【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，具体涉及一种提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法。
技术介绍
1、三维集成，也称为三维异质异构集成，是将摩尔晶圆或芯片在垂直于晶圆或芯片平面方向上进行堆叠。晶圆键合台是三维集成过程中使用的关键设备。晶圆键合技术是指通过化学和物理作用将两块已镜面抛光的同质或异质晶片紧密地结合起来，晶片结合后界面的原子相互作用而形成化学键结合成一体，并使结合面达到特定的键合强度。
2、目前，晶圆键合台主要由加热系统和真空腔体组成。加热系统由上、下两个加热盘组成，盘内嵌有加热丝，从加热盘中心向四周呈涡状线分布。晶圆键合台的第一加热盘和第二加热盘相互贴合的区域构成工作面。
3、通常，晶圆键合台对工作面的温度均匀性要求很高。然而，现有的晶圆键合台由于键合台复杂的三维非对称结构以及加热丝的三维非中心对称布置，使得工作面的温度分布不均匀。不均匀的温度分布体现在两个方面：一方面是整个工作面的最高温度与最低温度之间的差值较大，使得键合过程中晶圆各处的温度不同、键合工艺一致性差；另一方面是整个工作面由中心到边缘在各个方向的温度分布一致性差，使得键合过程中晶圆由中心向各个方向的膨胀不均匀，容易导致碎片及键合效果差等问题。因此，有必要提供一种提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法。
技术实现思路
1、为了解决现有晶圆键合台存在的工作面温度均匀性差的问题，本专利技术的目的在于提供一种提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法。本专利技术通过调整第一加热盘和第二加热盘的周向相对位置，从而
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。
3、本专利技术提供一种提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法，包括以下步骤：
4、对晶圆键合台的初始结构进行三维几何建模，以获得三维几何模型；
5、根据初始结构对应的边界条件以及键合过程热量传递控制方程，以获得三维热量传递数值模型i；
6、利用三维热量传递数值模型i模拟三维几何模型中第一加热盘工作时的加热过程，以获得第一加热盘工作时工作面的高温区的分布位置h1；
7、利用三维热量传递数值模型i模拟三维几何模型中第二加热盘工作时的加热过程，以获得第二加热盘工作时工作面的高温区的分布位置h2；
8、获取h1和h2到工作面中心的角度数据γ；
9、根据获得的角度数据γ，旋转初始结构的第一加热盘或第二加热盘，使角度数据γ的绝对值为180°，获得晶圆键合台的改进结构，以提升晶圆键合台工作面的温度均匀性。
10、本专利技术是在真空腔室条件下对晶圆键合台进行加热，根据两种单盘加热工况下工作面的温度分布情况，对加热盘进行旋转，保证两种单盘加热工况时工作面的温度场中的高温区或低温区沿周向分布相距尽可能远，从而使第一、第二加热盘同时开启时工作面上的高温区和低温区均匀分布，最终提高晶圆键合台工作面的温度均匀性。
11、在一个优选的实施例中，所述工作面为第一加热盘和第二加热盘相互贴合的区域。
12、在一个优选的实施例中，还包括：
13、根据晶圆键合台的改进结构对应的边界条件以及键合过程热量传递控制方程，以获得三维热量传递数值模型ii；
14、利用三维热量传递数值模型ii模拟改进模型中第一加热盘和第二加热盘同时工作时的加热过程，以获得改进模型中第一加热盘和第二加热盘同时工作时工作面的温度分布数据，并计算得到改进结构的工作面温度均匀性数据。
15、在一个优选的实施例中，所述温度分布数据包括温度分布云图；
16、所述温度分布云图用于获取工作面的最高温度、最低温度、径向中心温度和径向边缘温度，并确定工作面的高温区和低温区。
17、在一个优选的实施例中，所述温度均匀性数据包括整体温度均匀性数据和径向温度均匀性数据；
18、所述整体温度均匀性数据的计算公式为：
19、
20、其中，t1为工作面的最高温度；t2为工作面的最低温度；t0为工作面的平均温度。
21、所述径向温度均匀性数据的计算公式为：
22、径向温度均匀性数据＝σ(t中心-t边缘)(ii)；
23、其中，t中心为工作面的径向中心温度；t边缘为工作面的径向边缘温度；σ表示求标准差。
24、在一个优选的实施例中，获得三维热量传递数值模型i或三维热量传递数值模型ii的具体操作如下：
25、根据晶圆键合台的结构尺寸，建立三维几何模型，并划分计算网格；
26、根据晶圆键合台工作时对应的边界条件，设置三维几何模型中对应网格的边界条件；
27、根据对应网格的边界条件以及键合过程热量传递控制方程，以获得对应网格的热量传递数值模型。
28、在一个优选的实施例中，所述边界条件包括工作参数和环境参数；
29、所述工作参数包括壁面边界参数、冷却水进口边界参数、冷却水出口边界参数和热源边界参数；
30、所述环境参数包括真空腔体的工作压力。
