CN116845023A - 多芯片转移装置、键合方法 - Google Patents

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Abstract

一种多芯片转移装置、键合方法，其中键合方法包括：获取若干第一功能芯片；提供多芯片转移装置；通过若干第一吸附组件同时将若干第一功能芯片对应吸附；提供第一空白晶圆；将吸附的若干第一功能芯片同时转移键合在第一空白晶圆上；提供目标晶圆；将若干第一功能芯片与目标晶圆进行键合。通过若干第一吸附组件可以同时吸附并转移多个第一功能芯片，能够有效提高键合效率。另外，由于多个第一功能芯片同时被吸附与堆叠，在此过程中各个第一功能芯片的堆叠误差保持一致，进而能够有效提升若干第一功能芯片在堆叠后的平坦度，降低了第一功能芯片在后续的晶圆级混合键合工艺造成电路断路风险，进而有效提升了第一功能芯片与目标晶圆的键合质量。

Description

多芯片转移装置、键合方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种多芯片转移装置、键合方法。
背景技术
随着超越摩尔定律的发展，堆叠层数的增加以及不同衬底不同功能芯片的堆叠需求的出现，晶圆直接键合技术已不能满足未来需求，为了实现上述需求，芯片堆叠至晶圆(Die On Wafer)的技术得到发展，即将已加工完成的不同功能的芯片整合到晶圆上，组成一个SOC(System-on-a-Chip)系统。
目前主流的方案是半导体后端封装工艺的微凸点(Micro Bump)技术，其最小重复单元尺寸限制于锡球大小(目前最小仅仅做到40um左右)，因此该技术的线路联通数量有限(带宽小)且联通电阻大(锡球高度)。为了增加带宽减少互联电阻需要将小芯片直接堆叠到晶圆上并实现高精度的金属导通，由此引出了前端芯片堆叠至晶圆的研发。
然而，现有技术中前端芯片堆叠至晶圆的过程中仍存在诸多问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种多芯片转移装置、键合方法，以提高芯片与晶圆之间的键合效率和质量。
为解决上述问题，本发明提供一种多芯片转移装置，包括：若干横梁，每条所述横梁沿第一方向延伸，且若干所述横梁沿第二方向平行排布，所述第一方向与所述第二方向垂直；第一导轨组件，若干所述横梁分别与所述第一导轨组件滑动连接；第一驱动组件，所述第一驱动组件分别与每条所述横梁连接，用于控制每条横梁在所述第一导轨组件上沿平行于所述第二方向的直线上移动；第二导轨组件，所述第一导轨组件与所述第二导轨组件滑动连接；第二驱动组件，所述第二驱动组件与所述第一导轨组件连接，用于控制所述第一导轨组件在所述第二导轨组件上沿平行于第三方向的直线上移动，所述第三方向分别垂直于所述第一方向和所述第二方向；若干第一吸附组件，若干第一所述吸附组件分别与每条所述横梁滑动连接；第三驱动组件，所述第三驱动组件分别与每个所述第一吸附组件连接，用于控制每个所述第一吸附组件在所述横梁上沿平行于第一方向的直线上移动；以及控制器，所述控制器分别与所述第一驱动组件、所述第二驱动组件和所述第三驱动组件电连接。
可选的，还包括：设置于每条所述横梁上的第一光栅尺，用于检测各个所述第一吸附组件的移动量；设置于所述第一导轨组件上的第二光栅尺，用于检测每条所述横梁的移动量；设置于所述第二导轨组件上的第三光栅尺，用于检测所述第一导轨组件的移动量。
可选的，所述第一吸附组件包括：第一真空腔管；光学对准镜头，所述光学对准镜头与所述第一真空腔管固定连接，且所述光学对准镜头在自动升降对焦时，同时带动所述第一真空腔管移动。
可选的，每条所述横梁滑动连接的均为所述第一吸附组件。
可选的，还包括：若干第二吸附组件，所述第二吸附组件包括：第二真空腔管，若干第二所述吸附组件分别与每条所述横梁滑动连接；所述第三驱动组件分别与每个所述第二吸附组件连接，用于控制每个所述第二吸附组件在所述横梁上沿平行于第一方向的直线上移动。
可选的，每条所述横梁滑动连接所述第一吸附组件的数量为2个，且每条所述横梁滑动连接的所述第二吸附组件的数量至少为1个，至少1个所述第二吸附组件设置于2个所述第一吸附组件之间。
可选的，所述第一驱动组件包括：若干第一伺服电机；每条所述横梁分别与至少1个所述第一伺服电机连接，以实现每条所述横梁的独立移动。
可选的，所述第二驱动组件包括：第二伺服电机；所述第一导轨组件与所述第二伺服电机连接。
可选的，所述第三驱动组件包括：若干第三伺服电机；每个所述第一吸附组件分别与至少1个所述第三伺服电机连接，以实现对每个所述第一吸附组件的独立移动。
