CN111755325A - 键合方法及键合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种键合装置及键合方法，该装置包括一用于表面活化的光源，一真空腔体、一支撑机构和一加压机构；光源用于活化两键合表面，加压机构可以在活化后施加压力辅助键合、支撑机构用于将待键合样品传送至特定位置后支撑固定待键合样品。该键合装置可以避免传统表面活化键合方法带来的界面损伤层和氧化层，实现界面具有完整的晶格结构，从而保证界面具备特定性能。

Description

键合方法及键合装置
技术领域
本发明涉及键合方法和键合装置，特别是涉及界面低损伤键合以及无界面氧化层的方法和装置。
背景技术
目前的键合技术，特别是低温键合技术，均存在一些问题，无法实现一些需要的特定性能。例如，表面活化室温键合技术在活化过程中会形成一层非晶层，而等离子体活化键合技术则会在键合后的界面形成一层氧化层。界面处的非晶层和氧化层均会严重影响界面的散热性能和导电性能。
为了避免上述问题，开发了一种通过光进行表面活化的新型低温键合技术及键合装置。
发明内容
本发明的目的在于，在基板面进行通过光的表面活化，接合时在低温下也能够获得足够键合强度的方法及装置。特别是其目的在于获得具备近乎完美晶格的界面是的键合方法和装置。
本发明涉及一种采用光表面活化的低温键合方法及装置，通过向材料表面进行光辐射，对表面施加能量，从而实现表面高活性。
第一发明的键合方法，是将两个基板材料直接在低温下键合的方法，包括：通过真空泵使腔体氛围为真空工序后，通过光源发出的光辐射所述基板的待键合面从而实现表面活化的工序，最后进行加压接合。
其中，光源发出的光波长在100-1500纳米之间。
第二发明的键合装置，具备真空腔体、对所述真空腔体进行真空排气的排气装置、在所述真空腔体内相对配置的一组基板支座、为了将固定在所述基板支座上的基板彼此接合而与所述基板支座相连的加压机构、用于表面活化的光源。所述相对配置的一组基板支座、与所述基板支座相连的加压机构以及与所述用于表面活化的光源均独立地配置在所述真空容器内。
所述光源的数量为单个，也可以为多个；所述光源可以移动至相对配置的一组基板支座中间，且光源发出的光辐射平面尺寸大于支座尺寸，表面活化后，所述光源可以移动至不影响实施加压的位置。
所述光源发出光的方向为垂直于基板或基板支座表面；所述光源发出光的方向亦可以为与基板或基板支座表面成0-90度范围内的某一角度。所述光源为密封管状结构。所述光源的外形为圆环形、矩形。
所述光源具备一发光的电气装置及一调整姿势的机械机构，且上下表面至少一部分为透明玻璃材质。
附图说明
图1是本发明的键合装置的正面剖视图。
图2是光源外形的一例。
图3是光源外形的一例。
具体实施方式
图1是本发明的键合装置的横截面图。真空容器1的材质为不锈钢，形状为长方体。在该真空容器1的侧面之一安装用来进行排气的抽真空装置2。排气装置为分子泵，回转泵，冷泵等的组合。
在真空容器1中装入可移动的压头5、机械台8，压头5和机械台8组成了加压机构。压头5和机械台8的中心位置一致。另外，有基板支座3a和3b分别固定于机械台8和压头5之上。压头5和机械台8均为不锈钢制。基板支座3a和3b同样为不锈钢制，但表面具有氧化铝涂层。在基板支座3a和3b上分布固定基板4，固定方式不限，可为静电吸附，亦可为简单的放置。
压头5具有能够研轴向移动的下表面。图1所示的箭头9代表其上下移动的方向，移动的距离具有使其下表面能够接触到机械台8上表面，从而可以施加键合时所需的压力。
在与基板支座3a和3b平行的方向设置光源6。光源6固定在真空容器1的侧壁上或机械台8侧壁上，但是具有伸缩移动倾斜旋转等功能。光源6可以沿箭头7所示的方向横向移动，光源6的中心至少可以移动到压头5的中心线处。光源6发出的光可以辐射到整个基板表面。在加压机构工作之前，光源6可以移动至不影响加压的位置。光源6的两种外形如图2和3所示。
图1中，关于上下基板4的运入及取出没有图示，可在于真空腔体1连通的试料预存室中配备机械手，利用机械手往基板支座3a和3b上设置基板4，待键合完成后，将基板样品取出即可。
利用上述的键合装置开展键合的顺序如下：
1、先通过机械手将上下基板4运送至基板支座3a和3b上固定；
2、待机械手退出真空腔体1后，抽真空至合适真空度；
3、将光源6移动至两基板4中间；
4、启动光源6对上下基板4待键合面进行辐照，进行表面激活；
5、将光源6关掉，然后退回初始位置，避免对后续键合带来影响；
6、下降压头5，使活化后的两表面接触，然后进行加压加热。
7、键合后将压头5升起，键合后样品随着上基板支座3b上升；
8、导入机械手，将键合后样品取出，完成键合。
利用上述的键合装置开展键合的另一顺序如下：
1、先通过机械手将上下基板4运送至基板支座3a和3b上固定；
2、待机械手退出真空腔体1后，抽真空至合适真空度；
3、下降压头5，使两待键合表面接触，并释放上基板4，升起压头5；
4、将光源6移动至压头5和贴合后的基板中间；
5、启动光源6对贴合后基板进行辐照，进行界面激活；
6、将光源6关掉，然后退回初始位置，避免对后续加压带来影响；
7、下降压头5对活化后的贴合基板进行加压加热。
8、键合后将压头5升起，键合后样品随着上基板支座3b上升；
9、导入机械手，将键合后样品取出，完成键合。
利用上述的键合装置开展键合的另一顺序如下：
1、先通过机械手将外部贴合后的基板运送至基板支座3a上；
2、待机械手退出真空腔体1后，抽真空至合适真空度；
3、将光源6移动至压头5和贴合后的基板中间；
4、启动光源6对贴合后基板进行辐照，进行界面激活；
5、将光源6关掉，然后退回初始位置，避免对后续加压带来影响；
6、下降压头5对活化后的贴合基板进行加压加热。
7、键合后将压头5升起，键合后样品随着上基板支座3b上升；
8、导入机械手，将键合后样品取出，完成键合。