31、在一个优选的实施例中，所述壁面边界参数包括与外界接触的外壁面边界参数以及与真空腔体接触的内壁面边界参数；
32、所述外壁面边界参数包括对流换热系数、对流换热温度和外壁面表面发射率；所述对流换热系数根据晶圆键合台工作时与外界对流换热条件确定；所述对流换热温度根据晶圆键合台工作时的外界环境温度确定；所述外壁面表面发射率根据晶圆键合台的外壁面的材质确定；
33、所述内壁面边界参数包括热量守恒边界条件和温度连续边界条件，所述热量守恒边界条件是根据内壁面与其相邻区域之间导热、对流、辐射传递的热量守恒确定；所述温度连续边界条件是根据内壁面与其相邻区域之间温度的一致确定；
34、所述冷却水进口边界参数和所述冷却水出口边界参数根据晶圆键合台工作时的工况条件确定；
35、所述热源边界参数包括加热丝功率，所述加热丝功率是通过调整加热丝的功率密度直至工作面最高温度达到目标温度，并结合加热丝的体积确定。
36、在一个优选的实施例中，所述真空腔体的工作压力为10-4-10-6pa。
37、在一个优选的实施例中，所述键合过程热量传递控制方程包括：质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程、热辐射传递方程；
38、质量守恒方程的计算公式为：
39、
40、动量守恒方程的计算公式为：
41、
42、能量守恒方程的计算公式为：
43、
44、热辐射传递方程的计算公式为：
45、
46、
47、上述各式中ρ为密度，t为时间，为速度矢量，p为压力，μ为动力粘性系数，为应变率张量，为体积力加速度，cp为比热，t为温度，λ为导热系数，sq为热量源项，为空间每个辐射微元净辐射热流，为空间每个辐射微元表面温度，为表面发射率，和为辐射表面微元，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法，其特征在于，所述工作面为第一加热盘和第二加热盘相互贴合的区域。
3.根据权利要求1所述的提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求3所述的提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法，其特征在于，所述温度分布数据包括温度分布云图；
5.根据权利要求4所述的提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法，其特征在于，所述温度均匀性数据包括整体温度均匀性数据和径向温度均匀性数据；
6.根据权利要求3所述的提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法，其特征在于，获得三维热量传递数值模型I或三维热量传递数值模型II的具体操作如下：
7.根据权利要求6所述的提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法，其特征在于，所述边界条件包括工作参数和环境参数；
8.根据权利要求6所述的提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法，其特征在于，所述壁面边界参数包括与外界接触的外壁面边界参数以
9.根据权利要求6所述的提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法，其特征在于，所述真空腔体的工作压力为10-4-10-6Pa。
10.根据权利要求6所述的提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法，其特征在于，所述键合过程热量传递控制方程包括：质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程、热辐射传递方程；
...【技术特征摘要】
1.一种提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法，其特征在于，所述工作面为第一加热盘和第二加热盘相互贴合的区域。
3.根据权利要求1所述的提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求3所述的提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法，其特征在于，所述温度分布数据包括温度分布云图；
5.根据权利要求4所述的提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法，其特征在于，所述温度均匀性数据包括整体温度均匀性数据和径向温度均匀性数据；
6.根据权利要求3所述的提升晶圆键合台工作面温度均匀性的方法，其特征在于，获得三维...
【专利技术属性】
技术研发人员：李早阳，徐星宇，王成君，史睿菁，李安华，薛志平，刘立军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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