相应的，本发明技术方案中还提供一种键合方法，包括：获取若干第一功能芯片；提供上述任一项技术方案中所述的多芯片转移装置；通过若干所述第一吸附组件同时将若干所述第一功能芯片对应吸附；提供第一空白晶圆；将吸附的若干所述第一功能芯片同时转移键合在所述第一空白晶圆上；提供目标晶圆；将若干所述第一功能芯片与所述目标晶圆进行键合；在将若干所述第一功能芯片与所述目标晶圆键合之后，对所述第一空白晶圆进行解键合处理。
可选的，所述第一吸附组件包括：第一真空腔管；光学对准镜头，所述光学对准镜头与所述第一真空腔管固定连接，且所述光学对准镜头在自动升降对焦时，同时带动所述第一真空腔管移动。
可选的，在对若干所述第一功能芯片进行吸附之前，还包括：对若干所述第一吸附组件进行对焦调平处理。
可选的，对若干所述第一吸附组件进行对焦调平处理的方法包括：将若干所述第一吸附组件聚拢收缩至最小状态；各个所述光学对准镜头逐一读取固定的校准器进行自动对焦处理；在自动对焦处理之后，获取各个所述光学对准镜头的坐标信息；若各个所述光学对准镜头在所述第三方向的坐标相同，则各个所述第一真空腔管的吸附口处于同一水平面；若存在部分所述光学对准镜头在所述第三方向的坐标不相同，则调整对应的所述光学对准镜头，使得各个所述光学对准镜头在所述第三方向的坐标相同，则各个所述第一真空腔管的吸附口处于同一水平面。
可选的，通过若干所述第一吸附组件同时将若干所述第一功能芯片对应吸附的方法包括：根据各个所述第一功能芯片中对准标记的坐标，控制若干所述第一吸附组件移动展开，并将各个所述第一吸附组件移动至对应所述第一功能芯片的上方；将各个所述光学对准镜头与对应所述第一功能芯片中的对准标记进行对准处理；在对准处理之后，控制各个所述第一吸附组件朝向靠近对应所述第一功能芯片的方向移动；在所述第一吸附组件接触到对应所述第一功能芯片之后，抽取真空完成所述第一吸附组件对所述第一功能芯片的吸附。
可选的，将吸附的若干所述第一功能芯片同时转移键合在所述第一空白晶圆上的方法包括：控制所述多芯片转移装置将若干所述第一功能芯片移动至安全距离；控制若干所述第一吸附组件移动展开，使得若干所述第一功能芯片分布与最终键合在所述目标晶圆上的分布一致；在所述第一空白晶圆表面涂覆临时键合胶；控制所述多芯片转移装置将若干所述第一功能芯片朝向靠近所述第一空白晶圆的方向移动；在所述第一功能芯片接触所述第一空白晶圆之后，释放真空完成若干所述第一功能芯片与所述第一空白晶圆之间的键合。
可选的，控制若干所述第一吸附组件移动展开的方法包括：由所述第一驱动组件驱动各个所述横梁在所述第一导轨组件上沿平行于所述第二方向的直线上移动展开；由所述第三驱动组件驱动各个所述第一吸附组件在所述横梁上沿平行于第一方向的直线上移动展开。
可选的，控制所述多芯片转移装置将若干所述第一功能芯片移动至安全距离、以及控制所述多芯片转移装置将若干所述第一功能芯片朝向靠近所述第一空白晶圆的方向移动的方法包括：由所述第二驱动组件驱动所述第一导轨组件在所述第二导轨组件上沿平行于第三方向的直线上移动。
可选的，在对所述第一空白晶圆进行解键合处理之后，还包括：获取若干第二功能芯片；通过若干所述第一吸附组件同时将若干所述第二功能芯片对应吸附；提供第二空白晶圆；通过所述多芯片转移装置将吸附的若干所述第二功能芯片转移键合在所述第二空白晶圆上；将若干所述第二功能芯片与所述目标晶圆进行键合；在将若干所述第二功能芯片与所述目标晶圆键合之后，对所述第二空白晶圆进行解键合处理。
可选的，所述第二功能芯片的厚度大于所述第一功能芯片的厚度。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明的技术方案的多芯片转移装置中，通过若干所述第一吸附组件可以同时吸附并转移多个芯片，能够有效提高键合效率。另外，由于多个芯片同时被吸附与堆叠，在此过程中各个芯片的堆叠误差保持一致，进而能够有效提升芯片堆叠后的平坦度，降低了芯片在后续的晶圆级混合键合工艺造成电路断路风险，进而有效提升了芯片与晶圆的键合质量。
进一步，还包括：设置于每条所述横梁上的第一光栅尺，用于检测各个所述第一吸附组件的移动量；设置于所述第一导轨组件上的第二光栅尺，用于检测每条所述横梁的移动量；设置于所述第二导轨组件上的第三光栅尺，用于检测所述第一导轨组件的移动量。通过所述第一光栅尺、所述第二光栅尺和所述第三光栅尺能够精确的检测移动量，进而有效提升装置的可靠性。
本发明的技术方案的键合方法中，通过若干所述第一吸附组件可以同时吸附并转移多个所述第一功能芯片，能够有效提高键合效率。另外，由于多个所述第一功能芯片同时被吸附与堆叠，在此过程中各个所述第一功能芯片的堆叠误差保持一致，进而能够有效提升若干所述第一功能芯片在堆叠后的平坦度，降低了所述第一功能芯片在后续的晶圆级混合键合工艺造成电路断路风险，进而有效提升了所述第一功能芯片与所述目标晶圆的键合质量。
