键合装置及键合方法制造方法及图纸

本申请实施例提供一种键合装置及键合方法，其中，键合装置包括：键合头；静电吸盘，设置于键合头上，用于吸附待键合的第一键合结构；静电吸盘与键合头之间形成一空腔；增压机构，与空腔连通，用于在键合之前对空腔加压，使得静电吸盘和第一键合结构的中间区域朝远离空腔的方向拱起；驱动机构，用于驱动键合头带动第一键合结构向待键合的第二键合结构移动，以使得第一键合结构拱起的中心点与第二键合结构接触，实现第一键合结构与第二键合结构之间的键合。的键合。的键合。

【技术实现步骤摘要】
键合装置及键合方法


[0001]本申请涉及半导体
，涉及但不限于一种键合装置及键合方法。

技术介绍

[0002]目前，芯粒(chiplet)之间的连接多为微凸块(micro bump)连接，互联线之间的间距(pitch)大于40微米；当工艺进一步精进时，芯粒的裸片(Die)连接需要采用裸片到晶圆(Die to Wafer，D2W)混合键合(hybrid bonding)的方式，互联线之间的间距小于10微米，可大幅提升I/O密度，强化芯片性能。
[0003]区别于传统倒装芯片键合(flip
‑
chip bonding)工艺和热压键合(Thermal Compression Bonding，TCB)工艺所采用的平面键合头，D2W混合键合工艺的键合头通常需球面，以满足中心点键合、键合波扩散的基板要求。目前，球面键合头通常通过机加工实现，但因键合头材质较硬，球面表面粗糙度要求高，加工难度较大，成品率低，成本高。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例提供一种键合装置及键合方法。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种键合装置，包括：
[0006]键合头；
[0007]静电吸盘，设置于所述键合头上，用于吸附待键合的第一键合结构；所述静电吸盘与所述键合头之间形成一空腔；
[0008]增压机构，与所述空腔连通，用于在键合之前对所述空腔加压，使得所述静电吸盘和所述第一键合结构的中间区域朝远离所述空腔的方向拱起；
[0009]驱动机构，用于驱动所述键合头带动所述第一键合结构向待键合的第二键合结构移动，以使得所述第一键合结构拱起的中心点与所述第二键合结构接触，实现所述第一键合结构与所述第二键合结构之间的键合。
[0010]在一些实施例中，所述键合头包括侧壁和所述侧壁围成的开口；
[0011]所述静电吸盘至少包括介质层；所述介质层至少设置于所述开口的顶部，所述开口的顶部被所述介质层覆盖形成所述空腔。
[0012]在一些实施例中，所述介质层的材料包括柔性材料。
[0013]在一些实施例中，所述静电吸盘还包括：至少设置于所述介质层中的电极层；
[0014]所述电极层用于产生静电压，以在所述静电压的作用下吸附所述第一键合结构。
[0015]在一些实施例中，所述电极层还设置于所述键合头的侧壁中，以实现从所述键合头的顶部向所述静电吸盘供电；
[0016]或者，
[0017]所述介质层和所述电极层还设置于所述键合头侧壁外围。
[0018]在一些实施例中，还包括：控制机构；
[0019]所述控制机构与所述电极层连接，用于在所述第一键合结构拱起的中心点与所述
第二键合结构接触上时，控制所述静电压逐渐减小，以使得所述第一键合结构与所述静电吸盘逐渐解吸附，并与所述第二键合结构键合。
[0020]在一些实施例中，还包括：与所述键合头连接的连杆机构；
[0021]所述连杆机构内部包括管道，所述管道的一端与所述增压机构连通，所述管道的另一端与所述空腔连通；所述增压机构通过所述管道向所述空腔加压。
[0022]在一些实施例中，还包括：减压机构；
[0023]所述减压机构与所述管道连通，用于在所述第一键合结构拱起的中心点与所述第二键合结构接触上时，逐渐降低所述空腔的压力，以使得所述第一键合结构逐步恢复至水平状态，并与所述第二键合结构键合。
[0024]第二方面，本申请提供一种键合方法，所述方法包括：
[0025]控制静电吸盘在静电压的作用下吸附待键合的第一键合结构；
[0026]通过增压机构向键合头和静电吸盘之间的空腔中加压，以使得所述第一键合结构的中间区域朝远离所述空腔的方向拱起；
