包括键合腔室以及堆叠设置于键合腔室内的多个卡盘组件,每个卡盘组件包括用于装载一对晶圆的卡盘、用于将该对晶圆中间隔开的间隔片以及用于将该对晶圆固定在卡盘上的夹锁,该装置还包括位于键合腔室内的底部控温承重组件以及上部控温施压组件,所述底部控温承重组件位于最下面的卡盘的底部,所述上部控温施压组件位于最上面的卡盘的上方,位于最下面的卡盘上方的各所述卡盘均通过加热丝和控温热电偶与所述底部控温承重组件连接。

进一步地,相邻两个所述卡盘之间通过弹簧支撑。

进一步地,每个所述卡盘组件具有多个间隔片且多个所述间隔片沿卡盘四周均匀布置。

进一步地,还包括间隔片撤离机械手臂,各所述卡盘组件的间隔片上下对应设置,且相对应的各所述间隔片与同一个所述间隔片撤离机械手臂连接。

进一步地,每个所述卡盘组件具有多个夹锁且多个所述夹锁沿卡盘四周均匀布置。

进一步地,所述夹锁压紧于晶圆顶部,位于夹锁上方的卡盘上设有与所述夹锁对应的让位槽。

进一步地,还包括固定于腔室底部的圆卡柱,各所述卡盘上设有与所述圆卡柱相对应的通孔,所述圆卡柱伸入相对应的各所述通孔内。

进一步地,位于最下面的卡盘上方的各所述卡盘内呈圆环状均匀分布有加热丝和控温热电偶。

本发明还提供一种堆叠式多对晶圆键合方法,采用上述的堆叠式多对晶圆键合装置,该方法包括以下步骤:

1)取出键合装置中最下面的卡盘,反面朝上放入对准机台中,利用托盘背面朝上放入第一晶圆,找到键合标记,第一晶圆与卡盘结合后,正面朝上放入第二晶圆,找到对准标记进行对准后,利用间隔片和夹锁对对准后的第一晶圆和第二晶圆进行固定,取出卡盘,正面朝上放在底部控温承重组件上;

2)采用步骤1)的方法依次在其他卡盘上对准并固定晶圆对,各卡盘从下往上依次堆叠放置;

3)在相邻两个卡盘之间接入弹簧;

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