进一步，将吸附的若干所述第一功能芯片同时转移键合在所述第一空白晶圆上的方法包括：控制所述多芯片转移装置将若干所述第一功能芯片移动至安全距离；控制若干所述第一吸附组件移动展开，使得若干所述第一功能芯片分布与最终键合在所述目标晶圆上的分布一致；在所述第一空白晶圆表面涂覆临时键合胶；控制所述多芯片转移装置将若干所述第一功能芯片朝向靠近所述第一空白晶圆的方向移动；在所述第一功能芯片接触所述第一空白晶圆之后，释放真空完成若干所述第一功能芯片与所述第一空白晶圆之间的键合。由于多个所述第一功能芯片在展开之后键合在所述目标晶圆上，各个所述第一功能芯片之间具有间隙，进而在键合的过程中不易产生气泡，有效提升键合质量。
进一步，所述第二功能芯片的厚度大于所述第一功能芯片的厚度。由于所述第二功能芯片在所述第一功能芯片之后键合，且所述第二功能芯片和所述第一功能芯片为插空式键合在所述目标晶圆上。因此，各个所述第二功能芯片之间也具有间隙，进而在键合的过程中不易产生气泡，有效提升键合质量。
附图说明
图1至图17是本发明一实施例中键合方法各步骤结构示意图；
图18是本发明实施例中另一种多芯片转移装置的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有技术中前端芯片堆叠至晶圆的过程中仍存在诸多问题。以下将进行具体说明。
现有技术中将多种类的小芯片在晶圆上的堆叠采用的方式是将单颗小芯片直接堆叠到晶圆上，在堆叠的过程中，单次只能堆叠单颗小芯片，从而使得整个工艺过程所需的时间很长，产出速率较低。另外，此种堆叠方式需要不同种类的小芯片的堆叠后的高度保持一致，由于每个小芯片都要经过单独堆叠，由于机械精度误差不同小芯片堆叠后高度一致性很难得到保证，给堆叠之后的后续的晶圆级混合键合工艺造成电路断路风险。
在此基础上，本发明提供一种多芯片转移装置、键合方法，通过若干所述第一吸附组件可以同时吸附并转移多个所述第一功能芯片，能够有效提高键合效率。另外，由于多个所述第一功能芯片同时被吸附与堆叠，在此过程中各个所述第一功能芯片的堆叠误差保持一致，进而能够有效提升若干所述第一功能芯片在堆叠后的平坦度，降低了所述第一功能芯片在后续的晶圆级混合键合工艺造成电路断路风险，进而有效提升了所述第一功能芯片与所述目标晶圆的键合质量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细地说明。
图1至图17是本发明一实施例的键合方法的各步骤结构示意图；图18是本发明实施例中另一种多芯片转移装置的结构示意图。
获取若干第一功能芯片。获取所述若干第一功能芯片的过程具体请参考图1至图7。
请参考图1，提供第一功能晶圆100。
在本实施例中，所述第一功能晶圆100即为完成了器件工艺制程后的晶圆，所述第一功能晶圆100中具有若干重复的功能区域，每个功能区域内形成有相同的功能器件结构。
在本实施例中，所述第一功能晶圆100包括相对的正面100a和背面100b。
在本实施例中，所述第一功能晶圆100的尺寸以6/8英寸为例。
请参考图2，在所述第一功能晶圆100的正面100a键合空白承载片101。
在本实施例中，所述第一功能晶圆100的正面100a和涂布有临时键合胶的所述空白承载片101进行晶圆级的直接键合，翻面后经过热烘固化。
请参考图3，对所述第一功能晶圆100进行减薄处理。
在本实施例中，对所述第一功能晶圆100的背面100b进行减薄至15um左右，需要说明的是，为了后续多种功能芯片堆叠在同一个目标晶圆上，不同的功能晶圆减薄高度要有梯度差。
请参考图4，在减薄后的所述第一功能晶圆100的背面100b堆叠晶圆铁环102。
请参考图5，对所述空白承载片101进行解键合处理。
在本实施例中，在所述空白承载片101解键合之后，由所述晶圆铁环102由背面对所述第一功能晶圆100进行承托。
请参考图6，对减薄后的所述第一功能晶圆100进行切割处理。
在本实施例中，所述第一功能晶圆100的各个所述功能区域之间具有切割道，由切割道对所述第一功能晶圆100进行切割处理，使得所述第一功能晶圆100被切割为若干所述第一功能芯片103。
在本实施例中，对所述第一功能晶圆100进行切割的方法包括激光或刻蚀等工艺切割。
请参考图7，在对所述第一功能晶圆100切割之后，解除所述晶圆铁环102。
在本实施例中，在解除所述晶圆铁环102之前还需要对切割后的所述第一功能晶圆100的正面进行清洗，以去除切割过程中所产生的颗粒物。
需要说明的是，在本实施例中，切割后的所述第一功能晶圆100的正面100a即为各个所述第一功能芯片103的正面103a，切割后的所述第一功能晶圆100的背面100b即为各个所述第一功能芯片103的背面103b。
在本实施例中，可以通过对所述晶圆铁环102进行加热或UV照射处理，以实现对所述晶圆铁环102的解除。
请参考图8和图8，图9是图8中第一吸附组件的放大结构示意图，提供多芯片转移装置200。
