用于键合两个晶片的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于在两个晶片（2，3）的连接面V处键合所述两个晶片（2，3）的装置，其中设置具有压力面（D）的压力传输装置，所述压力面D用于以压力面（D）处的键合压力来加载晶片（2，3），其特征在于，所述压力面D比所述连接面V更小。此外，本发明专利技术涉及一种用于在两个晶片（2，3）的连接面（V）处键合所述两个晶片（2，3）的方法，其中通过具有用于对晶片（2，3）加载的压力面（D）的压力传输装置（1）相继在所述连接面（V）的子片段上施加键合力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于键合两个晶片的方法和装置
本专利技术涉及一种根据权利要求1所述的用于尤其永久地键合两个晶片、尤其结构晶片的装置并且涉及一种根据权利要求9所述的对应的方法。
技术介绍
结构晶片的永久连接或键合例如通过扩散键合、共晶键合或玻璃熔块键合进行，其中铜-铜连接在最近几年对于一些应用目的是特别优选的。对于该连接，需要高温和/或高压力用于稳定的、不可逆转的键合。在结构晶片的面积变得越来越大并且直径变得越来越薄的情况下，产生对于键合方法越来越大的困难，因为芯片的产量应可能地大。另一方面存在成本有利地和爱惜地制造晶片之间的连接面或接触面处的永久键合的要求。EP0926706A2公开一种衬底处理设备，其中晶片通过引脚预先键合。JP2010-245396A涉及一种用于Soi晶片的制造方法和层压装置。JP2000-188245A公开一种用于连接晶片的方法并且US5,769,991A公开用于键合晶片的一种方法和一种装置。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是，说明用于键合晶片的一种装置和一种方法，借助其能够实现键合、尤其是永久键合的爱惜的、有效的和成本有利的制造。所述任务借助权利要求1和9的特征解决。本专利技术有利的改进方案在从属权利要求中说明。由说明书、权利要求和/或附图中说明的特征的至少两个的所有组合也属于本专利技术的范畴。在所说明的值范围中，位于所提到的边界内的值也应明显地被认为是边界值并且可被组合地保护。本专利技术的基本思想在于，设置压力传输装置，借助所述压力传输装置相继在两个晶片之间的连接面的子片段上施加键合力。换言之，用于以键合压力加载晶片的压力面比两个晶片的连接面更小、尤其明显更小。因此，根据本专利技术可能的是，降低在确定的时间整体上待施加的压力（Druckkraft），由此一方面爱惜所述材料，并且另一方面可显著更成本有利地制造所述装置。尤其在晶片与压力面直接接触的情况下，本专利技术如此作用，使得针对用于连接两个晶片的压力加载的构造耗费明显下降。这尤其适用于本专利技术在从200mm直径起、更优选为至少400mm直径的晶片大小的情况下的使用。因此，根据本专利技术规定，使压力面相对于晶片的连接面系统地和均匀地、即与连接面平行地运动并且以压力均匀地加载连接面。尤其作用于连接面的力的和沿着表面均匀地分布。换言之：在晶片的连接面的压力加载期间作用于每个点的合力基本上相同、尤其具有小于20%的偏差、优选具有小于10%的偏差。根据本专利技术的有利的实施方式规定，压力面小于连接面的80%，尤其小于60%，优选小于40%。只要压力面可至少部分地、尤其完全地沿着晶片之一的与连接面背离的加载面运动，就可以构造简单地解决本专利技术的实施。在此有利的是，压力面加载两个晶片中的仅仅一个并且另一个晶片整面地借助其与连接面背离的承载面固定在容纳体、尤其是夹头上。此外，根据本专利技术有利的是，键合压力可被施加在连接面的与压力面对应的子片段上。这尤其当压力面与晶片直接接触并且不设置位于它们之间的元件或压力板或压力分配器时是有利的。通过这种方式可以直接施加压力并且均匀地沿着连接面加载该压力。通过可至少部分地、尤其完全地以超声波加载压力面，除施加在压力面上的压力以外，还可以在连接面处施加振动能量。这在沿着连接面、即在晶片的待连接的表面处存在氧化层时特别有利。特别是结合根据本专利技术相对较小的压力面，简化了超声波振动的引入，因为在涉及较小的压力面相应较小的力的情况下，尤其在构造上可简单地施加超声波振动。根据本专利技术的装置的构造因此更加成本有利并且由此才能够实现连接面的均匀的和爱惜的压力加载和/或连接面的振动加载。根据本专利技术的另一个有利的实施方式规定，压力面可与加载面平行地、尤其是线性地或旋转地运动。压力面和加载面之间的相对运动是决定性的，从而或者通过相应的驱动装置使压力传输装置运动或者使晶片的容纳体运动，或者相应更耗费地不仅使用于压力传输装置的驱动装置而且使容纳体运动。只要压力面是楔形的，就在待圆形加载的晶片的情况下沿着连接面产生均匀的力分布，尤其在旋转加载的情况下。只要压力面是带状的，尤其是具有平行的长边，就尤其在晶片面为正方形或矩形的情况下，在相同的力耗费的情况下产生均匀的压力分布。否则，必须通过相应的控制将力分布与分别与压力面接触的加载面匹配。上面描述的装置特征或方法特征适用于根据本专利技术描述的方法，反之亦然。附图说明本专利技术的其他优点、特征和细节从优选的实施例的以下描述中以及根据附图得出。