共晶焊接设备及其加热系统技术方案

本申请公开了一种共晶焊接设备，用于对上晶圆和下晶圆进行共晶键合操作。共晶焊接设备包括：晶圆台，用于承载上晶圆和下晶圆并对上晶圆和下晶圆进行加热；以及压力组件，用于对上晶圆施加压力。并且，共晶焊接设备还包括：温度传感器阵列，包括设置于压力组件的下表面的多个温度传感器，并且多个温度传感器分别与上晶圆的上表面的多个区域对应；加热组件阵列，包括设置于晶圆台内的多个加热组件，并且多个加热组件位置分别与多个温度传感器的位置对应；以及控制装置，与多个温度传感器和多个加热组件进行通信，配置用于根据多个温度传感器的测量温度值，调节多个加热组件的加热温度，使得上晶圆和下晶圆在晶圆平面内的温度均匀分布。

【技术实现步骤摘要】
共晶焊接设备及其加热系统
本申请涉及半导体制造领域，特别是涉及一种共晶焊接设备。
技术介绍
采用共晶金属的晶圆级键合是当今半导体制造领域的工艺，用于提供两个晶圆之间的电连接。在共晶焊接工艺中，两个对准的晶圆放置在晶圆台上。其中，上晶圆沉积有锗(Ge)材料，并且下晶圆的相应位置处沉积有铝(Al)材料。在共晶焊接的过程中，通过活塞驱动压力组件向上晶圆施加压力，同时晶圆台被加热到略低于共晶熔点，从而使得上晶圆的锗材料和下晶圆的铝材料键合在一起，形成金属间化合物。从而通过这种方式，实现上晶圆和下晶圆的连接。为了使得上晶圆和下晶圆的之间的键合均匀，需要使得整个晶圆的温度相同。然而，使整个晶圆的温度获得满意的均匀性是非常困难的。因此，如果晶圆台的温度设定为接近共晶温度，则晶圆的某些部分将不会被加热到共晶温度，从而使得晶圆的这些部分不会键合。如果将温度设定为远高于共晶温度，则晶圆的某些部分会过热，导致铝材料在键合区域周围飞溅。针对上述的现有技术中存在的共晶焊接过程中晶圆加热不均匀，从而导致晶圆之间的共晶焊接存在缺陷的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本公开提供了一种共晶焊接设备，以至少解决现有技术中存在的共晶焊接过程中晶圆加热不均匀，从而导致晶圆之间的共晶焊接存在缺陷的技术问题。根据本申请的一个方面，提供了一种共晶焊接设备，用于对上晶圆和下晶圆进行共晶键合操作。共晶焊接设备包括：晶圆台，用于承载上晶圆和下晶圆，并对上晶圆和下晶圆进行加热；以及压力组件，用于对上晶圆施加压力。并且，共晶焊接设备还包括：温度传感器阵列，包括设置于压力组件的下表面的多个温度传感器，并且多个温度传感器分别与上晶圆的上表面的多个区域对应；加热组件阵列，包括设置于晶圆台内的多个加热组件，并且多个加热组件分别与多个温度传感器对应；以及控制装置，与多个温度传感器和多个加热组件进行通信，配置用于根据多个温度传感器的测量温度值，调节多个加热组件的加热温度，使得上晶圆和下晶圆在晶圆平面内的温度均匀分布。此外，根据本申请的另一个方面，提供了一种用于共晶焊接设备的加热系统，包括：晶圆台，用于承载上晶圆和下晶圆，并对上晶圆和下晶圆进行加热；以及控制装置。加热系统还包括加热组件阵列，加热组件阵列包括设置于晶圆台内的多个加热组件，并且多个加热组件分别与上晶圆和下晶圆在晶圆平面内划分的多个区域对应。并且其中，控制装置与多个加热组件进行通信，配置用于调节多个加热组件的加热温度，使得上晶圆和下晶圆在晶圆平面内的温度均匀分布。本实施例在压力组件的下表面以阵列的形式设置多个温度传感器，并且多个温度传感器分别与上晶圆的上表面的多个区域对应。此外，本实施例在晶圆台内以阵列形式设置多个加热组件分别与各个温度传感器对应。从而控制装置可以根据从各个温度传感器接收的晶圆平面各个区域的温度值，对各个加热组件进行控制，从而实现在晶圆平面内对上晶面和下晶面进行均匀加热。从而通过这种方式，实现了整个晶圆的均匀性加热，从而解决了现有技术存在的共晶焊接过程中晶圆加热不均匀，从而导致晶圆之间的共晶焊接存在缺陷的技术问题。根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1是根据本申请一个实施例的共晶焊接设备的示意性透视图；图2是图1所示共晶焊接设备中的传感器阵列以及加热组件阵列的示意性侧视图；图3A是图2所示的传感器阵列的分布以及晶圆在晶圆平面内的的区域划分的示意图；图3B是图2所示的加热组件的分布以及晶圆在晶圆平面内的区域划分的示意图；图4是图2所示的加热组件的示意图；图5A是图4所示的加热组件内的固定座的剖视图；图5B是图4所示的加热组件内的固定座的俯视图；图6是图4所示的电加热元件的示意图；图7是利用电加热元件以及气流调节加热温度时，目标区域的温度传感器所测量的测量温度的变化图；以及图8是利用电加热元件以及气流调节加热温度时，目标区域的温度传感器所测量的测量温度的变化图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。为了使本
的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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，都应当属于本公开保护的范围。需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。图1是根据本申请一个实施例的共晶焊接设备100的示意图。参考图1所示，本实施例提供了一种共晶焊接设备100，用于对上晶圆210和下晶圆220进行共晶键合操作，包括：晶圆台120，用于承载上晶圆210和下晶圆220，并对上晶圆210和下晶圆220进行加热；以及压力组件110，用于对上晶圆210施加压力。进一步地，参考图2所示，共晶焊接设备100还包括温度传感器阵列、加热组件阵列以及控制装置140。其中，温度传感器阵列包括设置于压力组件110的下表面的多个温度传感器150，并且多个温度传感器分别与上晶圆210的上表面的多个区域对应。加热组件阵列包括设置于晶圆台120内的多个加热组件160，并且多个加热组件160分别与多个温度传感器150对应。控制装置140，与多个温度传感器150和多个加热组件160连接，配置用于根据多个温度传感器150测量的温度值，控制多个加热组件160的加热温度，使得上晶圆210和下晶圆220在晶圆平面内的温度均匀分布。图3A示出了温度传感器阵列在压力组件110的下表面布局的示意图，其中虚线标出了上晶圆210的轮廓以及上晶圆210的各个区域的划分。参考图3所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共晶焊接设备(100)，用于对上晶圆(210)和下晶圆(220)进行共晶键合操作，包括：晶圆台(120)，用于承载所述上晶圆(210)和所述下晶圆(220)，并对所述上晶圆(210)和所述下晶圆(220)进行加热；以及压力组件(110)，用于对所述上晶圆(210)施加压力，其特征在于，还包括：/n温度传感器阵列，包括设置于所述压力组件(110)的下表面的多个温度传感器(150)，并且所述多个温度传感器(150)分别与所述上晶圆(210)的上表面的多个区域对应；/n加热组件阵列，包括设置于所述晶圆台(120)内的多个加热组件(160)，并且所述多个加热组件(160)分别与所述多个温度传感器(150)对应；以及/n控制装置(140)，与所述多个温度传感器(150)和所述多个加热组件(160)进行通信，配置用于根据所述多个温度传感器(150)的测量温度值，调节所述多个加热组件(160)的加热温度，使得所述上晶圆(210)和所述下晶圆(220)在晶圆平面内的温度均匀分布。/n