在本实施例中，所述多芯片转移装置200包括：若干横梁201，每条所述横梁201沿第一方向X延伸，且若干所述横梁201沿第二方向Y平行排布，所述第一方向X与所述第二方向Y垂直；第一导轨组件202，若干所述横梁201分别与所述第一导轨组件202滑动连接；第一驱动组件(未图示)，所述第一驱动组件分别与每条所述横梁201连接，用于控制每条横梁201在所述第一导轨组件202上沿平行于所述第二方向X的直线上移动；第二导轨组件203，所述第一导轨组件202与所述第二导轨组件203滑动连接；第二驱动组件(未图示)，所述第二驱动组件与所述第一导轨组件202连接，用于控制所述第一导轨组件202在所述第二导轨组件203上沿平行于第三方向Z的直线上移动，所述第三方向Z分别垂直于所述第一方向X和所述第二方向Y；若干第一吸附组件204，若干第一所述吸附组件204分别与每条所述横梁201滑动连接；第三驱动组件(未图示)，所述第三驱动组件分别与每个所述第一吸附组件204连接，用于控制每个所述第一吸附组件204在所述横梁201上沿平行于第一方向X的直线上移动；以及控制器(未图示)，所述控制器分别与所述第一驱动组件、所述第二驱动组件和所述第三驱动组件电连接。
在本实施例中，所述多芯片转移装置200还包括：设置于每条所述横梁201上的第一光栅尺(未图示)，用于检测各个所述第一吸附组件204的移动量；设置于所述第一导轨组件202上的第二光栅尺(未图示)，用于检测每条所述横梁201的移动量；设置于所述第二导轨组件203上的第三光栅尺(未图示)，用于检测所述第一导轨组件202的移动量。通过所述第一光栅尺、所述第二光栅尺和所述第三光栅尺能够精确的检测移动量，进而有效提升装置的可靠性。
请继续参考图9，在本实施例中，所述第一吸附组件204包括：第一真空腔管2041；光学对准镜头2042，所述光学对准镜头2042与所述真空腔管2041固定连接，且所述光学对准镜头2042在自动升降对焦时，同时带动所述第一真空腔管2041移动。
在本实施例中，每条所述横梁201滑动连接的均为所述第一吸附组件204。由于每个所述第一吸附组件204均具有光学对准镜头，因此在后续能够保证每个所述第一吸附组件204与对应吸附的所述第一功能芯片103之间更加精准的对位。
在其他实施例中，请参考图18，所述对芯片转移装置200还可以包括：若干第二吸附组件205，若干第二所述吸附组件205分别与每条所述横梁201滑动连接；所述第三驱动组件分别与每个所述第二吸附组件205连接，用于控制每个所述第二吸附组件205在所述横梁201上沿平行于第一方向X的直线上移动；所述第二吸附组件205包括：第二真空腔管2051；每条所述横梁201滑动连接所述第一吸附组件204的数量为2个，且每条所述横梁201滑动连接的所述第二吸附组件205的数量至少为1个，至少1个所述第二吸附组件205设置于2个所述第一吸附组件204之间。
由于每条所述横梁201的两端所述光学对准镜头2042保留，其余更换成只具有吸附功能的第二真空腔管2051，原理为两点形成一条直线，只要做到两端所述光学对准镜头2042对准，中间的若干所述第二真空腔管2051可按照计算值精确移动，不必浪费时间都去对准所述第一功能芯片103中的对准标记。
需要说明的是，在本实施例中，各个所述第一真空腔管2041可以同时连接同一抽真空设备(未图示)，或者每个所述第一真空腔管2041可以具有独立的抽真空组件。
在本实施例中，所述第一驱动组件包括：若干第一伺服电机；每条所述横梁201分别与至少1个所述第一伺服电机连接，以实现每条所述横梁201的独立移动。
在本实施例中，所述第二驱动组件包括：第二伺服电机；所述第一导轨组件202与所述第二伺服电机连接。
在本实施例中，所述第三驱动组件包括：若干第三伺服电机；每个所述第一吸附组件204分别与至少1个所述第三伺服电机连接，以实现对每个所述第一吸附组件204的独立移动。
请继续参考图8，对若干所述第一吸附组件204进行对焦调平处理。
在本实施例中，对若干所述第一吸附组件204进行对焦调平处理的目的在于，保证每个所述第一真空腔管2041的吸附口处于同一水平面上，进而使得吸附的所述第一功能芯片103也处于同一水平面上，最终保证将各个所述第一功能芯片103转移键合至后续提供的第一空白晶圆上时的平坦度。
请继续参考图8，在本实施例中，对若干所述第一吸附组件204进行对焦调平处理的方法包括：将若干所述第一吸附组件204聚拢收缩至最小状态；各个所述光学对准镜头2042逐一读取固定的校准器进行自动对焦处理；在自动对焦处理之后，获取各个所述光学对准镜头2042的坐标信息；若各个所述光学对准镜头2042在所述第三方向Z的坐标相同，则各个所述第一真空腔管2041的吸附口处于同一水平面；若存在部分所述光学对准镜头2042在所述第三方向Z的坐标不相同，则调整对应的所述光学对准镜头2042，使得各个所述光学对准镜头2042在所述第三方向的坐标相同，则各个所述第一真空腔管2041的吸附口处于同一水平面。