示出：图1a以侧视图示出第一实施方式中的第一方法步骤中根据本专利技术的装置的横截面视图，图1b以侧视图示出第二方法步骤中根据图1a的实施方式，图1c以俯视图示出第三方法步骤中根据图1a和1b的实施方式，图2示出根据本专利技术的第二实施方式的俯视图，图3示出根据本专利技术的第三实施方式的俯视图，图4a示出本专利技术的第四实施方式的俯视图，图4b示出根据图4a的实施方式的侧视图。在附图中，相同的或相同作用的特征被以相同的参考标记表示。具体实施方式图1中高度示意性地示出根据本专利技术的装置，即用作样品夹具的容纳体4，所述容纳体尤其作为夹头配备有未示出的真空轨道用于固定结构晶片3。结构晶片3借助其容纳体面3o整面地放置在容纳体4上并且必要时固定在那里。在此，容纳体4位于尤其可以真空加载的键合室中，所述键合室假设已知并且因此不详细示出。第一结构晶片3至少在其与容纳体面3o背离的侧上具有结构5，尤其具有电子部件。在第一结构晶片3上或在位于结构晶片3上的结构5上，第二结构晶片2（必要时连同对应的结构5'）被放置在第一结构晶片3上或与其接触。在前面的步骤中，结构晶片2、3彼此对准，为此设置相应的对准工具（未示出）。通过接触，在两个结构晶片2、3之间（更确切地说，在结构晶片2、3的结构5、5'之间）形成连接面V，在所述连接面处两个结构晶片2、3彼此连接或在所述连接面处键合力应在两个晶片2、3的连接之后在根据本专利技术的方法结束时占优势。连接面V在通常情形下比结构晶片2、3在结构5、5'那侧上的相应表面略小，因为结构5、5'被尽可能接近地（整面地）施加于结构晶片2、3的相应表面上，以便提高产量。就此而言，附图中的图示高度简单化并且结构5、5'之间的间隔在现实中显著更小。在键合室中，不仅能以温度加载结构晶片2、3，而且附加地能以压力加载结构晶片2、3，其方式是，压力板1作为压力传输装置的组成部分被下降到图1b中所示的位置，其中朝向容纳体4或结构晶片2、3的压力面D被下降到第二结构晶片2的加载面2o上。压力面D与加载面2o平行地对准。图1c中，在俯视图中可看出，以压力板1可同时加载加载面2o的仅仅一个子片段，因为压力板1的压力面D比加载面2o明显更小。通过相应的未示出的驱动装置，压力板1一方面可在与连接面或加载面正交的Z方向上运动。在图1c中可以看出，附加地通过相应的X-Y驱动装置可实施与加载面2o或与容纳体4的承载面平行的、即在X-Y平面中的运动。在图1c中所示的实施方式的情况下，压力板1旋转，其中加载面2o由压力面D以由控制装置控制的压力加载。该压力可通过力测量装置测量。压力板1或压力面D通过两个径向延伸的侧7、8和弯曲的侧6来限制。弯曲的侧6尤其与侧7、8的交点9同心。交点9同时构成压力板1的顶点，所述顶点可对准结构晶片2、3的中心。同时，侧6本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在两个晶片（2，3）的连接面V处键合所述两个晶片（2，3）的装置，其中设置具有压力面D的压力传输装置，所述压力面D用于以所述压力面D处的键合压力来加载晶片（2，3），其特征在于，所述压力面D比所述连接面V更小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.11 AT A666/20111.用于键合第一和第二晶片（2，3）的装置，该键合使得所述第一和第二晶片通过所述第一晶片（3）的一个或多个结构（5）以及所述第二晶片（2）的一个或多个结构（5'）在所述结构（5，5'）的位于第一和第二晶片（2，3）之间的连接面V处连接在一起，其中所述第一和第二晶片（2，3）分别具有第一面和第二面，其中所述第一晶片（3）的所述结构（5）在所述第一晶片（3）的第一面上，并且所述第二晶片（2）的所述结构（5'）在所述第二晶片（2）的第二面上，所述装置包括：用于容纳所述第一晶片（3）的容纳体（4），所述第一晶片（3）的第二面朝向所述容纳体（4），压力传输装置（1），其具有接触所述第二晶片（2）的第一面以便向所述第一和第二晶片（2，3）施加键合压力的压力面D，所述压力面D的面积小于形成所述连接面V的所述结构（5,5'）的表面总面积，其中所述第二晶片（2）的第二面朝向所述第一晶片（3）的第一面，和用于将所述压力面D相继与所述第二晶片（2）的第一面的多个子片段接触的装置，由此在所述连接面V的多个子片段处分别施加所述键合压力，其中至少部分地以超声波加载所述压力面D，并且所述压力面D将所述超声波传递给所述连接面V，其中所述压力面D是楔形的。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述压力面D的面积小于形成所述连接面V的所述结构（5，5'）的表面总面积的80%。3.根据以上权利要求中任一项所述的装置，其中所述压力面D至少部分地沿着所述第二晶片（2）的所述第一面运动。4.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其中所述连接面V的所述子片段的每一个与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里希·塔尔纳，
申请(专利权)人：埃里希·塔尔纳，
类型：
国别省市：