一种晶圆键合加压装置、晶圆键合的方法及晶圆键合设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种晶圆键合加压装置，所述晶圆键合加压装置的压头包括至少两个的子压头；每个所述子压头对待键合晶圆施加压力的区域不相同，使得在加压键合过程中，待键合晶圆的键合前沿点可逐步延伸至所述待键合晶圆的各个边缘。本发明专利技术通过将压头分成多个子压头，实现对所述待键合晶圆的不同区域的逐次加压，使得所述待键合晶圆上的键合前沿点逐渐向所述待键合晶圆的边缘延伸，不会在键合过程中在所述待键合晶圆的非边缘处形成气泡，影响成品的键合效果，不会出现某一点压力过高导致所述待键合晶圆破损的情况，提升了最终成品的良品率，降低了一定量成品所需的材料成本。本发明专利技术同时还提供了一种具有上述有益效果的晶圆键合的方法及晶圆键合设备。

A wafer bonding pressure device, a wafer bonding method and a wafer bonding device

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆键合加压装置、晶圆键合的方法及晶圆键合设备
本专利技术涉及集成电路领域，特别是涉及一种晶圆键合加压装置、晶圆键合的方法及晶圆键合设备。
技术介绍
随着集成电路的发展，绝缘体硅(SOI)技术被业界公认为纳米技术时代取代现有单晶硅材料的解决方案之一，是维持摩尔定律走势的一大利器。SOI材料是SOI技术发展的基础，高质量的SOI材料一直是制约SOI技术进入大规模工业生产的首要因素。近年来，随着SOI材料制备技术的不断成熟，制约SOI技术发展的材料问题正逐步被解决。SOI材料的制备技术归根结底包括两种，即以离子注入为代表的注氧隔离技术(Sepration-by-oxygenimplantation,即SIMOX)和晶圆键合技术。SIMOX技术需要高温离子注入和后续超高温退火，这种技术会对SIMOX材料有损坏。由于材料质量的稳定性没有保证，导致最终成品的良品率下降从而使得成本在增加。晶圆键合技术(WaferBonding)是利用两片镜面抛光的、干净的晶圆表面结合在一起。采用晶圆键合与减薄技术形成SOI结构时，不仅具有工艺简单、成本低廉、对器件无损伤等优点，且制备出的SOI材料仍然具有优良特性。但现有晶圆键合技术中，若想要避免高温加工给警员带来的破坏，则需要采用加压键合，现有加压键合方案键合前沿点不可控制，容易由于键合不紧密导致形成气泡，从而使最终成品的良品率下降；虽然点压能解决出现气泡的问题，但由于施力面积太小，难以施加较高的均匀压力，容易造成晶圆的破损最终导致键合失败。
技术实现思路
r>本专利技术的目的是提供一种晶圆键合加压装置、晶圆键合的方法及晶圆键合设备，以解决现有技术中加压过程中压力施加不均，且键合前沿点不可控制，容易形成气泡导致键合不紧密的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种晶圆键合加压装置，其特征在于，所述晶圆键合加压装置的压头包括至少两个的子压头；每个所述子压头对待键合晶圆施加压力的区域不相同，使得在加压键合过程中，待键合晶圆的键合前沿点可逐步延伸至所述待键合晶圆的各个边缘。可选地，在所述晶圆键合加压装置中，所述子压头为嵌套设置的子压头。可选地，在所述晶圆键合加压装置中，所述子压头为同心子压头。可选地，在所述晶圆键合加压装置中，所述同心子压头为同心空心圆柱状子压头。可选地，在所述晶圆键合加压装置中，所述子压头的数量为3至5个。本专利技术还提供了一种晶圆键合的方法，包括：提供待键合晶圆；在预设温度下，使用上述任一种所述的晶圆键合加压装置对所述待键合晶圆加压，具体操作为依次使用不同子压头逐渐向所述待键合晶圆的边缘加压，使所述待键合晶圆的键合前沿点逐步延伸至所述待键合晶圆的各个边缘；对经过加压处理的待键合晶圆进行退火处理，得到键合后的晶圆。可选地，在所述晶圆键合加压装置的制作方法中，所述待键合晶圆在进行加压处理前，还包括：对所述晶圆进行表面抛光和表面清洁处理。可选地，在所述晶圆键合加压装置的制作方法中，所述预设温度为25摄氏度至150摄氏度，包括端点值。本专利技术还提供了一种晶圆键合设备，所述晶圆键合设备包括上述任一种所述的晶圆键合加压装置。本专利技术所提供的晶圆键合加压装置，所述晶圆键合加压装置的压头包括至少两个的子压头；每个所述子压头对待键合晶圆施加压力的区域不相同，使得在加压键合过程中，待键合晶圆的键合前沿点可逐步延伸至所述待键合晶圆的各个边缘。