本发明专利技术公开了一种晶圆键合加压装置，所述晶圆键合加压装置包括压头及压头台座；所述压头台座朝向所述晶圆键合加压装置的置物台的表面上具有腔体，所述腔体的底面为弧形底面；所述压头为球形压头、椭球形压头或卵形压头；所述压头设置于所述腔体内部；所述压头可在所述腔体内滚动，且所述压头保持有部分处于腔体开口外侧。本发明专利技术提供的晶圆键合加压装置，在对晶圆加压的过程中，由于上述底面对上述压头的力与上述待键合晶圆对上述压头的力不处于同一直线上，减小了上述待键合晶圆在加压过程中受到的冲量，降低上述待键合晶圆表面损伤和破碎的概率，提升了最终成品的良品率，降低了原料成本。本发明专利技术还同时提供一种具有上述有益效果的晶圆键合设备。
A wafer bonding pressure device and wafer bonding equipment
【技术实现步骤摘要】
一种晶圆键合加压装置及晶圆键合设备
本专利技术涉及半导体键合领域，特别是涉及一种晶圆键合加压装置及晶圆键合设备。
技术介绍
随着集成电路的发展，绝缘体硅(SOI)技术被业界公认为纳米技术时代取代现有单晶硅材料的解决方案之一，是维持摩尔定律走势的一大利器。SOI材料是SOI技术发展的基础，高质量的SOI材料一直是制约SOI技术进入大规模工业生产的首要因素。近年来，随着SOI材料制备技术的不断成熟，制约SOI技术发展的材料问题正逐步被解决。SOI材料的制备技术归根结底包括两种，即以离子注入为代表的注氧隔离技术(Sepration-by-oxygenimplantation,即SIMOX)和晶圆键合技术。SIMOX技术需要高温离子注入和后续超高温退火，这种技术会对SIMOX材料有损坏。由于材料质量的稳定性没有保证，导致最终成品的良品率下降从而使得成本在增加。晶圆键合技术(WaferBonding)是利用两片镜面抛光的、干净的晶圆表面结合在一起。采用晶圆键合与减薄技术形成SOI结构时，不仅具有工艺简单、成本低廉、对器件无损伤等优点，且制备出的SOI材料仍然具有优良特性。但现有技术中，加压方式多为点压，压头与待键合晶圆的接触面积很小，压力集中，且由于压头是刚性压头，压头无缓冲地固定连接于压头台座上，致使在加压时，从压头接触待键合晶圆至压力达到峰值，经历的时间很短，作用在待键合晶片上的冲量过大，易造成待键合晶圆表面划伤，严重的还会导致待键合晶圆破碎，使最终产品的良品率下降，提高原材料成本。专利技术内容本专利技术的目的是提供一种晶圆键合加压装置，以解决现有技术中施加在待键合晶圆上的冲量过大，无缓冲过程，导致待键合晶圆易碎的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种晶圆键合加压装置，所述晶圆键合加压装置包括压头及压头台座；所述压头台座朝向所述晶圆键合加压装置的置物台的表面上具有腔体，所述腔体的底面为弧形底面；所述压头为球形压头、椭球形压头或卵形压头；所述压头设置于所述腔体内部；所述压头可在所述腔体内滚动，且所述压头保持有部分处于腔体开口外侧。可选地，在所述晶圆键合加压装置中，所述腔体为球形腔体。可选地，在所述晶圆键合加压装置中，所述压头台座包括固定槽及压头固定器，所述固定槽朝向所述置物台的表面上具有底面为弧形的凹槽；所述压头固定器设置于所述固定槽朝向所述置物台的表面，所述压头固定器与所述凹槽组成所述腔体。可选地，在所述晶圆键合加压装置中，所述压头固定器为板状压头固定器，所述压头固定器上具有通孔，所述通孔与所述凹槽组成所述腔体。可选地，在所述晶圆键合加压装置中，所述压头固定器与所述固定槽之间通过螺丝与对应的螺孔固定连接。可选地，在所述晶圆键合加压装置中，所述底面的表面设置有耐磨涂层。可选地，在所述晶圆键合加压装置中，所述耐磨涂层为陶瓷耐磨涂层。本专利技术还提供了一种晶圆键合设备，所述晶圆键合设备包括上述任一种所述的晶圆键合加压装置。本专利技术所提供的晶圆键合加压装置，上述晶圆键合加压装置包括压头及压头台座；上述压头台座朝向上述晶圆键合加压装置的置物台的表面上具有腔体，上述腔体的底面为弧形底面；上述压头为球形压头、椭球形压头或卵形压头；上述压头设置于上述腔体内部；上述压头可在上述腔体内滚动，且上述压头保持有部分处于腔体开口外侧。