在本实施例中，将若干所述第一吸附组件204聚拢收缩至最小状态的方法包括：由所述第一驱动组件驱动各个所述横梁201在所述第一导轨组件202上沿平行于所述第二方向Y的直线上移动聚拢，直至相邻的所述横梁201之间接触为止；由所述第三驱动组件驱动各个所述第一吸附组件204在所述横梁201上沿平行于第一方向X的直线上移动聚拢，直至相邻的所述第一吸附组件204接触为止。
请参考图10，图10为省略第一导轨组件202和第二导轨组件203的结构示意图，通过若干所述第一吸附组件204同时将若干所述第一功能芯片103对应吸附。
在本实施例中，通过若干所述第一吸附组件204同时将若干所述第一功能芯片103对应吸附的方法包括：根据各个所述第一功能芯片103中对准标记的坐标，控制若干所述第一吸附组件204移动展开，并将各个所述第一吸附组件204移动至对应所述第一功能芯片103的上方；将各个所述光学对准镜头2042与对应所述第一功能芯片103中的对准标记进行对准处理；在对准处理之后，控制各个所述第一吸附组件204朝向靠近对应所述第一功能芯片103的方向移动；在所述第一吸附组件204接触到对应所述第一功能芯片103之后，抽取真空完成所述第一吸附组件204对所述第一功能芯片103的吸附。
在本实施例中，控制若干所述第一吸附组件204移动展开的方法包括：由所述第一驱动组件驱动各个所述横梁201在所述第一导轨组件202上沿平行于所述第二方向Y的直线上移动展开；由所述第三驱动组件驱动各个所述第一吸附组件204在所述横梁上沿平行于第一方向X的直线上移动展开。
在本实施例中，所述第一吸附组件204吸附所述第一功能芯片103的正面103a。
请参考图11，提供第一空白晶圆104。
在本实施例中，所述第一空白晶圆104即为没有进行任何制程工艺的晶圆，所述第一空白晶圆104用于临时承托若干所述第一功能芯片103。
需要说明的是，在本实施例中，由于是将多种不同功能的芯片同时键合在后续提供的同一目标晶圆上，因此所述目标晶圆的尺寸需要大于各个功能晶圆的尺寸，即所述目标晶圆的尺寸大于所述第一功能晶圆100的尺寸。而所述第一空白晶圆104作为临时承托若干所述第一功能芯片103进行使用，后续需要将键合在所述第一空白晶圆104上的若干所述第一功能芯片103再与所述目标晶圆进行键合，因此所述第一空白晶圆104的尺寸与所述目标晶圆的尺寸需要保持一致，即所述第一空白晶圆104的尺寸也大于所述第一功能晶圆100的尺寸。
在本实施例中，以所述第一空白晶圆104的尺寸为12英寸为例。
请参考图12，将吸附的若干所述第一功能芯片103同时转移键合在所述第一空白晶圆104上。
在本实施例中，将吸附的若干所述第一功能芯片103同时转移键合在所述第一空白晶圆104上的方法包括：控制所述多芯片转移装置200将若干所述第一功能芯片103移动至安全距离；控制若干所述第一吸附组件204移动展开，使得若干所述第一功能芯片103分布与最终键合在所述目标晶圆上的分布一致；在所述第一空白晶圆104表面涂覆临时键合胶；控制所述多芯片转移装置200将若干所述第一功能芯片103朝向靠近所述第一空白晶圆104的方向移动；在所述第一功能芯片103接触所述第一空白晶圆104之后，释放真空完成若干所述第一功能芯片103与所述第一空白晶圆104之间的键合。
需要说明的是，在本实施例中，需要所述第一功能晶圆100的尺寸(6/8英寸)和目标晶圆的尺寸(12英寸)，通过计算获取各个所述第一功能芯片103需要具体的移动量，再根据计算出的移动量控制若干所述第一吸附组件204具体移动展开，使得若干所述第一功能芯片103分布与最终键合在所述目标晶圆上的分布一致。
在本实施例中，由于所述第一空白晶圆104的尺寸大于所述第一功能晶圆100的尺寸，而若干所述第一功能芯片103需要均匀的分布在所述第一空白晶圆104上，因此需要将若干所述第一功能芯片103进行展开，即将若干所述第一吸附组件204进行移动展开，使得若干所述第一功能芯片103分布与最终键合在所述目标晶圆上的分布一致。
在本实施例中，由于多个所述第一功能芯片103在展开之后键合在所述目标晶圆上，各个所述第一功能芯片103之间具有间隙，进而在键合的过程中不易产生气泡，有效提升键合质量。
在本实施例中，控制若干所述第一吸附组件204移动展开的方法包括：由所述第一驱动组件驱动各个所述横梁201在所述第一导轨组件202上沿平行于所述第二方向Y的直线上移动展开；由所述第三驱动组件驱动各个所述第一吸附组件204在所述横梁201上沿平行于第一方向X的直线上移动展开。
在本实施例中，控制所述多芯片转移装置200将若干所述第一功能芯片103移动至安全距离、以及控制所述多芯片转移装置200将若干所述第一功能芯片103朝向靠近所述第一空白晶圆104的方向移动的方法包括：由所述第二驱动组件驱动所述第一导轨组件202在所述第二导轨组件203上沿平行于第三方向Z的直线上移动。
