[实用新型]晶圆键合设备

说明书

本实用新型提供一种晶圆键合设备，包括：吸附装置，设置于第一晶圆及第二晶圆下方，第二晶圆位于第一晶圆上方；吹气顶针，设置于第二晶圆上方，用于在不接触第二晶圆的位置朝第二晶圆的中部区域进行吹气，以使第一晶圆与第二晶圆在吹气产生的压力下进行键合。本实用新型可以完全解决键合过程中晶圆由于受力所产生的形变问题，提高键合精度和键合质量，实现真正意义上的晶圆之间金属互连技术。本实用新型可以和目前使用的混合键合机台很好的兼容性，具有很好的实际应用价值。

技术领域

本实用新型属于半导体设备设计领域，特别是涉及一种晶圆键合设备。

背景技术

晶圆键合技术是指通过化学和物理作用将两块已镜面抛光的同质或异质的晶片紧密地结合起来，晶片接合后，界面的原子受到外力的作用而产生反应形成共价键结合成一体，并使接合界面达到特定的键合强度。

在MEMS和IC制造领域，键合工艺有着重要的地位，传统硅硅键合采用图形识别，镜头对准模式使上下硅片位置重合，继而进行直接键合。此模型在实际工艺操作中，由于硅片本身翘曲等因素，气体在键合过程中不易从硅片内部排出且会对位精度产生影响，典型的就是气泡增多或者对位精度较差，影响产品良率，极端情况下甚至报废产品。

通常的解决方式，就是管控前制程硅片来料的质量，键合之前要求硅片翘曲尽量保持一定的范围之内。但这样就无形之中给其他制程定义一个明显的卡控，使很多结构无法构建，且造成产品的生产过程成本大大的提高。

在MEMS和IC制造领域，为了满足不断增长的需求并克服摩尔定律的限制，多芯片堆叠作为一种解决方案被业界提出。随着先进封装技术的应用，2.5D堆叠采用硅通孔技术的发展与应用。如今，晶圆在竖直方向的扩展在所谓的3D堆叠中正变得越来越重要，而硅片之间混合键合技术被认为实现永久键合的最优方案。

实际工艺操作中，目前混合键合机台采用高精度对位系统，使上下晶圆基准对位，之后通过机台一个顶针对上层晶圆一个外部压力，让两片晶圆从中心开始接触，然后通过氢键迅速向四周蔓延，组中两片晶圆完成高精度预键合。

但是此过程有一个明显弊端，就是外部施加的压力会改变上层晶圆的形貌，尤其是受力点位会产生难以恢复的形变，导致后期预键合的晶圆产生轻微间隙且影响对准精度。这种形变对于厚度薄的基板越实用新型显。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种晶圆键合设备，用于解决现有技术中半导体晶圆预键合受力过程产生的形变问题，以及如何减小形变量并提高键合精度的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种晶圆键合设备，所述晶圆键合设备包括：吸附装置，设置于第一晶圆及第二晶圆下方，所述第二晶圆位于所述第一晶圆上方；吹气顶针，设置于所述第二晶圆上方，用于在不接触所述第二晶圆的位置朝所述第二晶圆的中部区域进行吹气，以使所述第一晶圆与第二晶圆在吹气产生的压力下进行键合。

可选地，所述吹气顶针包括多个吹气孔，且各吹气孔产生的压力均独立可调，通过第一晶圆与第二晶圆的对位数据调整各吹气孔产生的压力，以减少第二晶圆的中部区域的形变和延展。

可选地，还包括一对准量测模块，用于获取第一晶圆与第二晶圆的对位数据，所述对位数据包括晶圆键合后受力区域形变量和延展量数据，并将该对位数据进行存储及反馈至所述晶圆键合设备。

可选地，所述吹气顶针配置有垂直运动装置，且在吹气顶针超所述第二晶圆的中部区域进行吹气时，所述吹气顶针与所述第二晶圆之间的间距为2～3毫米。