[发明专利]用于键合两个晶片的方法和装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

EP 0 926 706 A2公开一种衬底处理设备，其中晶片通过引脚预先键合。JP 2010-245396 A涉及一种用于Soi晶片的制造方法和层压装置。JP 2000-188245 A公开一种用于连接晶片的方法并且US 5,769,991 A公开用于键合晶片的一种方法和一种装置。

发明内容

因此，本发明的任务是，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。本发明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发明的范畴。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。

本发明的基本思想在于，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，根据本发明可能的是，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，本发明如此作用，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。这尤其适用于本发明在从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，根据本发明规定，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。

根据本发明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发明的实施。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，根据本发明有利的是，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。特别是结合根据本发明相对较小的压力面，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。根据本发明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。

根据本发明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发明描述的方法，反之亦然。

附图说明