[发明专利]晶圆键合机

说明书

本发明涉及半导体加工设备技术领域，公开了一种按照顺序有序键合，减少气泡产生的晶圆键合机。晶圆键合机包括两个卡盘，每一卡盘均包括支架以及设置于支架上的键合区，至少一个卡盘的键合区有多个，位于同一卡盘上的多个键合区独立设置，每一独立的键合区内均具有用于与晶圆抵接的键合点，晶圆键合机还包括用于控制键合点的键合顺序的键合机构。本发明利用键合机构调整键合点的键合顺序，从而使得两片晶圆有序键合。在晶圆的有序键合过程中，空气顺着键合方向逐渐移动并跑出，减少两片晶圆之间产生的气泡和空洞，提高产品良率。

技术领域

本发明涉及半导体加工设备技术领域，特别涉及一种按照顺序有序键合，减少气泡产生的晶圆键合机。

背景技术

晶圆键合是指将两片表面清洁、原子级平整的同质或异质半导体材料经表面清洗和活化处理，在一定条件下直接结合，通过范德华力、分子力甚至原子力使晶片键合成为一体的技术。晶圆键合技术广泛的应用于封装、MEMS、3D互联，LED制造，特殊衬底制造等领域，越来越成为半导体和MEMS领域必不可少的研发和生产工具。两片平整的衬底，面对面贴合起来，施加一定的压力、温度、电压等外部条件，原有的两片衬底之间的界面会产生原子或分子间的结合力，如共价键、金属键或分子键，当达到一定程度后，两片衬底材料成为一个整体。晶圆键合的设备叫做晶圆键合机，根据所用键合技术的不同，晶圆键合机可分为直接键合机、阳极键合机、热压键合机、化学反应键合机和高分子聚合物键合机等等。

现有技术中，晶圆键合机在将两片晶圆进行键合时，往往是将两片晶圆直接接触并键合。现有的晶圆键合夹紧装置包括承载台、夹紧机构、压头、压盘，所述压头压接在所述压盘的压接点设置于所述压盘对应基片之外的区域；所述压盘与所述承载台的材料相同。该晶圆键合夹紧装置能够减小或消除无效压合面、便于温度控制，提高生产效率，压合性能均匀，提高成品率。

但是，由于在两片晶圆进行键合的过程中，上方的晶圆通过重力和下方的晶圆为面与面的全面结合，在此过程中位于晶圆之间的气泡无法及时跑出，气泡容易残存在两片晶圆之间，导致产品良率下降。

发明内容

本发明针对上述技术问题而提出，目的在于提供一种晶圆键合机，本发明的晶圆键合机通过对晶圆按照由点及线再到面的顺序有序键合，减少气泡和空洞的产生，提高产品良率。

具体来说，本发明提供了一种晶圆键合机，包括两个卡盘，每一所述卡盘均包括支架以及设置于支架上的键合区，至少一个所述卡盘的键合区有多个，位于同一所述卡盘上的多个所述键合区彼此独立设置，每个所述键合区内均具有用于与晶圆抵接的键合点以及用于控制所述键合点动作的键合机构。

相较于现有技术而言，本发明提供的晶圆键合机，其至少一个卡盘的键合区有多个，多个键合区彼此独立设置。此时，可以通过键合机构，控制和调整键合点的键合顺序，从而使得两片晶圆有序键合，例如，调整两片晶圆由点到线再到面的键合，或者直接由线到面的键合。在晶圆的有序键合过程中，空气顺着键合方向逐渐移动并跑出，从而减少两片晶圆之间产生的气泡，提高产品良率。

此外，在键合过程中或键合完成初期，还可以观察或者使用工具检测两片晶圆之间是否留有气泡。如检测到两片晶圆之间仍留有气泡，键合机构可以再次有针对性地选择控制键合点向两片晶圆之间按照顺序的施加压力，及时将气泡排出两片晶圆之间，进一步减少气泡和空洞的产生，提高产品良率。

另外，作为优选，所述键合机构利用压力控制所述键合点的动作。

压力驱动具有结构简单，输出力大，控制迅速，反应敏捷等等的优点，利用压力驱动可以有效控制键合点的键合顺序，减少两片晶圆之间产生的气泡和空洞，提高产品良率。

进一步地，作为优选，所述键合机构包括多个内置流体的压力壳以及用于向所述压力壳内流体施压的压力管，所述压力壳设置于所述键合区内，所述压力壳的一端与所述支架连接、另一端连通有气囊，所述气囊形成为所述键合点，所述压力管与外部的压力源相连通。