晶圆键合机制造技术

本发明专利技术涉及半导体加工设备技术领域，公开了一种按照顺序有序键合，减少气泡产生的晶圆键合机。晶圆键合机包括两个卡盘，每一卡盘均包括支架以及设置于支架上的键合区，至少一个卡盘的键合区有多个，位于同一卡盘上的多个键合区独立设置，每一独立的键合区内均具有用于与晶圆抵接的键合点，晶圆键合机还包括用于控制键合点的键合顺序的键合机构。本发明专利技术利用键合机构调整键合点的键合顺序，从而使得两片晶圆有序键合。在晶圆的有序键合过程中，空气顺着键合方向逐渐移动并跑出，减少两片晶圆之间产生的气泡和空洞，提高产品良率。

Wafer bonder

The invention relates to the technical field of semiconductor processing equipment, and discloses a wafer bonding machine which can bond orderly in order to reduce bubble generation. The wafer bonding machine consists of two chucks, each chuck includes a bracket and a bonding area arranged on the bracket. At least one chuck has multiple bonding areas, which are independently arranged on the same chuck. Each independent bonding area has bonding points for bonding with the wafer. The wafer bonding machine also includes bonding mechanisms for controlling the bonding order of the bonding points. The invention uses a bonding mechanism to adjust the bonding order of bonding points, so that two wafers are orderly bonded. In the orderly bonding process of wafers, air moves gradually along the bonding direction and runs out, which reduces the bubbles and voids between wafers and improves the yield of products.

