[发明专利]一种高压硅堆合金加工装置的合金方法

说明书

一种高压硅堆合金的加工装置及合金方法。涉及半导体加工技术领域，具体涉及一种高压硅堆合金的加工装置及合金方法。包括工件、环形电磁加热装置和工件厚度监测单元，还包括压力单元、温度传感器和控制器；所述工件由若干晶圆和若干焊片交错堆叠而成；所述工件放置在所述环形电磁加热装置的内部；所述压力单元包括气源和气缸，所述气源和气缸通过供气管道连通，所述供气管道上还设有电磁阀；所述环形电磁加热装置、工件厚度监测单元、温度传感器、气缸和电磁阀，均与所述控制器通信连接。本发明提高焊片强度，延缓下压进程，确保合金中的焊片具有均匀的厚度和规整的形态。

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，具体涉及一种高压硅堆合金的加工装置及合金方法。

背景技术

高压硅堆二极管的加工，是通过将若干层的晶圆和若干层的焊料(焊片)交叉堆叠，经加热加压制成一体的合金块，再将合金块切割成若干单元硅柱制成。

合金制作中，目前普遍采用的高周波合金机，其采用压缩空气为动力的气缸为工件提供压力。在加压过程中加热到焊料液相线温度，使得若干晶圆通过焊料粘结相连、达到合金作业的目的。但是这种合金方法中，连接气缸的压缩空气持续开通，而连接气缸的供气管道输出到合金机气缸的压力并不稳定，可能会受到其他接入设备的干扰而出现波动。这种供气波动会导致气缸活塞缸的压力忽大忽小，在焊料加热到液相线温度前，加压的变化影响并不明显；但在焊料加热到液相线温度后，气压的突然增大会使得工件过压，焊料外溢、粘结区域过薄，导致合金工件的整体报废，原料损耗巨大。

因此，如何控制焊料加热到液相线温度时的压力，避免工件过压，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种线性降压、控制精确，能够有效避免工件过压的高压硅堆合金的加工装置及合金方法。

本发明的技术方案为：

一种高压硅堆合金的加工装置，包括工件、环形电磁加热装置和工件厚度监测单元，还包括压力单元、温度传感器和控制器；

所述工件由若干晶圆和若干焊片交错堆叠而成；所述工件放置在所述环形电磁加热装置的内部；

所述压力单元包括气源和气缸，所述气源和气缸通过供气管道连通，所述供气管道上还设有电磁阀；

所述工件的上下表面均设有衬板，所述气缸的活塞杆的底端抵接所述工件上表面的衬板的顶面；所述温度传感器设置在所述衬板靠近所述工件的表面，或者设置在所述环形电磁加热装置的内部，用于检测工件的温度；

所述环形电磁加热装置、工件厚度监测单元、温度传感器、气缸和电磁阀，均与所述控制器通信连接。

还包括冷源，所述冷源具有出风口，所述出风口朝向所述工件的侧面或衬板的表面，所述冷源与所述控制器通信连接。

利用一种高压硅堆合金的加工装置的合金方法，

包括以下步骤：

1)堆叠所需层数的工件，并将其置入环形电磁加热装置的内部；

2)启动加工装置，环形电磁加热装置对工件进行加热，同时，压力单元的气缸开始下压工件；

3)当温度传感器检测到工件温度达到工作温度T_工时，维持该温度并向控制器馈送信号，控制器切断电磁阀，关闭气缸的压缩空气输入；

4)气缸利用缸内的残余压缩空气，对工件进行线性降压的下压，下压过程中监测工件的厚度：

4.1)当d_工≥d_目+β时，维持工件温度；测量切断电磁阀至d_工＝d_目+β的时间为t；

若t＞t₀，为工件升温，进入步骤4.2；