本专利技术提供的晶圆键合加压装置，在对晶圆加压的过程中，待键合晶圆会对上述压头施加一个竖直向上的力，试图将上述压头向上托起，而由于上述腔体的底面为曲面，因此上述底面会给上述压头一个垂直于上述压头与上述底面接触点处切线的支撑力，由于上述底面对上述压头的力与上述待键合晶圆对上述压头的力不处于同一直线上，因此从效果上看会产生一个沿上述压头与上述底面接触点处切线向上的合力，迫使上述压头在上述腔体内滚动，使上述压头处于上述腔体外侧的高度减小，相当于在对上述待键合晶圆加压的过程中增加了缓冲，减小了上述待键合晶圆在加压过程中受到的冲量，降低上述待键合晶圆表面损伤和破碎的概率，提升了最终成品的良品率，降低了原料成本。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的晶圆键合加压装置的一种具体实施方式的局部结构示意图；图2为本专利技术提供的晶圆键合加压装置的另一种具体实施方式的局部结构示意图；图3为本专利技术提供的晶圆键合加压装置的又一种具体实施方式的局部结构示意图；图4为本专利技术提供的晶圆键合加压装置的还一种具体实施方式的局部结构示意图；图5为本专利技术提供的晶圆键合加压装置的一种具体实施方式在工作时的示意图。具体实施方式为避免歧义，需提前说明，本专利技术提供的晶圆键合加压装置不包括待键合晶圆，说明书中为待键合晶圆标号只是为了方便表述。目前晶圆键合技术主要包括阳极键合、硅片直接键合、共晶键合、热压键合、金属键合、玻璃焊料键合等，上述的晶圆键合技术都涉及到高温退火处理，工艺时间长，键合过程中产生的高温对微机电系统器件(MEMS)性能造成不利影响，比如高温对晶圆上的温度敏感电路和微结构造成热损坏(如超过400℃的高温就会对CMOS铝电路造成破坏)；高温易引入杂质，造成衬底掺杂的重新分布；对于热膨胀系数差异较大的两个晶圆，经过高温处理后会导致很大的变形和残余热应力，直接影响到器件性能和封装成品率。近年来提出了低温晶圆键合的思想，低温晶圆键合主要有低温焊料键合、黏胶键合、表面活化键合等。但是由于黏胶键合和低温焊料键合的键合强度较低，器件使用温度有限，应用受到很大限制。低温表面活化键合由于表面活化处理和低温退火，从而使得键合强度能够满足后续的器件制作。本专利技术提出了一种用于晶圆键合的加压压头结构，目的在于对待键合的晶圆之间施加均匀且较强的压力，锁定结构能使得在升压过程中，球形压头能通过轻微滚动适应压力，减少表面损伤，进一步避免上述待键合晶圆破碎。同时该键合设备使得键合前沿点从晶圆的中心，以可控的速度向外扩散，形成键合。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的核心是提供一种晶圆键合加压装置，其具体实施方式一的结构示意图如图1所示，所述晶圆键合加压装置包括压头130及压头台座110；所述压头台座110朝向所述晶圆键合加压装置的置物台160的表面上具有腔体120，所述腔体120的底面为弧形底面；所述压头130为椭球形压头130或卵形压头130；所述压头本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种晶圆键合加压装置，其特征在于，所述晶圆键合加压装置包括压头及压头台座；/n所述压头台座朝向所述晶圆键合加压装置的置物台的表面上具有腔体，所述腔体的底面为弧形底面；/n所述压头为球形压头、椭球形压头或卵形压头；/n所述压头设置于所述腔体内部；/n所述压头可在所述腔体内滚动，且所述压头保持有部分处于腔体开口外侧。/n
【技术特征摘要】
1.一种晶圆键合加压装置，其特征在于，所述晶圆键合加压装置包括压头及压头台座；
所述压头台座朝向所述晶圆键合加压装置的置物台的表面上具有腔体，所述腔体的底面为弧形底面；
所述压头为球形压头、椭球形压头或卵形压头；
所述压头设置于所述腔体内部；
所述压头可在所述腔体内滚动，且所述压头保持有部分处于腔体开口外侧。
2.如权利要求1所述的晶圆键合加压装置，其特征在于，所述腔体为球形腔体。
3.如权利要求1所述的晶圆键合加压装置，其特征在于，所述压头台座包括固定槽及压头固定器，所述固定槽朝向所述置物台的表面上具有底面为弧形的凹槽；
所述压头固定器设置于所述固定槽朝向所述置物台的表面，所述压头...
【专利技术属性】
技术研发人员：王盛凯，王英辉，
申请(专利权)人：中科院微电子研究所昆山分所，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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