帶凸點圓片鍵合的夾具及其鍵合方法
2023-04-25 04:53:41 5
專利名稱：帶凸點圓片鍵合的夾具及其鍵合方法
技術領域：
本發明涉及半導體工藝，特別是一種帶凸點圓片鍵合的夾具及其鍵合方法。
背景技術：
圓片鍵合工藝是一種廣泛的應用的半導體工藝，目前已經研發出多種圓片鍵合技術，如陽極鍵合、矽圓片直接鍵合、共晶鍵合、熱壓鍵合、玻璃焊料鍵合、高分子材料鍵合等鍵合技術。圓片鍵合技術在集成電路、微電子機械加工系統(MEMS)以及光電器件的封裝中得到了廣泛的應用。由於鍵合過程中需要對鍵合圓片施加一定的壓力與溫度，處理不當易導致裂紋，甚至是圓片破裂，降低封裝成品率。
發明內容
本發明的目的是針對已有技術中存在的缺陷，提供一種帶凸點圓片鍵合的夾具及其鍵合方法。可以實現帶凸點圓片的鍵合，能夠有效避免圓片鍵合時破裂的問題，可以廣泛的應用於集成電路、MEMS器件、光電器件的三維堆疊封裝。本發明的帶凸點圓片鍵合的夾具的特徵在於夾具圓片上帶有可容納鍵合圓片凸點的溝槽，夾具圓片的材料為矽片或者金屬圓片，經刻蝕、腐蝕或者機械加工的方法製作夾具圓片上的溝槽，夾具圓片上設有對準用的標記。一種帶凸點圓片鍵合方法，其特徵在於將帶凸點的鍵合圓片與鍵合夾具上的對準標記對準，使鍵合圓片上的凸點嵌入夾具圓片的溝槽中，並將鍵合圓片固定在鍵合夾具上，再通過熱壓鍵合或陽極鍵合方法完成圓片鍵合。該帶凸點的圓片鍵合的夾具的溝槽避免了圓片上凸點在鍵合時受到直接的擠壓產生的應力集中，可有效避免帶凸點圓片鍵合時的易發生的圓片破裂的問題，提高圓片鍵合的成品率。所述夾具圓片為矽片，矽片上的溝槽通過幹法刻蝕或溼法刻蝕製作而成。所述夾具圓片為不鏽鋼或金屬銅，夾具圓片上的溝槽通過腐蝕或機械加工的方法製作而成，夾具圓片的表面經過拋光處理。本發明的優點是該帶凸點的圓片鍵合的夾具的溝槽避免了圓片上凸點在鍵合時受到直接的擠壓產生的應力集中，有效避免帶凸點圓片鍵合時的易發生的圓片破裂的問題，提高圓片鍵合的成品率，鍵合方法簡單易行，成本低廉。
圖1圓片鍵合夾具俯視圖；圖2帶凸點圓片俯視圖；圖3帶凸點圓片與夾具固定剖面圖；圖4利用單個夾具進行帶凸點圓片鍵合剖面圖；圖5利用雙夾具進行帶凸點圓片鍵合剖面圖；圖6帶凸點(平面)圓片與夾具固定剖面圖7利用單個夾具進行帶凸點(平面)圓片鍵合剖面圖；圖8帶凸點圓片與夾具(溝槽為倒梯形)固定剖面圖；圖9帶凸點圓片與夾具(溝槽為半圓型)固定剖面圖；圖10利用雙夾具進行帶凸點圓片(圓片上帶有通孔結構)鍵合剖面圖；圖中:1夾具圓片，2溝槽，3鍵合圓片，4凸點，5鍵合圓片，6鍵合環，7鍵合壓力，8通孔結構。