在本实施例中，将若干所述第一功能芯片103的背面103b与所述第一空白晶圆104进行键合
请参考图13，提供目标晶圆105。
在本实施例中，所述目标晶圆105即为需要与不同功能芯片进行键合的晶圆，所述目标晶圆105中具有若干重复的目标区域108，每个所述目标区域108内形成有相同的器件结构，各个所述目标区域108中的器件结构最终与键合的不同功能芯片进行电连接，以形成具有复合功能芯片结构。
请参考图14，将若干所述第一功能芯片103与所述目标晶圆105进行键合。
在本实施例中，若干所述第一功能芯片103与所述目标晶圆105采用混合键合(Hybrid Bonding)工艺，即利用材料的分子间的键合力和退火工艺，把所述目标晶圆105和各个所述第一功能芯片103的氧化硅，氮化硅和铜连在一起。
在本实施例中，通过若干所述第一吸附组件204可以同时吸附并转移多个所述第一功能芯片103，能够有效提高键合效率。另外，由于多个所述第一功能芯片103同时被吸附与堆叠在所述第一空白晶圆104上，在此过程中各个所述第一功能芯片103的堆叠误差保持一致，进而能够有效提升若干所述第一功能芯片103在堆叠后的平坦度，降低了所述第一功能芯片103在晶圆级混合键合工艺造成电路断路风险，进而有效提升了所述第一功能芯片103与所述目标晶圆105的键合质量。
在本实施例中，将若干所述第一功能芯片103的正面103a与所述目标晶圆105进行键合。
请参考图15，在将若干所述第一功能芯片103与所述目标晶圆105键合之后，对所述第一空白晶圆104进行解键合处理。
在本实施例中，由于各个所述第一功能芯片103通过临时键合胶与所述第一空白晶圆104进行键合，因此所述第一空白晶圆104与若干所述第一功能芯片103之间的解键合较为容易实现。
请参考图16，在对所述第一空白晶圆104进行解键合处理之后，还包括：获取若干第二功能芯片106；通过若干所述第一吸附组件204同时将若干所述第二功能芯片106对应吸附；提供第二空白晶圆109；通过所述多芯片转移装置200将吸附的若干所述第二功能芯片106转移键合在所述第二空白晶圆109上；将若干所述第二功能芯片106与所述目标晶圆105进行键合；在将若干所述第二功能芯片106与所述目标晶圆105键合之后，对所述第二空白晶圆109进行解键合处理。
需要说明的是，所述目标晶圆105中具体键合多少种功能芯片依据实际需求决定，在本实施例中，以所述目标晶圆105上键合3种功能芯片为例，即所述第一功能芯片103、所述第二功能芯片106和所述第三功能芯片107(图16中未示出所述第三功能芯片107的具体键合过程)。
在本实施例中，所述第二功能芯片106和所述第三功能芯片107的获取、转移以及键合均与所述第一功能芯片103一致，具体可参见图1至图7、图10至15、以及相关说明所述，在此将不再进行赘述。
在本实施例中，不同功能芯片可以为存储芯片、射频芯片、传感器芯片等；所述目标晶圆105中的所述目标区域108内形成的可以为逻辑器件结构。
在本实施例中，所述第二功能芯片106的厚度大于所述第一功能芯片103的厚度。由于所述第二功能芯片106在所述第一功能芯片103之后键合，且所述第二功能芯片106和所述第一功能芯片103为插空式键合在所述目标晶圆105上。因此，各个所述第二功能芯片106之间也具有间隙，进而在键合的过程中不易产生气泡，有效提升键合质量。
同理，所述第三功能芯片107的厚度大于所述第二功能芯片106的厚度，即越后键合的功能芯片的厚度需要大于之前键合的功能芯片的厚度。
请参考图17，在不同功能芯片键合在所述目标晶圆之后，对不同功能芯片进行减薄处理。
在本实施例中，在减薄处理之前需要进行生长足够的氧化硅保护，最后通过化学机械研磨处理，将不同功能芯片最终减薄至形态的厚度(如3μm左右)，得到一个高度平坦化的晶圆，以便于后续工艺处理。
相应的，本发明实施例中还提供一种多芯片转移装置200，请继续参考图8和图9，包括：若干横梁201，每条所述横梁201沿第一方向X延伸，且若干所述横梁201沿第二方向Y平行排布，所述第一方向X与所述第二方向Y垂直；第一导轨组件202，若干所述横梁201分别与所述第一导轨组件202滑动连接；第一驱动组件(未图示)，所述第一驱动组件分别与每条所述横梁201连接，用于控制每条横梁201在所述第一导轨组件202上沿平行于所述第二方向X的直线上移动；第二导轨组件203，所述第一导轨组件202与所述第二导轨组件203滑动连接；第二驱动组件(未图示)，所述第二驱动组件与所述第一导轨组件202连接，用于控制所述第一导轨组件202在所述第二导轨组件203上沿平行于第三方向Z的直线上移动，所述第三方向Z分别垂直于所述第一方向X和所述第二方向Y；若干第一吸附组件204，若干第一所述吸附组204件分别与每条所述横梁201滑动连接；第三驱动组件(未图示)，所述第三驱动组件分别与每个所述第一吸附组件204连接，用于控制每个所述第一吸附组件204在所述横梁201上沿平行于第一方向X的直线上移动；以及控制器(未图示)，所述控制器分别与所述第一驱动组件、所述第二驱动组件和所述第三驱动组件电连接。
