CN219892147U - 一种刀具及晶圆解键合设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种刀具及晶圆解键合设备，所述刀具包括：刀背部分和刀刃部分，所述刀刃部分包括与刀背部分相连的连接边以及用于切割的刀尖边；第一管路，位于所述刀刃部分中靠近所述连接边的位置且沿平行于所述刀刃部分的方向贯穿所述刀刃部分，所述第一管路两侧连接有若干贯穿所述刀刃部分的第一喷嘴孔；第二管路，位于所述刀刃部分中靠近所述刀尖边的位置且沿平行于所述刀刃部分的方向贯穿所述刀刃部分，所述第二管路靠近所述刀尖边的一侧连接有若干垂直于所述刀尖边且贯穿所述刀尖边的第二喷嘴孔；所述第一管路连接至流体，所述第二管路连接至解键合溶液。本申请提供一种刀具及晶圆解键合设备，可以提高晶圆解键合的良率及效率。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种刀具及晶圆解键合设备。
背景技术
随着微纳米技术的不断发展，半导体器件的特征尺寸不断减小，大幅提高了芯片中晶体管的集成度及芯片性能。近年来，芯片特征尺寸已经逐渐缩小至5nm，2nm，逼近摩尔定律极限。因此，科学家和从业者不断在探寻后摩尔时代的技术，以继续提升芯片性能和功能。
三维电子封装技术(3DIC)引起了业界的重视。三维电子封装技术即通过将两层，甚至更多层芯片垂直堆叠、封装在一起。和传统平面二维电子技术相比，3DIC技术将可以继续在单位面积上增加晶体管的密度，同时没有增加芯片制造时的难度。同时，三维堆叠封装技术可以将不同的芯片，包括逻辑芯片，存储芯片，射频芯片等集成在一个系统内。大大提高了系统的集成度，为半导体技术开拓了更为广阔的发展方向。近二十年不断发展的硅通孔(TSV)技术和键合(bonding)技术，使3DIC技术越来越接近于量产实用化。但如何更好的实现晶圆堆叠过程中解键合的良率，降低生产成本，仍是亟待提升的问题。
因此，有必要提供一种更有效、更可靠的技术方案。
实用新型内容
本申请提供一种刀具及晶圆解键合设备，可以提高晶圆解键合的良率及效率。
本申请的一个方面提供一种刀具，用于晶圆解键合，包括：刀背部分和刀刃部分，所述刀刃部分包括与刀背部分相连的连接边以及用于切割的刀尖边；第一管路，位于所述刀刃部分中靠近所述连接边的位置且沿平行于所述刀刃部分的方向贯穿所述刀刃部分，所述第一管路两侧连接有若干贯穿所述刀刃部分的第一喷嘴孔；第二管路，位于所述刀刃部分中靠近所述刀尖边的位置且沿平行于所述刀刃部分的方向贯穿所述刀刃部分，所述第二管路靠近所述刀尖边的一侧连接有若干垂直于所述刀尖边且贯穿所述刀尖边的第二喷嘴孔；所述第一管路连接至流体，所述第二管路连接至解键合溶液。
在本申请的一些实施例中，所述若干第一喷嘴孔垂直于所述刀刃部分表面；所述若干第二喷嘴孔垂直于所述第一管路。
在本申请的一些实施例中，所述第一管路的直径为为5微米至500微米；所述第一喷嘴孔的直径为为5微米至500微米。
在本申请的一些实施例中，所述第二管路的直径为为5微米至500微米；所述第二喷嘴孔的直径为为5微米至500微米。
在本申请的一些实施例中，所述第一管路与所述连接边的距离大于等于1000微米。
在本申请的一些实施例中，所述第二管路与所述第一管路的距离大于等于1000微米；所述第二管路与所述刀尖边的距离大于等于1000微米。
本申请的另一个方面还提供一种晶圆解键合设备，包括：承载台，用于承载并吸附晶圆；如上述所述的刀具，用于解键合晶圆；刀具夹持装置，用于夹持并移动所述刀具。
在本申请的一些实施例中，所述承载台承载晶圆的一面设置有若干吸附孔，所述若干吸附孔延伸至承载台中并连接至抽气泵。
在本申请的一些实施例中，所述晶圆解键合设备还包括：流体提供装置，与所述第一管路连接。
在本申请的一些实施例中，所述晶圆解键合设备还包括：解键合溶液提供装置，与所述第二管路连接。
