[发明专利]晶圆真空键合机及键合方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体讲是一种晶圆真空键合机及键合方法。

背景技术

晶圆键合是指将两片晶圆接触的足够紧密，使得他们能够牢固的结合在一起，目前的晶圆键合技术都需要专门的晶圆键合系统来实现。由于晶圆本身的材料要求，对晶圆键合的要求很高，要求两片晶圆能够无气泡的完美的贴合在一起，如果要求晶圆键合时无气泡，那么就必须要在真空环境下完成键合，但是晶圆键合的过程中又要求两块晶圆能够完美对应，现有的晶圆键合系统一般是在真空环境中采用机械手实现两块晶圆的位置对应，结构复杂，成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服了现有技术的缺陷，提供了一种定位简单、成本较低，而且能够使两块晶圆完美键合的晶圆真空键合机。

为解决上述技术问题，本发明提出一种晶圆真空键合机，它包括箱体，所述箱体内设有真空发生器，所述箱体上设有内部封闭的压机，所述压机包括设于箱体上的夹具以及设在夹具上并在盖上时使内部封闭的盖子，所述盖子内设有压板，所述压板的下表面设有加热板，所述压板和加热板之间设有隔热层，所述夹具内设有用于放置晶圆的托盘，所述托盘的下方设有加热装置，所述托盘的周围设有多个在直径方向移动的定位块，所述每个定位块由设置在夹具外壁上的气缸带动，所述每个定位块的头部还设有支架。

采用上述结构后，通过定位块的两次前进和后退，使两块晶圆完美对应，然后通过压板向下压使两块晶圆键合，第一块晶圆和第二块晶圆是在真空状态下接触，因此两者之间无气泡，然后通过操作定位块使两块晶圆位置对应，定位块的操作通过气缸来完成，结构简单，操作方便、成本较低，而且能够实现晶圆的完美键合。

所述支架为连接在定位块头部的金属丝向外弯曲制成。采用这种结构，支架的制作比较简单，而且与晶圆的摩擦力较小，晶圆降落时，位置不会发生大的变动，使得后续的操作比较简单，而且由于结构简单，便于后面的清洗或者更换的工作。

所述夹具内还设有垂直于夹具底部的多个等高的限位块。采用这种结构，限位块能够与盖子上的压板相抵，使压板在压合时能够到达设定位置，从而保证了两块晶圆在键合时的两块晶圆之间的距离一致，键合效果较好。

所述定位块有三个，所述三个定位块在托盘周围均匀布置。采用三个定位块就可以将晶圆在托盘上的位置进行定位，结构简单，成本较低。

所述箱体上至少设有一个由推动机构带动的“C”形夹头，当盖子盖在夹具上时，所述夹头在向内推动能够夹住夹具和盖子的边缘，使夹具和盖子夹紧。采用这种结构，在盖子盖在夹具上时，可以使盖子和夹具之间进行密封，采用夹头夹紧，可以保证连接强度，以及压机内部的密封度，从而可使压机内部保持真空。

所述盖子通过一支撑架连接在箱体上，所述箱体上设有一支撑座，所述支撑架的一端与支撑座铰接，支撑架的另一端与盖子的外侧的中部铰接使盖子可以相对于支撑架转动。采用这种结构，当盖子相对于夹具转动开来时，可以再次转动盖子，从而使盖子可以相对于夹具转动较大的角度，甚至可以转动朝上，那么可以更好地接触空气，散热效果更好。

所述盖子与支撑架铰接是指，所述支撑架上设有转动孔和销孔，盖子通过一转轴穿过转动孔与支撑架连接并可相对于支撑架转动，盖子通过一销子穿过销孔与支撑架连接。采用这种结构，当销子插上时，盖子不会相对于支撑架转动，当销子拿掉时，盖子才会相对于支撑架转动，防止在盖子盖在夹具上压紧时，盖子转动。

所述转动孔为腰型孔，所述转轴在腰型孔中可左右移动，所述夹具上设有导向槽，所述盖子上设有与该导向槽配合的导向凸起，所述盖子盖在夹具上时，导向凸起嵌入导向槽内。采用这种结构，用导向凸起和导向槽配合，可以保证盖子盖在夹具上时的对中，对中的精度非常高，从而使晶圆在键合时的对齐效果非常好，保证晶圆键合的质量。

本发明还提供一种晶圆键合方法，它包括以下步骤：

S1、将上面涂键合胶的第一块晶圆放到托盘上；

S2、通过气缸控制多个定位块向托盘方向前进，将第一块晶圆定位；

S3、在定位块支架上放置第二块晶圆，然后盖上盖子封闭压机，并抽真空；

S4，当真空度到达设定值时，控制多个定位块后退，第二块晶圆从定位块支架上降落到第一块晶圆上面；

S5，通过气缸控制多个定位块再次向托盘方向前进，对两块晶圆进行定位；

S6、通过压机控制压板向下，使第一块晶圆和第二块晶圆压合，维持t分钟；

S7、控制多个定位块再次后退，然后控制加热板和加热装置进行加热使键合胶固化；