[实用新型]晶圆键合装置

说明书

本实用新型涉及芯片制造技术领域，特别是涉及一种晶圆键合装置。本实用新型的目的是提供一种能够使上晶圆自内而外地均匀变形，减少键合空洞的产生，降低对对准精度的影响的晶圆键合装置，具体包括上卡盘、按压装置，所述上卡盘设置有开口、腔体、第一气道，所述第一气道一端连通所述腔体，所述第一气道另一端连通气源，所述腔体为设置于所述上卡盘下表面的凹槽，所述按压装置连接有驱动装置，所述驱动装置适于带动所述按压装置向下移动穿过所述开口并接触所述上晶圆，使所述上晶圆至少部分接触下晶圆，所述开口的侧壁上设置有密封组件。

技术领域

本实用新型涉及芯片制造技术领域，特别是涉及一种晶圆键合装置。

背景技术

目前，常见的混合键合技术是针对当前背照式CIS芯片和3D存储芯片工艺发展起来的，是解决互连引线瓶颈问题的一种优选方案。预键合工艺是混合键合技术的最关键环节，决定着键合效果的优劣。

现有预键合工艺大致分为三步。首先，上下晶圆对准后，上晶圆卡盘中心真空释放，外围区域保持真空，上晶圆圆心部位在某种技术方案下产生变形；其次，上晶圆圆心处凸起至预定值，即与下晶圆接触后，缓慢释放上晶圆外围区域真空，直至上晶圆脱离卡盘，通过自身延展，与下晶圆完全重合；最后，下卡盘上升，使得晶圆对进一步紧密贴合并赶走晶圆间残存的气体，防止贴合面出现气隙，进而影响预键合效果。

在整个预键合过程中，预键合前晶圆间隙、上晶圆变形力、上晶圆真空释放时间等一系列因素对预键合工艺起着至关重要的作用。在这些影响因素中，上晶圆变形力和变形方式的控制尤为重要。

现有技术方案中，上晶圆卡盘中心部位安装有硬质顶销，顶销向下移动并挤压上晶圆圆心部位，形成晶圆中心凸起，直至上晶圆中心部位与下晶圆发生接触挤压，此后依靠晶圆自身延展性逐步实现与下晶圆的完全贴合。但是晶圆自身存在厚度不均、局部翘曲等导致晶圆内部不规则应力的因素，易导致上晶圆周向不规则、不均匀变形。这种不规则、不均匀形变必然严重影响对准精度，并且造成键合空洞的产生。另外，顶销对晶圆的纯刚性接触挤压易造成晶圆的背部表面损伤，恶化晶圆表面质量。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种晶圆键合装置，使上晶圆自内而外地均匀变形，减少键合空洞的产生，降低对对准精度的影响，提高预键合质量。

为了解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案：

本实用新型晶圆键合装置，包括上卡盘、按压装置，所述上卡盘下表面用于吸附上晶圆，所述上卡盘设置有开口、腔体、第一气道，所述第一气道一端连通所述腔体，所述第一气道另一端连通气源，所述腔体为设置于所述上卡盘下表面的凹槽，所述按压装置连接有驱动装置，所述驱动装置适于带动所述按压装置向下移动穿过所述开口并接触所述上晶圆，使所述上晶圆至少部分接触下晶圆，所述开口的侧壁上设置有密封组件。

本实用新型晶圆键合装置，其中所述密封组件为气囊，所述上卡盘上开设有第二气道，所述第二气道与所述气囊内腔相连通。

本实用新型晶圆键合装置，其中所述按压装置下端设置有密封套，所述密封套与所述气囊的侧壁相适应。

本实用新型晶圆键合装置，其中所述密封套由弹性材料制成。

本实用新型晶圆键合装置，其中所述按压装置下端部纵截面轮廓具有一定曲率。

本实用新型晶圆键合装置，其中所述开口位于所述上卡盘的中心。

本实用新型晶圆键合装置，其中所述腔体位于所述上卡盘的中心，所述腔体位于所述气囊的下方，所述腔体与所述气囊中心对齐。

本实用新型晶圆键合装置，其中还包括位移传感器，所述位移传感器设置于所述卡盘上，所述位移传感器位于所述开口的外围。

本实用新型晶圆键合装置，其中还包括力传感器，所述力传感器设置于所述按压装置顶部。