[发明专利]一种芯片和晶圆的键合设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种芯片与晶圆的键合设备，尤其是涉及一种可适应多种芯片的键合设备。

背景技术

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems；MEMS)器件与集成电路的不同主要包括两方面，一是含有可动结构，二是要与环境相互作用，这两点给封装带来很大的难度，其封装成本高也主要是由这两点造成的。由于有可动结构，在封装过程中必须保护可动结构不被损坏，因此不能直接采用成熟的集成电路封装工艺。由于要与环境相互作用，因此封装既要考虑到与环境的相互作用，又要保证器件性能不受影响，处理起来难度很大。同时，封装前的预对准也增加了封装难度。目前国内外封装主要采用光刻机下预对准，手工放入封装设备中进行封装的方式，往往造成最终的封装精度和效果不能满足指标要求。这无形中增加了封装成本和难度，而且降低了封装效率。 

圆片级封装具有很好的市场化前景，在圆片级封装技术和设备研究的同时，需要认识到我国MEMS产业目前的发展阶段主要处于多品种、高特异性、中小批量产业化并存的发展阶段，很多MEMS器件是在键合后构成新结构的。对于这种器件的封装，圆片键合不能胜任，因为划片时使用的切削液容易进入微结构内，而且难以清除，从而造成微结构的破坏。而采用晶圆片和芯片级封装手段来实现MEMS器件的封装，则可以避免大面积区域的键合，使得一些可动微结构得到保护，因此越来越的人开始关注起芯片和晶圆级的封装工艺。 

在芯片和晶圆级的封装工艺中，操作手是芯片的拾取和释放过程中的常用部件，其通常呈悬臂状，例如申请CN201120279898.2中的操作手，而对于悬臂式操作手，由于悬臂自身重力的影响，会使操作手产生向下的偏移，这会导致在拾取和释放芯片时不利于力的控制。有鉴于此，需要提供一种能够克服因操作手自身重力而造成的操作手的向下偏移的操作手装置，从而有效保护芯片与晶圆的键合质量的键合设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够克服因操作手自身重力而造成的操作手的向下偏移，从而有效保护芯片与晶圆的键合质量的键合设备。 

根据本发明的目的提出的一种芯片和晶圆的键合设备，包括用以固定晶圆的晶圆台、用以放置芯片的存储组件、用以拾取芯片的操作手、显微系统以及控制系统，其中：所述晶圆台具有X-Y向和旋转三个自由度，所述操作手具有X-Y-Z向三个自由度，所述显微系统包括用以检测被操作手拾取后的芯片位姿的第一显微系统和用以检测固定在晶圆台上的晶圆位姿的第二显微系统，所述第一显微系统和所述第二显微系统分别连接于控制系统，所述操作手包括真空吸头、吸头支撑杆、吸头支架、连接架、真空发生器接头、连接导块、压电陶瓷、吸头侧感应铜柱支架、压电陶瓷固定架、压电陶瓷侧感应铜柱、吸头侧感应铜柱、压电陶瓷侧感应铜柱支架和定位片，真空发生器接头连接真空发生器，优选为泵，真空发生器接头和吸头支撑杆连接在吸头支架上，真空发生器接头和真空吸头通过吸头支撑杆连接，吸头支撑杆内有气槽，吸头支架通过螺栓连接到连接架上，连接架与连接导块通过安装在连接架和压电陶瓷固定架底面的定位片与压电陶瓷固定架相连，压电陶瓷放置于压电陶瓷固定架内，其特征在于：吸头侧感应铜柱支架为U形结构，吸头侧感应铜柱支架的一侧与连接架相连，固定整个吸头侧感应铜柱支架，吸头侧感应铜柱通过吸头侧感应铜柱支架另一侧上的孔安装在吸头侧感应铜柱支架上，固定吸头侧感应铜柱；压电陶瓷侧感应铜柱支架为直角状，所述压电陶瓷侧感应铜柱支架通过其一个面安装在压电陶瓷固定架上，压电陶瓷侧感应铜柱通过压电陶瓷侧感应铜柱支架另一个面上的孔安装在压电陶瓷侧感应铜柱支架上，吸头侧感应铜柱与压电陶瓷侧感应铜柱端面互相接触。

其中，所述晶圆台上设有对键合过程进行加热的加热设备。 

其中，所述晶圆台的底部设有旋转电机、晶圆台X向电机和晶圆台Y向电机，所述旋转电机、晶圆台X向电机和晶圆台Y向电机分别连接于控制系统。 

其中，所述操作手的尾部设有操作手X向电机、操作手Y向电机以及操作手Z向电机，所述操作手X向电机、操作手Y向电机以及操作手Z向电机分别连接于控制系统。 

其中，所述第一显微系统连接一调节焦距的Z向电机。 

其中，所述第二显微系统连接一调节焦距的Z向电机。 

综上所述，本发明提供的芯片和晶圆的键合设备，具有如下有益效果：