CN216487958U - 一种晶圆键合设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种晶圆键合设备，包括作业平台、下加热板、冷却降温板、二阶同心限位柱、导柱、机架、真空罩下压气缸、键合压紧气缸、载板、导套、上加热板、键合压紧盘、压电陶瓷、上压板，所述作业平台上水平架设有下加热板，所述下加热板表面安装有冷却降温板，所述冷却降温版表面镶嵌有二阶同心限位柱，所述下加热板周围设置导柱，所述导柱顶端架设机架，所述机架竖直设置真空罩下压气缸。通过上述方式，本实用新型提供一种晶圆键合设备，利用上加热板、压电陶瓷、上压板的相互配合来改变键合动作细节，实现可控的压力从圆心向边缘梯度分布，以便气泡顺着高压向低压方向移动，最终离开晶圆和载片，被真空系统抽走。

Description

一种晶圆键合设备

技术领域

本实用新型涉及晶圆加工设备领域，尤其涉及一种晶圆键合设备。

背景技术

传统的晶圆键合处理方法是通过上下两块平行板进行真空压合，由于晶圆和蓝宝石（或其它材质）载片并非绝对平整，而是有几个微米高度差的上下崎岖之平面，而且键合晶圆和蓝宝石载片之间的键合胶粘度很高，其中微小的气泡很难除尽，而未除尽的气泡对后续工艺会造成一定的不良率。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种晶圆键合设备，利用上加热板、压电陶瓷、上压板的相互配合来改变键合动作细节，实现可控的压力从圆心向边缘梯度分布，以便气泡顺着高压向低压方向移动，最终离开晶圆和载片，被真空系统抽走。有效避免晶圆内气泡的残留，提高晶圆键合工艺的良品率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种晶圆键合设备，包括作业平台、下加热板、冷却降温板、二阶同心限位柱、导柱、机架、真空罩下压气缸、键合压紧气缸、载板、导套、上加热板、键合压紧盘、压电陶瓷、上压板，所述作业平台上水平架设有下加热板，所述下加热板表面安装有冷却降温板，所述冷却降温版表面镶嵌有二阶同心限位柱，所述下加热板周围设置导柱，所述导柱顶端架设机架，所述机架竖直设置真空罩下压气缸，所述真空罩下压气缸下连键合压紧气缸，所述键合压紧气缸安装在载板上，所述载板通过导套水平布置在导柱上，所述键合压紧气缸下连上加热板，所述上加热板下表面设置有键合压紧盘，所述键合压紧盘中间设置有压电陶瓷，所述键合压紧盘下表面设置有上压板，所述压电陶瓷顶压所述上压板。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述键合压紧气缸下连密封罩，所述上加热板、键合压紧盘、上压板容置在所述密封罩内。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述二阶同心限位柱至少设置有三枚。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述二阶同心限位柱的顶端设置有晶圆限位位阶和载片限位位阶。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述压电陶瓷顶压于所述上压板的中心。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述冷却降温板内芯设置有风冷循环型腔或油冷循环型腔。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种晶圆键合设备，利用上加热板、压电陶瓷、上压板的相互配合来改变键合动作细节，使载片以中心向外扩散的方式与晶圆键合，有效避免晶圆内气泡的残留，提高晶圆键合工艺的良品率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1 是本实用新型一种晶圆键合设备的一较佳实施例的结构图；

图2 是本实用新型一种晶圆键合设备的一较佳实施例的结构图；

图3 是本实用新型一种晶圆键合设备的一较佳实施例的结构图。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-3所示，本实用新型实施例包括：

一种晶圆键合设备，包括作业平台1、下加热板2、冷却降温板3、二阶同心限位柱4、导柱5、机架6、真空罩下压气缸7、键合压紧气缸8、载板9、导套10、上加热板11、键合压紧盘12、压电陶瓷13、上压板14，所述作业平台1上水平架设有下加热板2，所述下加热板2表面安装有冷却降温板3，所述冷却降温版表面镶嵌有二阶同心限位柱4，所述下加热板2周围设置导柱5，所述导柱5顶端架设机架6，所述机架6竖直设置真空罩下压气缸7，所述真空罩下压气缸7下连键合压紧气缸8，所述键合压紧气缸8安装在载板9上，所述载板9通过导套10水平布置在导柱5上，所述键合压紧气缸8下连上加热板11，所述上加热板11下表面设置有键合压紧盘12，所述键合压紧盘12中间设置有压电陶瓷13，所述键合压紧盘12下表面设置有上压板14，所述压电陶瓷13顶压所述上压板14。

