[发明专利]真空环境下晶圆低温键合方法

权利要求书

1.一种真空环境下晶圆低温键合方法，其特征是，所述低温键合方法包括如下步骤：

步骤1、提供具有键合夹具的真空腔室，将待键合的第一晶圆、第二晶圆置于键合夹具内，对真空腔室抽真空且达到所需的真空状态后，第一晶圆、第二晶圆相对应键合界面裸露于真空腔室的真空环境中；

步骤2、将工作气体引入真空腔室内且达到所需的工作压力后，启动等离子体源，使得真空腔室内产生工作气体的等离子体，以利用所产生工作气体的等离子体对第一晶圆、第二晶圆相应的键合界面进行活化处理；

步骤3、关闭等离子体源，并停止将工作气体引入真空腔室内，以使得真空腔室能达到所需的真空状态；

步骤4、通过键合夹具使得第一晶圆的键合界面与第二晶圆的键合界面贴合接触，在第一晶圆的键合界面与第二晶圆的键合界面贴合接触至所需的时间后，能使得第一晶圆与第二晶圆键合固定；

步骤5、对上述真空腔室进行破真空处理，打开键合夹具并取出键合连接后的第一晶圆与第二晶圆；

所述键合夹具包括用于收容待低温键合晶圆组的晶圆收容器、用于支撑所述晶圆收容器的支撑座（6）以及用于控制晶圆收容器开闭状态的容器开闭连杆机构，所述支撑座（6）通过旋转支撑板（11）安装于旋转电机（12）上，通过旋转电机（12）能驱动支撑座（6）与晶圆收容器同步转动。

2.根据权利要求1所述的真空环境下晶圆低温键合方法，其特征是：所述第一晶圆与第二晶圆间为硅-硅键合，或第一晶圆与第二晶圆间为玻璃片-玻璃片键合固定。

3.根据权利要求1所述的真空环境下晶圆低温键合方法，其特征是：所述引入真空腔室内的工作气体为氧气、氩气或氮气。

4.根据权利要求1所述的真空环境下晶圆低温键合方法，其特征是：步骤2中，对第一晶圆、第二晶圆相应键合界面的活化处理时间为10s~300s；步骤4中，在键合夹具内，第一晶圆的键合界面与第二晶圆的键合界面的贴合接触时间为5min~10min。

5.根据权利要求1所述的真空环境下晶圆低温键合方法，其特征是：所述容器开闭连杆机构包括位于晶圆收容器下方的拉杆（10）以及位于所述拉杆（10）一端部的连接杆（9），在所述连接杆（9）的端部均设置连接臂（8），所述连接臂（8）的一端与连接杆（9）铰接，连接臂（8）的另一端与托盘连接头（13）的一端铰接，所述托盘连接头（13）的另一端与晶圆收容器适配连接，通过拉杆（10）带动连接杆（9）运动时，通过连接臂（8）、托盘连接头（13）与晶圆收容器配合能使得晶圆收容器处于张开状态或闭合状态。

6.根据权利要求5所述的真空环境下晶圆低温键合方法，其特征是：所述晶圆收容器包括第一晶圆托盘（1）以及能与所述第一晶圆托盘（1）适配连接的第二晶圆托盘（3），利用第一晶圆托盘（1）、第二晶圆托盘（3）能收容晶圆（2），第一晶圆托盘（1）、第二晶圆托盘（3）能分别与一托盘连接头（13）连接。

7.根据权利要求6所述的真空环境下晶圆低温键合方法，其特征是：在每个托盘连接头（13）上均设置托盘支撑板（4），通过托盘支撑板（4）能对与所述托盘支撑板（4）对应连接的第一晶圆托盘（1）、第二晶圆托盘（3）进行支撑，第一晶圆托盘（1）、第二晶圆托盘（3）与对应的托盘支撑板（4）通过托盘支撑紧固螺丝（5）固定连接。

8.根据权利要求5所述的真空环境下晶圆低温键合方法，其特征是：所述连接臂（8）通过连接臂转轴（7）与托盘连接头（13）铰接；在支撑座（6）内还设置连接头转轴（14），所述连接头转轴（14）贯穿托盘连接头（13），且托盘连接头（13）能绕连接头转轴（14）转动。

9.根据权利要求5所述的真空环境下晶圆低温键合方法，其特征是：所述拉杆（10）贯穿旋转电机（12）以及旋转支撑板（11），拉杆（10）与旋转支撑板（11）呈同轴分布，拉杆（10）的轴线与连接杆（9）的轴线相互垂直。