【技术实现步骤摘要】
晶圆键合机
本专利技术涉及半导体加工设备
，特别涉及一种按照顺序有序键合，减少气泡产生的晶圆键合机。
技术介绍
晶圆键合是指将两片表面清洁、原子级平整的同质或异质半导体材料经表面清洗和活化处理，在一定条件下直接结合，通过范德华力、分子力甚至原子力使晶片键合成为一体的技术。晶圆键合技术广泛的应用于封装、MEMS、3D互联，LED制造，特殊衬底制造等领域，越来越成为半导体和MEMS领域必不可少的研发和生产工具。两片平整的衬底，面对面贴合起来，施加一定的压力、温度、电压等外部条件，原有的两片衬底之间的界面会产生原子或分子间的结合力，如共价键、金属键或分子键，当达到一定程度后，两片衬底材料成为一个整体。晶圆键合的设备叫做晶圆键合机，根据所用键合技术的不同，晶圆键合机可分为直接键合机、阳极键合机、热压键合机、化学反应键合机和高分子聚合物键合机等等。现有技术中，晶圆键合机在将两片晶圆进行键合时，往往是将两片晶圆直接接触并键合。现有的晶圆键合夹紧装置包括承载台、夹紧机构、压头、压盘，所述压头压接在所述压盘的压接点设置于所述压盘对应基片之外的区域；所述压盘与所述承载台的材料相同。该晶圆键合夹紧装置能够减小或消除无效压合面、便于温度控制，提高生产效率，压合性能均匀，提高成品率。但是，由于在两片晶圆进行键合的过程中，上方的晶圆通过重力和下方的晶圆为面与面的全面结合，在此过程中位于晶圆之间的气泡无法及时跑出，气泡容易残存在两片晶圆之间，导致产品良率下降。
技术实现思路
本专利技术针对上述技术问题而提出，目的在于提供一种晶圆键合机，本专利技术的晶圆键合机通过对晶圆按照由点及线再到面的顺序有序键合，减少气泡和空洞的产生，提高产品良率。具体来说，本专利技术提供了一种晶圆键合机，包括两个卡盘，每一所述卡盘均包括支架以及设置于支架上的键合区，至少一个所述卡盘的键合区有多个，位于同一所述卡盘上的多个所述键合区彼此独立设置，每个所述键合区内均具有用于与晶圆抵接的键合点以及用于控制所述键合点动作的键合机构。相较于现有技术而言，本专利技术提供的晶圆键合机，其至少一个卡盘的键合区有多个，多个键合区彼此独立设置。此时，可以通过键合机构，控制和调整键合点的键合顺序，从而使得两片晶圆有序键合，例如，调整两片晶圆由点到线再到面的键合，或者直接由线到面的键合。在晶圆的有序键合过程中，空气顺着键合方向逐渐移动并跑出，从而减少两片晶圆之间产生的气泡，提高产品良率。此外，在键合过程中或键合完成初期，还可以观察或者使用工具检测两片晶圆之间是否留有气泡。如检测到两片晶圆之间仍留有气泡，键合机构可以再次有针对性地选择控制键合点向两片晶圆之间按照顺序的施加压力，及时将气泡排出两片晶圆之间，进一步减少气泡和空洞的产生，提高产品良率。另外，作为优选，所述键合机构利用压力控制所述键合点的动作。压力驱动具有结构简单，输出力大，控制迅速，反应敏捷等等的优点，利用压力驱动可以有效控制键合点的键合顺序，减少两片晶圆之间产生的气泡和空洞，提高产品良率。进一步地，作为优选，所述键合机构包括多个内置流体的压力壳以及用于向所述压力壳内流体施压的压力管，所述压力壳设置于所述键合区内，所述压力壳的一端与所述支架连接、另一端连通有气囊，所述气囊形成为所述键合点，所述压力管与外部的压力源相连通。在晶圆键合过程中，压力源通过压力管向压力壳中通入流体，增加压力壳内的压力，气囊向外突出，与晶圆接触并抵接，晶圆通过气囊的抵压与另一晶圆进行键合，完成相应于该键合区的点的键合。控制键合点的键合顺序，从而实现气囊按照顺序例如逐渐由点到线再到面的抵接晶圆，实现晶圆的顺序键合。在晶圆键合过程中，空气顺着键合方向逐渐移动并跑出，减少两片晶圆之间产生的气泡和空洞，提高产品良率。另外，通过气囊与晶圆接触并抵接，键合点与晶圆柔性接触并抵接，避免晶圆在键合的过程中受损。另外，作为优选，每一所述键合区内均设置有真空壳以及用于抽出所述真空壳内空气的真空管，所述真空壳的一端与所述支架连接、另一端开口并与外界连通，所述真空管与外部的真空泵相连通。当卡盘在键合准备阶段需要固定住晶圆时，真空泵向外抽出空气，使得真空壳内形成负压，晶圆在大气压强的作用下吸附并固定在卡盘上，方便卡盘对晶圆进行移位以及后期的对准键合工作。此时，利用大气压强固定晶圆，无需外物固定，不会因为固定结构而损伤晶圆，大气压强的控制灵活便捷，也方便控制晶圆的抓放。进一步地，作为优选，每一个所述键合区内的所述真空管有多个，每一所述键合区内的多个所述真空管之间通过气道相连通。每一键合区内设置多个真空管，多个真空管共同对真空壳内抽取真空，可以增强真空壳吸附晶圆的能力，还可以避免某个真空管堵塞或损坏后无法抽真空，真空管抽真空的能力得到加强，抽取真空更加稳定。另外，作为优选，所述压力壳设置于所述真空壳内。压力壳设置在真空壳内，可以节约面积，简化结构。压力壳设置在真空壳内，还可以增加压力壳的数量，进而增加压力壳内气囊的数量、增加键合点的数量，键合点的密度大，则晶圆键合机的键合精度高，进而可以有效减少两片晶圆之间的气泡和空洞，提高产品良率。另外，作为优选，所述压力壳与所述真空壳在所述键合区内交错设置。压力壳与真空壳在键合区内交错设置，此时的压力壳与真空壳相互独立，可以避免压力壳与真空壳内工况的互相干扰，增加卡盘固定晶圆以及键合点键合晶圆的效率，有效减少两片晶圆之间的气泡和空洞，提高产品良率。另外，作为优选，至少一个所述键合区内的键合点为多个，多个所述键合点在所述键合区内均匀分布。每一键合区内的键合点至少有一个，并且在部分所述键合区中，所述键合点为多个且均匀分布。因此卡盘整体的键合点数量多，键合点的密度大、晶圆键合机的键合精度高，可以更加精准有效的驱动两片晶圆键合，减少两片晶圆之间的气泡和空洞，提高产品良率。另外，作为优选，多个所述键合区在所述支架上呈条形、网格状、扇形或者环形分布，多个所述键合点在所述支架上呈直线形、网格状、射线状或者环形分布。键合区带动键合点在支架上呈直线形、网格状、射线状或者环形分布，键合点有序排布，方便后续控制键合点的键合顺序，可以全面有效减少两片晶圆之间的气泡和空洞，提高产品良率。附图说明图1是本专利技术实施方式一晶圆键合机的俯视图；图2是本专利技术实施方式一卡盘的结构示意图；图3是本专利技术实施方式一卡盘的键合区的俯视图；图4是本专利技术实施方式一卡盘的工作原理图；图5是本专利技术实施方式一晶圆键合过程的状态图；图6是本专利技术实施方式二卡盘的结构示意图；图7是本专利技术实施方式三卡盘的键合区的俯视图；图8是本专利技术实施方式四卡盘的键合区的俯视图；图9是本专利技术实施方式五卡盘的键合区的俯视图。附图标记说明：1、支架；2、键合区；3、键合机构；4、压力壳；5、压力管；6、气囊；7、真空壳；8、真空管；9、气道；10、晶圆；11、控制器；12、机台；13、卡盘；14、定位架；15、机械手；16、驱动件。具体实施方式下面结合说明书附图，对本专利技术进行进一步的详细说明。附图中示意性地简化示出了晶圆键合机的结构等。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶圆键合机，包括两个卡盘，其特征在于，每一所述卡盘均包括支架以及设置于支架上的键合区，至少一个所述卡盘的键合区有多个，位于同一所述卡盘上的多个所述键合区彼此独立设置，每个所述键合区内均具有用于与晶圆抵接的键合点，以及用于控制所述键合点动作的键合机构。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆键合机，包括两个卡盘，其特征在于，每一所述卡盘均包括支架以及设置于支架上的键合区，至少一个所述卡盘的键合区有多个，位于同一所述卡盘上的多个所述键合区彼此独立设置，每个所述键合区内均具有用于与晶圆抵接的键合点，以及用于控制所述键合点动作的键合机构。2.根据权利要求1所述的晶圆键合机，其特征在于，所述键合机构利用压力控制所述键合点的动作。3.根据权利要求2所述的晶圆键合机，其特征在于，所述键合机构包括多个内置流体的压力壳以及用于向所述压力壳内流体施压的压力管，所述压力壳设置于所述键合区内，所述压力壳的一端与所述支架连接、另一端连通有气囊，所述气囊形成为所述键合点，所述压力管与外部的压力源相连通。4.根据权利要求1或2所述的晶圆键合机，其特征在于，每一所述键合区内均设置有真空壳以及用于抽出所述真空壳内空气的真空管，所述真空壳的一端与所述支架连接、另一端开口并与外界连通，所述真空管与外部的真空泵相连通。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博佳，王海宽，吴龙江，林宗贤，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32