本申请提供一种刀具及晶圆解键合设备，通过第二管路喷出的解键合溶液破坏键合化学键，减小晶圆键合的机械力，同时通过第一管路喷出的流体形成液膜或气膜，提供解键合所需的机械力并且避免刀具划伤晶圆，可以提高晶圆解键合的良率及效率。
附图说明
以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的实用新型意图。应当理解，附图未按比例绘制。其中：
图1至图2为本申请实施例所述的刀具的结构示意图；
图3为本申请实施例所述的晶圆解键合设备的结构示意图；
图4为本申请实施例所述的晶圆解键合设备中承载台的结构示意图；
图5为本申请实施例所述的晶圆解键合设备解键合晶圆过程的示意图。
具体实施方式
以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本申请不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。
下面结合实施例和附图对本实用新型技术方案进行详细说明。
晶圆多层堆叠键合的方式多采用熔融键合与混合键合，这两种晶圆的键合方法都通过介电层中氧化硅与氮化硅之间的范德华力来增强晶圆的键合强度，一旦键合完成，很难将两片晶圆完美分离。
现有解键合技术是将一个薄刀片沿两个键合晶圆键合界面间的缝隙插入，利用机械力将键合晶圆分离。然而该方法很容易使晶圆边缘破裂，并且对晶圆表面造成划伤，晶圆表面一旦划伤将破坏键合界面的平整度，给解晶圆的重新利用带来挑战。
针对上述问题，本申请提供一种刀具及晶圆解键合设备，通过第二管路喷出的解键合溶液破坏键合化学键，减小晶圆键合的机械力，同时通过第一管路喷出的流体形成液膜或气膜，提供解键合所需的机械力并且避免刀具划伤晶圆，可以提高晶圆解键合的良率及效率。
图1至图2为本申请实施例所述的刀具的结构示意图。下面结合附图对本申请实施例所述的刀具进行详细说明。
参考图1和图2所示，其中，图1为所述刀具的俯视图，图2为沿图1中虚线X-X处的纵截面图。本申请的实施例提供一种刀具100，用于晶圆解键合，包括：刀背部分110和刀刃部分120，所述刀刃部分120包括与刀背部分110相连的连接边121以及用于切割的刀尖边122；第一管路130，位于所述刀刃部分120中靠近所述连接边121的位置且沿平行于所述刀刃部分120的方向贯穿所述刀刃部分120，所述第一管路130两侧连接有若干贯穿所述刀刃部分120的第一喷嘴孔131；第二管路140，位于所述刀刃部分120中靠近所述刀尖边122的位置且沿平行于所述刀刃部分120的方向贯穿所述刀刃部分120，所述第二管路140靠近所述刀尖边122的一侧连接有若干垂直于所述刀尖边122且贯穿所述刀尖边122的第二喷嘴孔141；所述第一管路130连接至流体，所述第二管路140连接至解键合溶液。
在本申请的技术方案中，在使用所述刀具100解键合晶圆时，一方面可以通过所述第二管路140和第二喷嘴孔141喷出的解键合溶液破坏键合化学键，减小晶圆键合的机械力，另一方面还可以通过所述第一管路130和第一喷嘴孔131喷出的流体形成液膜或气膜，提供解键合所需的机械力并且避免刀具划伤晶圆，可以提高晶圆解键合的良率及效率。通过调整流体流速以及解键合溶液的流速和浓度可以控制解键合的速度。
参考图2所示，在本申请的一些实施例中，所述若干第一喷嘴孔131垂直于所述刀刃部分120表面。具体地，参考图2所示，所述刀刃部分120的纵截面图形为近似等腰三角形，所述若干第一喷嘴孔131垂直于所述刀刃部分120的两条腰。这种结构可以使得所述若干第一喷嘴孔131中喷出的流体对晶圆产生最大的推力机械力。
在本申请的一些实施例中，所述第一管路130连接的流体例如为水或空气。
参考图1所示，所述若干第二喷嘴孔141垂直于所述第一管路140。在本申请的一些实施例中，所述第二管路140连接的解键合溶液为酸性溶液，例如为HF和HNO3。
