[发明专利]一种辅助手动晶圆键合装置

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，涉及一种简易晶圆键合的装置，能够辅助手动将清洗后的晶圆片完成晶圆装载、吹干、表面处理和键合全过程。

背景技术

晶圆直接键合（又称直接圆片键合）依靠十分光滑表面平整情况下表面间的自然吸引力，干净的接触表面在保持清洁的环境条件下实现连接。该技术广泛地应用于半导体、生物医疗芯片及光电子器件制造等领域。键合过程一般需要键合前清洗晶圆片，进行表面处理，而后将晶圆片装载入键合设备中实施键合。为了最大限度地排除外界环境给键合表面带来污染，理想状况是在洁净的全封闭环境下完成晶圆清洗、吹干、表面处理（适情况而选用）、装载和键合等全过程，工业界已开发出全自动化的晶圆键合设备。但是该全自动化设备主要用于工业化量产且价格十分高昂，在键合研发阶段，科研工作人员往往利用手动键合的方式来探索工艺过程的开发。而手动键合过程中，晶圆清洗、吹干、装载和键合都是相对独立的步骤，由于存在人为操作（如戴手套的手直接触及晶圆边缘或表面），很容易造成晶圆表面的污染，导致键合界面产生缺陷，很大程度上影响键合质量。因此，一种替代手功能的辅助晶圆键合的装置亟待开发。

发明内容

本发明的目的是提供一种简易的辅助晶圆键合装置，将清洗后的晶圆实现装载、吹干和键合全过程，避免了双手与晶圆片的直接接触，一定程度上减少了人为操作所引入的污染物，改善了手动晶圆键合质量。该装置也适用于在键合前增加紫外光等干法表面处理手段，进一步改善键合效果。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种辅助手动晶圆键合装置，包括长直角弯头接头、晶圆槽A、晶圆槽B、定角度合页、缓冲块A、缓冲块B、直线轴承A、直线轴承B、直线轴承C、直线光轴A、直线光轴B、直线光轴C、弹簧A、弹簧B、弹簧C、直线轴承连接件和底座，其中：

所述长直角弯头接头较短一端与晶圆槽A中心通孔过盈配合；

所述晶圆槽A通过定角度合页与直线轴承C固定连接；

所述晶圆槽B通过直线光轴A、直线光轴B、直线光轴C与底座固定连接；

所述弹簧A、弹簧B、弹簧C分别与直线光轴A、直线光轴B、直线光轴C间隙配合，且位于靠近底座一端；

所述直线轴承A、直线轴承B、直线轴承C分别与直线光轴A、直线光轴B、直线光轴C过盈配合，且分别与弹簧A、弹簧B、弹簧C上端固定连接；

所述缓冲块A、缓冲块B分别与直线轴承A、直线轴承B的上表面固定连接；

所述直线轴承连接件与直线轴承A、直线轴承B、直线轴承C固定连接。

上述辅助手动晶圆键合装置的工作原理如下：将表面处理过的3英寸晶圆片，用镊子夹取出来，分别水平放置在晶圆槽A和晶圆槽B中，并用气枪或者吹风机将晶圆片表面的液体吹干。由于槽深为0.2~0.3 mm，当晶圆片放置在晶圆槽中时，会使其整体高出至少0.1 mm，从而排除了手的干扰，不会使晶圆片的边缘发生因液体的堆积而使晶圆片被污染的现象。

根据以上工作原理，本发明提供的辅助晶圆键合装置具有以下优点：

1、在辅助晶圆键合装置的帮助下，整个晶圆键合的过程中，双手始终都没有与晶圆片表面和边缘发生接触，一定程度上减少了人为操作所引入的污染物。

2、利用该辅助晶圆键合装置，可同时对两个晶圆的表面实施干法（如紫外光照射）表面处理，并且在处理（照射）完成之后，只需将晶圆槽A快速翻转180º，即可快速完成晶圆片的键合，缩短手动操作时间，并降低在照射后和键合前过程中周围环境和人为操作所引入污染物，进一步改善晶圆键合的效果。

3、当晶圆槽A发生翻转，晶圆片完成键合之后，由于晶圆槽A的上表面与底座的下表面相互平行，可以将该辅助晶圆键合装置放在加压装置下进行加压，克服因表面粗糙度或晶圆翘曲而引起的部分未键合现象。

附图说明

图1为本发明辅助晶圆键合装置的爆炸图；

图2为本发明辅助晶圆键合装置的装配图的主视图；

图3为本发明辅助晶圆键合装置的装配图的侧视图；

图4~图7为本发明的操作流程图；

图8为本发明的紫外光光照处理示意图。

其中：1为长直角弯头接头、2为晶圆槽A、3为晶圆槽B、4为定角度（180°）合页、5为缓冲块A、6为缓冲块B、7为直线轴承A、8为直线轴承B、9为直线轴承C、10为直线光轴A、11为直线光轴B、12为直线光轴C、13为弹簧A、14为弹簧B、15为弹簧C、16为直线轴承连接件、17为底座、18为清洗后晶圆表面的残留液体、19为氮气枪、20为紫外光发生装置。