[发明专利]带凸点圆片键合的夹具及其键合方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺，特别是一种带凸点圆片键合的夹具及其键合方法。

背景技术

圆片键合工艺是一种广泛的应用的半导体工艺，目前已经研发出多种圆片键合技术，如阳极键合、硅圆片直接键合、共晶键合、热压键合、玻璃焊料键合、高分子材料键合等键合技术。圆片键合技术在集成电路、微电子机械加工系统(MEMS)以及光电器件的封装中得到了广泛的应用。

由于键合过程中需要对键合圆片施加一定的压力与温度，处理不当易导致裂纹，甚至是圆片破裂，降低封装成品率。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供一种带凸点圆片键合的夹具及其键合方法。可以实现带凸点圆片的键合，能够有效避免圆片键合时破裂的问题，可以广泛的应用于集成电路、MEMS器件、光电器件的三维堆叠封装。本发明的带凸点圆片键合的夹具的特征在于夹具圆片上带有可容纳键合圆片凸点的沟槽，夹具圆片的材料为硅片或者金属圆片，经刻蚀、腐蚀或者机械加工的方法制作夹具圆片上的沟槽，夹具圆片上设有对准用的标记。

一种带凸点圆片键合方法，其特征在于将带凸点的键合圆片与键合夹具上的对准标记对准，使键合圆片上的凸点嵌入夹具圆片的沟槽中，并将键合圆片固定在键合夹具上，再通过热压键合或阳极键合方法完成圆片键合。该带凸点的圆片键合的夹具的沟槽避免了圆片上凸点在键合时受到直接的挤压产生的应力集中，可有效避免带凸点圆片键合时的易发生的圆片破裂的问题，提高圆片键合的成品率。所述夹具圆片为硅片，硅片上的沟槽通过干法刻蚀或湿法刻蚀制作而成。所述夹具圆片为不锈钢或金属铜，夹具圆片上的沟槽通过腐蚀或机械加工的方法制作而成，夹具圆片的表面经过抛光处理。

本发明的优点是该带凸点的圆片键合的夹具的沟槽避免了圆片上凸点在键合时受到直接的挤压产生的应力集中，有效避免带凸点圆片键合时的易发生的圆片破裂的问题，提高圆片键合的成品率，键合方法简单易行，成本低廉。

附图说明

图1圆片键合夹具俯视图；

图2带凸点圆片俯视图；

图3带凸点圆片与夹具固定剖面图；

图4利用单个夹具进行带凸点圆片键合剖面图；

图5利用双夹具进行带凸点圆片键合剖面图；

图6带凸点(平面)圆片与夹具固定剖面图；

图7利用单个夹具进行带凸点(平面)圆片键合剖面图；

图8带凸点圆片与夹具(沟槽为倒梯形)固定剖面图；

图9带凸点圆片与夹具(沟槽为半圆型)固定剖面图；

图10利用双夹具进行带凸点圆片(圆片上带有通孔结构)键合剖面图；

图中：1夹具圆片，2沟槽，3键合圆片，4凸点，5键合圆片，6键合环，7键合压力，8通孔结构。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的实施例：

实施例一

夹具圆片采用硅片1，通过制作掩模板，设计夹具圆片上沟槽2的形状，在设计掩模板时需结合键合圆片3上凸点4分布的形状，凸点4的大小，间距等综合考虑，保证夹具圆片1上的沟槽2的形状与键合圆片3上凸点4的形状一致，沟槽2的宽度大于凸点4的直径，沟槽2的深度大于凸点4的高度。如图1，2所示。

采用光刻工艺将掩模板上的图形转移到夹具圆片1上，采用干法刻蚀或湿法刻蚀工艺刻蚀出沟槽2，同时刻蚀制作对准标记，如图1所示。利用对准标记将带凸点的键合圆片3与夹具圆片1对准，然后进行固定。固定的方式包括：真空吸附，临时粘接。保证键合圆片3上的凸点4嵌入夹具圆片1的沟槽2中，如图3所示。利用圆片键合机将带凸点键合圆片3与不带凸点圆片5，通过焊料环6，焊料环的材料可以为BCB胶、Au-Sn焊料、Sn-Ag焊料，Cu-Sn焊料等，在一定的温度与压力7下完成圆片键合。夹具圆片1保证了键合圆片3在凸点4位置不会由于键合过程中压力的作用产生应力集中，导致键合圆片3的破裂，如图4所示。

实施例二

实施例二与实施例一相同，所不同的是利用圆片键合机及双键合夹具圆片1将带凸点键合圆片3与键合圆片5，通过焊料环6，焊料环的材料可以为BCB胶、Au-Sn焊料、Sn-Ag焊料，Cu-Sn焊料等，在一定的温度与压力7下完成圆片键合。夹具圆片1保护了键合圆片3和5在凸点4位置不会由于键合过程中压力的作用产生应力集中，导致键合圆片3的破裂。如图5所示。

实施例三

实施例三与实施例一相同，所不同的是键合圆片上凸点4的为扁平凸点，参见图6、图7。

实施例四