在本申请的一些实施例中，所述第一管路130的直径为为5微米至500微米；所述第一喷嘴孔131的直径为为5微米至500微米。所述第一喷嘴孔131的直径小于所述第一管路130的直径，可以增加所述第一喷嘴孔131中的流体流速。
在本申请的一些实施例中，所述第一喷嘴孔131中喷出的流体流速为0.1至2m/s。在这个流速范围内，所述第一喷嘴孔131中喷出的流体可以形成致密的气膜或液膜，保护晶圆不被划伤，并且提供合适的推力将晶圆推开，辅助晶圆解键合。
在本申请的一些实施例中，所述第二管路140的直径为为5微米至500微米；所述第二喷嘴孔141的直径为为5微米至500微米。
在本申请的一些实施例中，所述第一管路130与所述连接边121的距离大于等于1000微米。在这个距离范围内，所述第一管路130的位置能够保证所述第一喷嘴孔131中喷出的流体对晶圆产生最大的推力。
在本申请的一些实施例中，所述第二管路140与所述第一管路130的距离大于等于1000微米；所述第二管路140与所述刀尖边122的距离大于等于1000微米。
本申请提供一种刀具，通过第二管路喷出的解键合溶液破坏键合化学键，减小晶圆键合的机械力，同时通过第一管路喷出的流体形成液膜或气膜，提供解键合所需的机械力并且避免刀具划伤晶圆，可以提高晶圆解键合的良率及效率。
图3为本申请实施例所述的晶圆解键合设备的结构示意图。图3为俯视图视角。
本申请的实施例还提供一种晶圆解键合设备200，参考图3所示，包括：承载台210，用于承载并吸附晶圆300；如上述所述的刀具100，用于解键合晶圆300；刀具夹持装置220，用于夹持并移动所述刀具100。
在工作时，通过刀具夹持装置220控制刀具100横向切割晶圆300，解键合晶圆300。所述刀具100的刀刃部分120朝向晶圆300。
在本申请的一些实施例中，所述刀具夹持装置220例如为机械手臂。
图4为本申请实施例所述的晶圆解键合设备中承载台的结构示意图。
参考图4所示，图4为俯视图视角。在本申请的一些实施例中，所述承载台210承载晶圆的一面设置有若干吸附孔211，所述若干吸附孔211延伸至承载台210中并连接至抽气泵。通过抽气泵抽气，所述若干吸附孔211对晶圆产生吸附力，避免晶圆在解键合过程中移动。关闭抽气泵，所述吸附力消失，晶圆可以方便取下。
在本申请的一些实施例中，所述晶圆解键合设备还包括：流体提供装置(图中未示出)，与所述刀具的第一管路130连接，用于提供流体。所述流体提供装置可以通过橡胶管连接第一管路。所述流体提供装置还可以调整流体的流速。
在本申请的一些实施例中，所述晶圆解键合设备还包括：解键合溶液提供装置(图中未示出)，与所述刀具的第二管路140连接。所述解键合溶液提供装置可以通过橡胶管连接第二管路。所述解键合溶液提供装置还可以调整解键合溶液的流速。
图5为本申请实施例所述的晶圆解键合设备解键合晶圆过程的示意图。
参考图5所示，在本申请的技术方案中，在使用所述刀具100解键合晶圆300时，一方面可以通过所述第二管路140和第二喷嘴孔141喷出的解键合溶液破坏键合化学键(解键合溶液的喷出轨迹由箭头20表示)，减小晶圆键合的机械力，另一方面还可以通过所述第一管路130和第一喷嘴孔131喷出的流体形成液膜或气膜(流体的喷出轨迹由箭头10表示)，提供解键合所需的机械力并且避免刀具划伤晶圆，可以提高晶圆解键合的良率及效率。
需要说明的是，附图5仅为简单的示意图，并不代表实际中晶圆300和刀具100的尺寸关系。
本申请提供一种刀具及晶圆解键合设备，通过第二管路喷出的解键合溶液破坏键合化学键，减小晶圆键合的机械力，同时通过第一管路喷出的流体形成液膜或气膜，提供解键合所需的机械力并且避免刀具划伤晶圆，可以提高晶圆解键合的良率及效率。
综上所述，在阅读本申请内容之后，本领域技术人员可以明白，前述申请内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本申请意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改都在本申请的示例性实施例的精神和范围内。
