[发明专利]半导体晶片表面键合加工用等离子体真空热压键合机及键合方法

说明书

本发明公开了一种半导体晶片表面键合加工用等离子体真空热压键合机及键合方法，其特征在于，包括机体，设在机体上的真空腔体和用于将真空腔体进行抽真空的抽真空装置，所述真空腔体内设有用于分别放置待键合加工的半导体晶片的上样品台和下样品台，上样品台与下样品台相对设置且能够相对运动以使位于其上的两半导体晶片贴合；所述真空腔体内设有能够水平移动至两半导体晶片之间的阴极放电板；所述上样品台和下样品台上设有加热器，该加热器产生的热量传递给上样品台和下样品台上所定位的半导体晶片。该半导体晶片表面键合加工用等离子体真空热压键合机可避免键合界面的气泡和氧化层的生成，可提高键合质量。

技术领域

本发明涉及芯片设备与半导体制造技术领域，提出一种半导体晶片表面键合加工用的等离子体真空原位键合机及其键合方法。

背景技术

键合是半导体制造过程中不可缺少的重要环节，晶圆键合在集成电路制造、微机电系统封装和多功能芯片集成等领域具有广泛的应用，但由于不同应用领域对材料键合性能的要求不同，导致键合设备功能具有较大差异，因此需要根据材料制备要求对键合系统进行更为合理和严格的设计。

晶圆键合可以在空气中直接进行，但在大气环境中晶片表面会吸附空气中的羟基、水气等副产物前驱体，从而导致键合后键合界面出现大量气泡和氧化层，极大的影响晶片键合质量，这对于具有界面电学通道的光电器件来说是不允许的。

发明内容

鉴于现有技术的上述不足，本发明的目的在于提出一种半导体晶片表面键合加工用等离子体真空热压键合机及键合方法，该半导体晶片表面键合加工用等离子体真空热压键合机可避免键合界面的气泡和氧化层的生成，可提高键合质量。

本发明半导体晶片表面键合加工用等离子体真空热压键合机，其特征在于，包括机体，设在机体上的真空腔体和用于将真空腔体进行抽真空的抽真空装置，所述真空腔体内设有用于分别放置待键合加工的半导体晶片的上样品台和下样品台，上样品台与下样品台相对设置且能够相对运动以使位于其上的两半导体晶片贴合；所述真空腔体内设有能够水平移动至两半导体晶片之间的阴极放电板；所述上样品台和下样品台上设有加热器，该加热器产生的热量传递给上样品台和下样品台上所定位的半导体晶片。

进一步的，上述上样品台与下样品台在竖向方向上相对设置，其中上样品台受竖向设置的丝杆螺母机构或气缸驱动机构驱动下降，以使位于上样品台上的半导体晶片与位于下样品台上的半导体晶片能够贴合。

进一步的，上述位于上样品台上的半导体晶片的抛光面朝下，位于下样品台上的半导体晶片的抛光面朝上。

进一步的，上述加热器的电线用绝缘陶瓷保护，以避免电线与高温接触发生短路。

进一步的，上述真空腔体内部的右侧为阴极放电板放置区域，所述阴极放电板放置区域外接射频电源以对阴极板加电，所述阴极放电板通过水平设置的丝杆螺母机构或气缸驱动机构驱动水平移动。

进一步的，上述上样品台上竖向设置的丝杆螺母机构与步进电机连接并受其控制，以使丝杆步进调节上样品台与下样品台压力大小。

进一步的，上述上样品台与下样品台、阴极放电板表面贴有硅片、锗片或磷化铟片，用于去除等离子处理时样品台和阴极放电板的不锈钢对半导体晶片表面的影响，以实现不同半导体晶片高质量的键合。

进一步的，上述真空腔体上还连接有进气通道，以用于通入氮气和氩气。