[发明专利]键合加热控制装置及其方法

说明书

本发明提供了一种键合加热控制装置及其方法，其装置包括加热控制器以及两个加热装置与两个加热驱动装置；加热装置用于对硅片或玻璃片进行加热加压，加热装置中设置有加热器及至少两个温度传感器；加热控制器用于实现对两个加热装置中各温度传感器的测量，输出加热器的PWM开度；加热驱动装置根据所述加热控制器输出的PWM开度，驱动加热器工作；两个加热装置同时工作而又相互独立，节省了加热时间，提高了加热效率，并且在加热盘的上下两侧分别设置石墨片，使得温度均匀传播，同时将加热过程分为三个阶段，通过速率加热阶段的快速加热，缩短加热时间，提高产率；并且实现加热速率阶段功率可调，为键合工艺提供了更多工艺参数。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种键合加热控制装置及其方法。

背景技术

两个表面平整洁净的晶圆在一定的条件下可以通过表面的化学键相互结合起来，而不受两种晶圆材料的晶格、晶向的限制，这中技术称之为晶圆键合技术。利用键合技术组合新结构材料有极大的自由度，所以被广泛地应用于微电子电路、传感器、功率器件、微机械加工、光电子器件、绝缘性硅晶片(SOI)等领域。晶圆键合技术已经成为一种可以用来制作很多重要光电子器件的技术。

晶圆键合技术可以将不同材料的晶圆结合在一起。晶圆键合是半导体器件三维加工的一个重要的工艺，无论哪一种类的晶圆键合，晶圆键合的主要工艺步骤均包括晶圆表面的处理(清洗、激活)，晶圆的对准，以及最终的晶圆键合。通过这些工艺步骤，独立的单张晶圆被对准，然后键合在一起，实现其三维结构。键合不仅是微系统技术中的封装技术，而且也是三维器件制造中的一个有机的组成部分，在器件制造的前道工艺和后道工艺中均有应用。现有的最主要的键合应用为硅片和硅片的键合以及硅片和玻璃衬底的键合。

晶圆键合过程一般是将硅片、玻璃衬底等材料在真空环境下加热到一定的温度，施加一定的压力，并持续一定的时间，进行键合。在该工艺过程中，将材料加热到指定温度的时间占整个工艺过程的20％左右。因此，缩短加热时间对提高产率有很大的影响。此外，在加温加压过程中，提高加热稳定性，减小温度振荡，能减小材料变形，提高键合精度。

因此，如何缩短加热时间以及提高加热稳定性是在晶圆键合过程中亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种键合加热控制装置及其方法，解决现有技术中加热时间过长及加热不稳定，加热温度震荡的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种键合加热控制装置，包括加热控制器以及两个加热装置与两个加热驱动装置；

所述加热装置用于对硅片或玻璃片进行加热加压，所述加热装置中设置有加热器及至少两个温度传感器；

所述加热控制器用于实现对所述两个加热装置中各温度传感器的测量，分别输出加热器的PWM开度；

所述加热驱动装置根据所述加热控制器输出的PWM开度，驱动所述加热器工作。

可选的，还包括人机界面，所述人机界面用于设置装置参数，以启动或停止键合工艺。

可选的，所述装置参数包括：加热器PWM开度设定值、加热速率与加热器PWM开度设定值的比值、PID参数。

可选的，所述加热装置按顺序依次包括：压盘、第一石墨片、加热盘、第二石墨片、陶瓷盘以及底座。

可选的，所述加热盘内设置有电加热器。

可选的，所述压盘与所述第一石墨片之间以及所述加热器与所述第二石墨片之间均设置有温度传感器。

本发明还提供一种键合加热控制方法，包括以下步骤：

步骤S01：加热控制器测量加热装置中温度传感器的温度，输出所述加热装置中加热器的PWM开度；