在本实施例中，通过若干所述第一吸附组件204可以同时吸附并转移多个芯片，能够有效提高键合效率。另外，由于多个芯片同时被吸附与堆叠，在此过程中各个芯片的堆叠误差保持一致，进而能够有效提升芯片堆叠后的平坦度，降低了芯片在后续的晶圆级混合键合工艺造成电路断路风险，进而有效提升了芯片与晶圆的键合质量。
在本实施例中，还包括：设置于每条所述横梁201上的第一光栅尺(未图示)，用于检测各个所述第一吸附组件204的移动量；设置于所述第一导轨组件202上的第二光栅尺(未图示)，用于检测每条所述横梁201的移动量；设置于所述第二导轨组件203上的第三光栅尺(未图示)，用于检测所述第一导轨组件202的移动量。通过所述第一光栅尺、所述第二光栅尺和所述第三光栅尺能够精确的检测移动量，进而有效提升装置的可靠性。
请继续参考图9，在本实施例中，所述第一吸附组件204包括：第一真空腔管2041；光学对准镜头2042，所述光学对准镜头2042与所述第一真空腔管2041固定连接，且所述光学对准镜头2042在自动升降对焦时，同时带动所述第一真空腔管2041移动。
在本实施例中，每条所述横梁201滑动连接的均为所述第一吸附组件204。
在其他实施例中，请继续参考图18，还可以包括：若干第二吸附组件205，若干第二所述吸附组件205分别与每条所述横梁201滑动连接；所述第三驱动组件分别与每个所述第二吸附组件205连接，用于控制每个所述第二吸附组件205在所述横梁201上沿平行于第一方向X的直线上移动；所述第二吸附组件205包括：第二真空腔管2051；每条所述横梁201滑动连接所述第一吸附组件204的数量为2个，且每条所述横梁201滑动连接的所述第二吸附组件205的数量至少为1个，至少1个所述第二吸附组件205设置于2个所述第一吸附组件204之间。
在本实施例中，所述第一驱动组件包括：若干第一伺服电机；每条所述横梁201分别与至少1个所述第一伺服电机连接，以实现每条所述横梁201的独立移动。
在本实施例中，所述第二驱动组件包括：第二伺服电机；所述第一导轨组件202与所述第二伺服电机连接。
在本实施例中，所述第三驱动组件包括：若干第三伺服电机；每个所述第一吸附组件204分别与至少1个所述第三伺服电机连接，以实现对每个所述第一吸附组件204的独立移动。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (19)

1.一种多芯片转移装置，其特征在于，包括：
若干横梁，每条所述横梁沿第一方向延伸，且若干所述横梁沿第二方向平行排布，所述第一方向与所述第二方向垂直；
第一导轨组件，若干所述横梁分别与所述第一导轨组件滑动连接；
第一驱动组件，所述第一驱动组件分别与每条所述横梁连接，用于控制每条横梁在所述第一导轨组件上沿平行于所述第二方向的直线上移动；
第二导轨组件，所述第一导轨组件与所述第二导轨组件滑动连接；
第二驱动组件，所述第二驱动组件与所述第一导轨组件连接，用于控制所述第一导轨组件在所述第二导轨组件上沿平行于第三方向的直线上移动，所述第三方向分别垂直于所述第一方向和所述第二方向；
若干第一吸附组件，若干第一所述吸附组件分别与每条所述横梁滑动连接；
第三驱动组件，所述第三驱动组件分别与每个所述第一吸附组件连接，用于控制每个所述第一吸附组件在所述横梁上沿平行于第一方向的直线上移动；以及
控制器，所述控制器分别与所述第一驱动组件、所述第二驱动组件和所述第三驱动组件电连接。
2.如权利要求1所述多芯片转移装置，其特征在于，还包括：设置于每条所述横梁上的第一光栅尺，用于检测各个所述第一吸附组件的移动量；设置于所述第一导轨组件上的第二光栅尺，用于检测每条所述横梁的移动量；设置于所述第二导轨组件上的第三光栅尺，用于检测所述第一导轨组件的移动量。
3.如权利要求1所述多芯片转移装置，其特征在于，所述第一吸附组件包括：第一真空腔管；光学对准镜头，所述光学对准镜头与所述第一真空腔管固定连接，且所述光学对准镜头在自动升降对焦时，同时带动所述第一真空腔管移动。
4.如权利要求3所述多芯片转移装置，其特征在于，每条所述横梁滑动连接的均为所述第一吸附组件。
5.如权利要求3所述多芯片转移装置，其特征在于，还包括：若干第二吸附组件，所述第二吸附组件包括：第二真空腔管，若干第二所述吸附组件分别与每条所述横梁滑动连接；所述第三驱动组件分别与每个所述第二吸附组件连接，用于控制每个所述第二吸附组件在所述横梁上沿平行于第一方向的直线上移动。