【技术特征摘要】
1.一种共晶焊接设备(100)，用于对上晶圆(210)和下晶圆(220)进行共晶键合操作，包括：晶圆台(120)，用于承载所述上晶圆(210)和所述下晶圆(220)，并对所述上晶圆(210)和所述下晶圆(220)进行加热；以及压力组件(110)，用于对所述上晶圆(210)施加压力，其特征在于，还包括：
温度传感器阵列，包括设置于所述压力组件(110)的下表面的多个温度传感器(150)，并且所述多个温度传感器(150)分别与所述上晶圆(210)的上表面的多个区域对应；
加热组件阵列，包括设置于所述晶圆台(120)内的多个加热组件(160)，并且所述多个加热组件(160)分别与所述多个温度传感器(150)对应；以及
控制装置(140)，与所述多个温度传感器(150)和所述多个加热组件(160)进行通信，配置用于根据所述多个温度传感器(150)的测量温度值，调节所述多个加热组件(160)的加热温度，使得所述上晶圆(210)和所述下晶圆(220)在晶圆平面内的温度均匀分布。


2.根据权利要求1所述的共晶焊接设备(100)，其特征在于，控制装置(140)根据所述多个温度传感器(150)的测量温度值，调节所述多个加热组件(160)的加热温度的操作，包括：
从所述多个温度传感器(150)接收所述多个温度传感器(150)的测量温度值；
获取分别与所述多个区域对应的参考温度值；
将所述多个温度传感器(150)的测量温度值分别与对应的参考温度值进行比对；以及
根据所述比对的比对结果，调节与各个温度传感器(150)对应的加热组件(160)的加热温度。


3.根据权利要求2所述的共晶焊接设备(100)，其特征在于，所述加热组件(160)包括：壳体(161)；固定于所述壳体(161)内的固定座(162)；以及设置于所述固定座(162)的电加热元件(163)，其中所述电加热元件(163)包括：
电热棒(1631)，固定于所述固定座(162)的固定孔(1621)内；以及
加热片(1632)，与所述电热棒(1631)连接，并且与所述晶圆台(120)的顶板(121)的内表面抵接。


4.根据权利要求3所述的共晶焊接设备(100)，其特征在于，所述加热组件(160)还包括与所述电热棒(1631)连接的电压调节组件(164)，所述电压调节组件(164)配置用于向所述电热棒(1631)提供电流，并且所述电压调节组件(164)还配置为根据所述控制装置(140)的指令，调节提供至所述电热棒(1631)的电压的大小。


5.根据权利要求4所述的共晶焊接设备(100)，其特征在于，所述固定座(162)与所述加热片(1632)之间形成有间隙(165)，并且所述固定座(162)还设置有分别与所述间隙(165)连通的进气孔(1622)和出气孔(1623)，其中
所述进气孔(162)与进气管路连通，并且所述进气管路与气源连接；以及
所述出气孔(1623)与出气管路连通，并且其中
所述控制装置(140)还配...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴超，曾义，徐金万，蒋星，余再欢，
申请(专利权)人：恩纳基智能科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32