应当理解，本实施例使用的术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任意或全部组合。应当理解，当一个元件被称作“连接”或“耦接”至另一个元件时，其可以直接地连接或耦接至另一个元件，或者也可以存在中间元件。
还应当理解，术语“包含”、“包含着”、“包括”或者“包括着”，在本申请文件中使用时，指明存在所记载的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
还应当理解，尽管术语第一、第二、第三等可以在此用于描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。因此，在没有脱离本申请的教导的情况下，在一些实施例中的第一元件在其他实施例中可以被称为第二元件。相同的参考标号或相同的参考标记符在整个说明书中表示相同的元件。
此外，本申请说明书通过参考理想化的示例性截面图和/或平面图和/或立体图来描述示例性实施例。因此，由于例如制造技术和/或容差导致的与图示的形状的不同是可预见的。因此，不应当将示例性实施例解释为限于在此所示出的区域的形状，而是应当包括由例如制造所导致的形状中的偏差。因此，在图中示出的区域实质上是示意性的，其形状不是为了示出器件的区域的实际形状也不是为了限制示例性实施例的范围。
Claims (10)
1.一种刀具，用于晶圆解键合，其特征在于，包括：
刀背部分和刀刃部分，所述刀刃部分包括与刀背部分相连的连接边以及用于切割的刀尖边；
第一管路，位于所述刀刃部分中靠近所述连接边的位置且沿平行于所述刀刃部分的方向贯穿所述刀刃部分，所述第一管路两侧连接有若干贯穿所述刀刃部分的第一喷嘴孔；
第二管路，位于所述刀刃部分中靠近所述刀尖边的位置且沿平行于所述刀刃部分的方向贯穿所述刀刃部分，所述第二管路靠近所述刀尖边的一侧连接有若干垂直于所述刀尖边且贯穿所述刀尖边的第二喷嘴孔；
所述第一管路连接至流体，所述第二管路连接至解键合溶液。
2.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述若干第一喷嘴孔垂直于所述刀刃部分表面；所述若干第二喷嘴孔垂直于所述第一管路。
3.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述第一管路的直径为5微米至500微米；所述第一喷嘴孔的直径为5微米至500微米。
4.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述第二管路的直径为5微米至500微米；所述第二喷嘴孔的直径为5微米至500微米。
5.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述第一管路与所述连接边的距离大于等于1000微米。
6.如权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述第二管路与所述第一管路的距离大于等于1000微米；所述第二管路与所述刀尖边的距离大于等于1000微米。
7.一种晶圆解键合设备，其特征在于，包括：
承载台，用于承载并吸附晶圆；
如权利要求1至6任一项所述的刀具，用于解键合晶圆；
刀具夹持装置，用于夹持并移动所述刀具。
8.如权利要求7所述的晶圆解键合设备，其特征在于，所述承载台承载晶圆的一面设置有若干吸附孔，所述若干吸附孔延伸至承载台中并连接至抽气泵。
9.如权利要求7所述的晶圆解键合设备，其特征在于，还包括：流体提供装置，与所述第一管路连接。
10.如权利要求7所述的晶圆解键合设备，其特征在于，还包括：解键合溶液提供装置，与所述第二管路连接。
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