[发明专利]一种三层晶圆键合的对准设备以及键合方法

说明书

本发明提供了一种三层晶圆键合对准设备和利用所述对准设备进行三层晶圆键合的方法，所述对准设备包括本体以及设置在所述本体上的隔离片机构和固定机构，所述隔离片机构包括两层隔离片，所述两层隔离片之间具有间隙，多个隔离片机构可利用所述间隙的封闭端将晶圆夹紧。隔离片机构对位于双层隔离片之间的晶圆具有限位固定作用，其结构简单，操作方便，简化了键合步骤，使得所述对准设备可以一次完成三层晶圆的对准固定，在不增加过多成本的情况下，可以一次性直接完成三层晶圆的键合，提高了效率，降低了生产成本。

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种三层晶圆键合的对准设备以及键合方法。

背景技术

在半导体器件的制造过程中，为了实现器件的小型化、多功能化、高性能化，常常需要把多片晶圆键合起来。根据不同的应用领域，晶圆键合的工艺设备和参数都不相同，但是基本原理相似，主要包括抽真空、升温、施加压力、释放压力和降温破真空等工艺。通常情况下一套完整的晶圆键合设备主要由两类设备组成：对准设备和键合设备。对准设备能够将两片晶圆根据对准标记对准，插入隔离片，固定两片晶圆，一般使用对准设备将一对晶圆对准和固定需要10分钟；键合设备能够通过抽真空、抽隔离片、升温、施加压力、降温和破真孔将不同材料的晶圆结合在一起，键合设备键合一对晶圆需要4个小时。

目前常规的晶圆键合设备一次仅能实现两片晶圆的键合，无法直接完成三层晶圆的精准对位和键合，比如采用3层堆叠结构光纤模板硅硅键合，需要分两次来完成三片晶圆的键合，先完成两片晶圆的键合，然后再和第三层晶圆键合。因为键合面接触设备受到污染，所以需要清洗键合好的两层晶圆后再和第三层晶圆键合，增加清洗成本，这种过程键合成本较高，完成时间久，也会额外引入一些缺陷。

最近也出现了三层晶圆键合对准设备，能同时对三层晶圆进行对准，从而实现三层晶圆一次完成键合，但是这种对准设备的隔离片机构是由多个单层隔离片机构组成的，结构复杂，操作不便。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种三层晶圆键合对准设备和利用所述对准设备进行三层晶圆键合的方法，其结构简单，操作方便，简化了键合步骤，提高了键合效率，节约了成本与时间。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供了一种晶圆键合对准设备，包括本体以及设置在所述本体上的多个隔离片机构和固定机构，所述隔离片机构包括线性驱动部件和设置在所述线性驱动部件上的双层隔离片部件，所述双层隔离片部件包括两层隔离片，所述两层隔离片之间具有间隙，所述多个隔离片机构隔离片机构可利用所述间隙的封闭端将晶圆夹紧。所述线性驱动部件驱动所述双层隔离片部件的两层隔离片同步的完成插入和抽离多层晶圆的动作，两层隔离片可以由同一驱动结构驱动完成插入和抽离隔离片的动作，插入时，两层隔离片间隙的封闭端抵紧在晶圆的侧壁上将晶圆卡紧固定，使得整个设备结构简单，操作方便，隔离片机构对位于双层隔离片之间的晶圆具有限位固定作用，使得所述对准设备可以一次完成三层晶圆的对准固定，从而可以一次性直接完成三层晶圆的键合。

在一些优选的实施方式中，所述隔离片机构的数目与所述固定机构的数目相等，所述多个隔离片机构和多个固定机构都均匀间隔分布在所述本体上，一个隔离片机构位于两个相邻的固定机构之间。优选的，每个隔离片机构与对应的一个固定机构紧邻设置，可以更方便的完成抽离隔离片机构的操作。进一步的，所述隔离片机构和固定机构的数量均为三个以上，因为至少三个点可以确定一个平面，可以避免在晶圆直径两端同时夹持晶圆造成晶圆弯曲问题。

在一些优选的实施方式中，所述双层隔离片部件包括两层隔离片和安装柄，所述两层隔离片固定在安装柄上，呈U形或V形，多个均匀间隔分布的双层隔离片部件可利用U形或V形的封闭端将晶圆卡紧固定在多个双层隔离片部件之间。优选的，所述双层隔离片部件为金属弹性薄片，具有一定的弹性，可防止双层隔离片部件将晶圆夹碎。