[0027]通过驱动机构驱动所述键合头带动所述第一键合结构向待键合的第二键合结构移动，以使得所述第一键合结构拱起的中心点与所述第二键合结构接触，实现所述第一键合结构与所述第二键合结构之间的键合。
[0028]在一些实施例中，所述方法还包括：
[0029]在所述第一键合结构拱起的中心点与所述第二键合结构接触时，控制所述静电压逐渐减小，以使得所述第一键合结构与所述静电吸盘逐渐解吸附，并与所述第二键合结构键合；或者，
[0030]在所述第一键合结构拱起的中心点与所述第二键合结构接触时，逐渐降低所述空腔的压力，以使得所述第一键合结构逐步恢复至水平状态，并与所述第二键合结构键合。
[0031]本申请实施例提供一种键合装置及键合方法，其中，键合装置包括：键合头；静电吸盘，设置于键合头上，用于吸附待键合的第一键合结构；静电吸盘与键合头之间形成一空腔；增压机构，与空腔连通，用于在键合之前对空腔加压，使得静电吸盘和第一键合结构的中间区域朝远离空腔的方向拱起；驱动机构，用于驱动键合头带动第一键合结构向待键合的第二键合结构移动，以使得第一键合结构拱起的中心点与第二键合结构接触，实现第一键合结构与第二键合结构之间的键合。本申请实施例中，由于可以通过设置在键合头上的静电吸盘吸附待键合的第一键合结构，并且在键合时，通过增压机构对静电吸盘与键合头之间的空腔进行加压，使得第一键合结构的中间区域朝向远离空腔的方向拱起，形成具有球形表面的第一键合结构，如此，可以实现第一键合结构中心点与第二键合结构接触、键合波扩散的要求。另外，本申请实施例不用额外加工具有球面形状的键合头，降低了成本。
附图说明
[0032]在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。
[0033]图1为一种平面键合头的结构示意图；
[0034]图2为一种球面键合头的结构示意图；
[0035]图3至图10为本申请实施例提供的键合装置的结构示意图；
[0036]图11至图13为图7中的键合装置在键合过程中的结构示意图；
[0037]图14为本申请实施例提供的键合方法的一种流程示意图。
具体实施方式
[0038]下面将参照附图更详细地描述本申请公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0039]在下文的描述中，给出了大量的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。
[0040]在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种键合装置，其特征在于，包括：键合头；静电吸盘，设置于所述键合头上，用于吸附待键合的第一键合结构；所述静电吸盘与所述键合头之间形成一空腔；增压机构，与所述空腔连通，用于在键合之前对所述空腔加压，使得所述静电吸盘和所述第一键合结构的中间区域朝远离所述空腔的方向拱起；驱动机构，用于驱动所述键合头带动所述第一键合结构向待键合的第二键合结构移动，以使得所述第一键合结构拱起的中心点与所述第二键合结构接触，实现所述第一键合结构与所述第二键合结构之间的键合。2.根据权利要求1所述的键合装置，其特征在于，所述键合头包括侧壁和所述侧壁围成的开口；所述静电吸盘至少包括介质层；所述介质层至少设置于所述开口的顶部，所述开口的顶部被所述介质层覆盖形成所述空腔。3.根据权利要求2所述的键合装置，其特征在于，所述介质层的材料包括柔性材料。4.根据权利要求2所述的键合装置，其特征在于，所述静电吸盘还包括：至少设置于所述介质层中的电极层；所述电极层用于产生静电压，以在所述静电压的作用下吸附所述第一键合结构。5.根据权利要求4所述的键合装置，其特征在于，所述电极层还设置于所述键合头的侧壁中，以实现从所述键合头的顶部向所述静电吸盘供电；或者，所述介质层和所述电极层还设置于所述键合头侧壁外围。6.根据权利要求5所述的键合装置，其特征在于，还包括：控制机构；所述控制机构与所述电极层连接，用于在所述第一键合结构拱起的中心点与所述第二键合结构接触上时，控制所述静电压逐渐减小，以使得所述第一键合结构与所述静电吸盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘超，田应超，张越，刘威，李秋智，
申请(专利权)人：湖北三维半导体集成创新中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：