其中，所述键合压紧气缸8下连密封罩15，所述上加热板11、键合压紧盘12、上压板14容置在所述密封罩15内。

进一步的，所述二阶同心限位柱4至少设置有三枚。

进一步的，所述二阶同心限位柱4的顶端设置有晶圆限位位阶和载片限位位阶。

进一步的，所述压电陶瓷13顶压于所述上压板的中心。

进一步的，所述冷却降温板3内芯设置有风冷循环型腔或油冷循环型腔。

利用上述技术方案实施晶圆键合的工作顺序如下：

1. 人工放置产品（晶圆在下，键合胶面朝上，蓝宝石在上）；

2. 上气缸下降密封罩压合封闭；

3. 密封罩抽真空；

4. 上、下热板加热（达到键合温度）；

5. 压电陶瓷13顶升压合板；

6. 下压键合气缸下降，开始键合（键合5-30S后，压电陶瓷13缩回）；

7. 压紧键合100S，真空释放，下热板制冷（风冷/油冷）；

8. 达到设定温度，键合压紧气缸8缩回，密封罩气缸缩回；

9. 人工取出产品。

实施晶圆键合处理的过程中涉及的技术原理及创新点包括：

1.上加热板11作用于所述上压板建立的上压合面上，启动加热功能，使能达到热形变条件；

2.所述上压板建立的上压合面中间有压电陶瓷13，在实施键合工序前，压电陶瓷13能使上压板建立的压合面定量发生翘曲形成弧面，压电陶瓷13的作用位置处于上压板的中心点，使上压板在压电陶瓷13作用下发生中心隆起（例如5微米）的热形变，在键合作业开始时，隆起部分先接触蓝宝石载片，蓝宝石载片与晶圆之间的胶液中的气泡受力由中心向边缘定向排出，形成中心往边缘挤压气泡的动作，从而有效排除晶圆和蓝宝石夹层中键合胶中的气泡。

3.完全键合时候，中间压电陶瓷13回缩（压板平面度2微米以内），这样既能排除键合胶水中的空气，又能保证蓝宝石和晶圆键合后的厚度公差在±3微米之间。同时，键合后的晶圆和载片有中心向上的翘曲，本键合方式制造了中心向下的内应力，因此压力撤销以后能抵消部分向上的翘曲。

综上所述，本实用新型提供了一种晶圆键合设备，利用上加热板11、压电陶瓷13、上压板的相互配合来改变键合动作细节，使载片以中心向外扩散的方式与晶圆键合，有效避免晶圆内气泡的残留，提高晶圆键合工艺的良品率。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种晶圆键合设备，其特征在于，包括作业平台、下加热板、冷却降温板、二阶同心限位柱、导柱、机架、真空罩下压气缸、键合压紧气缸、载板、导套、上加热板、键合压紧盘、压电陶瓷、上压板，所述作业平台上水平架设有下加热板，所述下加热板表面安装有冷却降温板，所述冷却降温版表面镶嵌有二阶同心限位柱，所述下加热板周围设置导柱，所述导柱顶端架设机架，所述机架竖直设置真空罩下压气缸，所述真空罩下压气缸下连键合压紧气缸，所述键合压紧气缸安装在载板上，所述载板通过导套水平布置在导柱上，所述键合压紧气缸下连上加热板，所述上加热板下表面设置有键合压紧盘，所述键合压紧盘中间设置有压电陶瓷，所述键合压紧盘下表面设置有上压板，所述压电陶瓷顶压所述上压板。

2. 根据权利要求1 所述的晶圆键合设备，其特征在于，所述键合压紧气缸下连密封罩，所述上加热板、键合压紧盘、上压板容置在所述密封罩内。

3.根据权利要求1所述的晶圆键合设备，其特征在于，所述二阶同心限位柱至少设置有三枚。

4.根据权利要求1所述的晶圆键合设备，其特征在于，所述二阶同心限位柱的顶端设置有晶圆限位位阶和载片限位位阶。

5.根据权利要求1所述的晶圆键合设备，其特征在于，所述压电陶瓷顶压于所述上压板的中心。

6.根据权利要求1所述的晶圆键合设备，其特征在于，所述冷却降温板内芯设置有风冷循环型腔或油冷循环型腔。

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