6.如权利要求5所述多芯片转移装置，其特征在于，每条所述横梁滑动连接所述第一吸附组件的数量为2个，且每条所述横梁滑动连接的所述第二吸附组件的数量至少为1个，至少1个所述第二吸附组件设置于2个所述第一吸附组件之间。
7.如权利要求1所述多芯片转移装置，其特征在于，所述第一驱动组件包括：若干第一伺服电机；每条所述横梁分别与至少1个所述第一伺服电机连接，以实现每条所述横梁的独立移动。
8.如权利要求1所述多芯片转移装置，其特征在于，所述第二驱动组件包括：第二伺服电机；所述第一导轨组件与所述第二伺服电机连接。
9.如权利要求1所述多芯片转移装置，其特征在于，所述第三驱动组件包括：若干第三伺服电机；每个所述第一吸附组件分别与至少1个所述第三伺服电机连接，以实现对每个所述第一吸附组件的独立移动。
10.一种键合方法，其特征在于，包括：
获取若干第一功能芯片；
提供如权利要求1至9任一项所述的多芯片转移装置；
通过若干所述第一吸附组件同时将若干所述第一功能芯片对应吸附；
提供第一空白晶圆；
将吸附的若干所述第一功能芯片同时转移键合在所述第一空白晶圆上；
提供目标晶圆；
将若干所述第一功能芯片与所述目标晶圆进行键合；
在将若干所述第一功能芯片与所述目标晶圆键合之后，对所述第一空白晶圆进行解键合处理。
11.如权利要求10所述键合方法，其特征在于，所述第一吸附组件包括：第一真空腔管；光学对准镜头，所述光学对准镜头与所述第一真空腔管固定连接，且所述光学对准镜头在自动升降对焦时，同时带动所述第一真空腔管移动。
12.如权利要求11所述键合方法，其特征在于，在对若干所述第一功能芯片进行吸附之前，还包括：对若干所述第一吸附组件进行对焦调平处理。
13.如权利要求12所述键合方法，其特征在于，对若干所述第一吸附组件进行对焦调平处理的方法包括：将若干所述第一吸附组件聚拢收缩至最小状态；各个所述光学对准镜头逐一读取固定的校准器进行自动对焦处理；在自动对焦处理之后，获取各个所述光学对准镜头的坐标信息；若各个所述光学对准镜头在所述第三方向的坐标相同，则各个所述第一真空腔管的吸附口处于同一水平面；若存在部分所述光学对准镜头在所述第三方向的坐标不相同，则调整对应的所述光学对准镜头，使得各个所述光学对准镜头在所述第三方向的坐标相同，则各个所述第一真空腔管的吸附口处于同一水平面。
14.如权利要求11所述键合方法，其特征在于，通过若干所述第一吸附组件同时将若干所述第一功能芯片对应吸附的方法包括：根据各个所述第一功能芯片中对准标记的坐标，控制若干所述第一吸附组件移动展开，并将各个所述第一吸附组件移动至对应所述第一功能芯片的上方；将各个所述光学对准镜头与对应所述第一功能芯片中的对准标记进行对准处理；在对准处理之后，控制各个所述第一吸附组件朝向靠近对应所述第一功能芯片的方向移动；在所述第一吸附组件接触到对应所述第一功能芯片之后，抽取真空完成所述第一吸附组件对所述第一功能芯片的吸附。
15.如权利要求10所述键合方法，其特征在于，将吸附的若干所述第一功能芯片同时转移键合在所述第一空白晶圆上的方法包括：控制所述多芯片转移装置将若干所述第一功能芯片移动至安全距离；控制若干所述第一吸附组件移动展开，使得若干所述第一功能芯片分布与最终键合在所述目标晶圆上的分布一致；在所述第一空白晶圆表面涂覆临时键合胶；控制所述多芯片转移装置将若干所述第一功能芯片朝向靠近所述第一空白晶圆的方向移动；在所述第一功能芯片接触所述第一空白晶圆之后，释放真空完成若干所述第一功能芯片与所述第一空白晶圆之间的键合。
16.如权利要求14或15所述键合方法，其特征在于，控制若干所述第一吸附组件移动展开的方法包括：由所述第一驱动组件驱动各个所述横梁在所述第一导轨组件上沿平行于所述第二方向的直线上移动展开；由所述第三驱动组件驱动各个所述第一吸附组件在所述横梁上沿平行于第一方向的直线上移动展开。
17.如权利要求15所述键合方法，其特征在于，控制所述多芯片转移装置将若干所述第一功能芯片移动至安全距离、以及控制所述多芯片转移装置将若干所述第一功能芯片朝向靠近所述第一空白晶圆的方向移动的方法包括：由所述第二驱动组件驱动所述第一导轨组件在所述第二导轨组件上沿平行于第三方向的直线上移动。
18.如权利要求10所述键合方法，其特征在于，在对所述第一空白晶圆进行解键合处理之后，还包括：获取若干第二功能芯片；通过若干所述第一吸附组件同时将若干所述第二功能芯片对应吸附；提供第二空白晶圆；通过所述多芯片转移装置将吸附的若干所述第二功能芯片转移键合在所述第二空白晶圆上；将若干所述第二功能芯片与所述目标晶圆进行键合；在将若干所述第二功能芯片与所述目标晶圆键合之后，对所述第二空白晶圆进行解键合处理。
19.如权利要求18所述键合方法，其特征在于，所述第二功能芯片的厚度大于所述第一功能芯片的厚度。
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