本专利技术通过将压头分成多个子压头，实现对所述待键合晶圆的不同区域的逐次加压，使得所述待键合晶圆上的键合前沿点逐渐向所述待键合晶圆的边缘延伸，即保证所述键合前沿点的延伸方向始终朝向所述待键合晶圆的边缘，不会在键合过程中在所述待键合晶圆的非边缘处形成气泡，影响成品的键合效果，同时，所述子压头并非点压式压头，与所述待键合晶圆的接触方式为面接触，因此不会出现某一点压力过高导致所述待键合晶圆破损的情况，提升了最终成品的良品率，进而降低了一定量成品所需的材料成本。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的晶圆键合加压装置的一种具体实施方式的压头的俯视结构示意图；图2为本专利技术所提供的晶圆键合加压装置的另一种具体实施方式的压头的俯视结构示意图；图3为本专利技术所提供的晶圆键合加压装置的又一种具体实施方式的压头的俯视结构示意图；图4为本专利技术所提供的晶圆键合加压装置的又一种具体实施方式的单个子压头的立体图；图5为本专利技术所提供的晶圆键合加压装置的又一种具体实施方式的结构示意图；图6为本专利技术所提供的晶圆键合的方法的一种具体实施方式的流程示意图。具体实施方式目前晶圆键合技术主要包括阳极键合、硅片直接键合、共晶键合、热压键合、金属键合、玻璃焊料键合等，上述的晶圆键合技术都涉及到高温退火处理，工艺时间长，键合过程中产生的高温对微机电系统器件(MEMS)性能造成不利影响，比如高温对晶圆上的温度敏感电路和微结构造成热损坏(如超过400℃的高温就会对CMOS铝电路造成破坏)；高温易引入杂质，造成衬底掺杂的重新分布；对于热膨胀系数差异较大的两个晶圆，经过高温处理后会导致很大的变形和残余热应力，直接影响到器件性能和封装成品率。近年来提出了低温晶圆键合的思想，低温晶圆键合主要有低温焊料键合、黏胶键合、表面活化键合等。但是由于黏胶键合和低温焊料键合的键合强度较低，器件使用温度有限，应用受到很大限制。低温表面活化键合由于表面活化处理和低温退火，从而使得键合强度能够满足后续的器件制作。本专利技术基于表面活化键合，采用特殊结构对于晶圆之间施加均匀的压力，使得键合更可靠。另外，本方案对于键合前沿点的推进提出了新的解决方案，减少了真空气泡的产生，有效提高键合质量。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的核心是提供一种晶圆键合加压装置，其具体实施方式一的压头的俯视结构示意图如图1所示，所述晶圆键合加压装置的压头包括至少两个的子压头；每个所述子压头对待键合晶圆施加压力的区域不相同，使得在加压键合过程中，待键合晶圆的键合前沿点可逐步延伸至所述待键合晶圆的各个边缘。如图1所示，本具体实施方式中的压头共包括三个子压头，分别为第一子压头101、第二子压头102及第三子压头103，在晶圆键合的过程中，可以由上述待键合晶圆的一侧逐渐向另一侧加压键合，如先以第一子压头101对上述待键合晶圆加压，保证加压区域内上述待键合晶圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶圆键合加压装置，其特征在于，所述晶圆键合加压装置的压头包括至少两个的子压头；/n每个所述子压头对待键合晶圆施加压力的区域不相同，使得在加压键合过程中，待键合晶圆的键合前沿点可逐步延伸至所述待键合晶圆的各个边缘。/n

【技术特征摘要】
1.一种晶圆键合加压装置，其特征在于，所述晶圆键合加压装置的压头包括至少两个的子压头；
每个所述子压头对待键合晶圆施加压力的区域不相同，使得在加压键合过程中，待键合晶圆的键合前沿点可逐步延伸至所述待键合晶圆的各个边缘。


2.如权利要求1所述的晶圆键合加压装置，其特征在于，所述子压头为嵌套设置的子压头。


3.如权利要求2所述的晶圆键合加压装置，其特征在于，所述子压头为同心子压头。


4.如权利要求3所述的晶圆键合加压装置，其特征在于，所述同心子压头为同心空心圆柱状子压头。


5.如权利要求1至4任一条所述的晶圆键合加压装置，其特征在于，所述子压头的数量为3至5个。


6.一种晶圆键合的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王盛凯，王英辉，
申请(专利权)人：中科院微电子研究所昆山分所，
类型：发明
国别省市：江苏;32