Claims (10)

1.一种键合方法：是将两个基板材料直接在低温下键合的方法，其特征在于，包括：
通过真空泵使腔体氛围为真空工序；通过光源发出的光辐射所述基板的待键合面从而实现表面活化的工序；和加热加压接合工序。
2.一种键合方法：是将两个基板材料直接在低温下键合的方法，其特征在于，包括：
通过真空泵使腔体氛围为真空工序；将两基板加压贴合在一起后通过光源发出的光辐射所述贴合后的基板进行界面活化的工序；和加热加压接合工序。
3.一种键合装置，具备真空腔体、对所述真空腔体进行真空排气的排气装置、在所述真空腔体内相对配置的一组基板支座、为了将固定在所述基板支座上的基板彼此接合而与所述基板支座相连的加压机构、用于表面活化的光源，所述键合装置的特征在于，
所述用于表面活化的光源与所述基板支座及所述加压机构独立的配置在所述真空容器内。
4.根据权要求3所述的键合装置，其特征在于，
所述真空腔体内相对配置的一组基板支座，具有加热功能，加热温度范围在25-800摄氏度。
5.根据权要求3所述的键合装置，其特征在于，
所述光源可以移动至相对配置的一组基板支座中间及不影响实施加压的位置，光源发出的光辐射平面尺寸大于支座尺寸。
6.根据权要求3所述的键合装置，其特征在于，
所述光源的数量为单个或多个且光源发出的光波长在100-1500纳米之间。
7.根据权要求3所述的键合装置，其特征在于，
所述光源发出光的方向为与基板或基板支座表面成0-90度范围内的某一角度。
8.根据权要求3所述的键合装置，其特征在于，
所述光源为密封管状结构，所述光源的形状为圆环形、矩形。
9.根据权要求3所述的键合装置，其特征在于，
所述光源具备一发光的电气装置及一调整姿势的机械机构。
10.根据权要求3所述的键合装置，其特征在于，
所述光源的上下表面至少一部分为透明材料，如玻璃，蓝宝石等。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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