具體實施例方式下面結合附圖進一步說明本發明的實施例:實施例一夾具圓片採用矽片1，通過製作掩模板，設計夾具圓片上溝槽2的形狀，在設計掩模板時需結合鍵合圓片3上凸點4分布的形狀，凸點4的大小，間距等綜合考慮，保證夾具圓片I上的溝槽2的形狀與鍵合圓片3上凸點4的形狀一致，溝槽2的寬度大於凸點4的直徑，溝槽2的深度大於凸點4的高度。如圖1，2所示。採用光刻工藝將掩模板上的圖形轉移到夾具圓片I上，採用幹法刻蝕或溼法刻蝕工藝刻蝕出溝槽2，同時刻蝕製作對準標記，如圖1所示。利用對準標記將帶凸點的鍵合圓片3與夾具圓片I對準，然後進行固定。固定的方式包括:真空吸附，臨時粘接。保證鍵合圓片3上的凸點4嵌入夾具圓片I的溝槽2中，如圖3所示。利用圓片鍵合機將帶凸點鍵合圓片3與不帶凸點圓片5,通過焊料環6,焊料環的材料可以為BCB膠、Au-Sn焊料、Sn-Ag焊料，Cu-Sn焊料等，在一定的溫度與壓力7下完成圓片鍵合。夾具圓片I保證了鍵合圓片3在凸點4位置不會由於鍵合過程中壓力的作用產生應力集中，導致鍵合圓片3的破裂，如圖4所示。實施例二實施例二與實施例一相同，所不同的是利用圓片鍵合機及雙鍵合夾具圓片I將帶凸點鍵合圓片3與鍵合圓片5，通過焊料環6，焊料環的材料可以為BCB膠、Au-Sn焊料、Sn-Ag焊料，Cu-Sn焊料等，在一定的溫度與壓力7下完成圓片鍵合。夾具圓片I保護了鍵合圓片3和5在凸點4位置不會由於鍵合過程中壓力的作用產生應力集中，導致鍵合圓片3的破裂。如圖5所示。實施例三實施例三與實施例一相同，所不同的是鍵合圓片上凸點4的為扁平凸點，參見圖
6、圖 7。實施例四實施例四與實施例一相同，所不同的是夾具圓片I上溝槽的形狀為倒梯形，參見圖8。或者為半圓形，參見圖9。實施例五實施例五與實施例一相同，所不同的是鍵合圓片3上帶有通孔結構8，其製作工藝包括:旋膠，光刻，DRIE刻蝕製作深孔，濺射製作粘附層，阻擋層，種子層，電鍍填充金屬，同時形成凸點4,如圖10所示。實施例六
實施例六與實施例一相同，所不同的是夾具圓片I採用不鏽鋼材料，通過腐蝕或機械加工方法製作出夾具圓片I上溝槽2的形狀，加工時需結合鍵合圓片3上凸點4分布的形狀，凸點4的大小、間距等綜合考慮，保證夾具圓片I上的溝槽2的形狀與鍵合圓片3上凸點4的形狀一致，溝槽2的寬度大於凸點4的直徑，溝槽2的深度大於凸點4的高度。為了保證夾具圓片I的平整度，夾具圓片需要經過拋光處理，參見圖1、圖2。
權利要求
1.一種帶凸點圓片鍵合的夾具，其特徵在於夾具圓片上帶有可容納鍵合圓片凸點的溝槽，夾具圓片的材料為矽片或者金屬圓片，經刻蝕、腐蝕或者機械加工的方法製作夾具圓片上的溝槽，夾具圓片上設有對準用的標記。
2.根據權利要求1所述的帶凸點圓片鍵合的夾具，其特徵在於所述夾具圓片上的溝槽的寬度大於凸點的直徑，深度大於凸點的高度，其截面為方形或半圓型或倒梯形，夾具圓片上溝槽的形狀與鍵合圓片上的凸點的形狀一致。
3.一種帶凸點圓片鍵合方法，其特徵在於將帶凸點的鍵合圓片與如權利要求1的鍵合夾具上的對準標記對準，使鍵合圓片上的凸點嵌入夾具圓片的溝槽中，並將鍵合圓片固定在鍵合夾具上，再通過熱壓鍵合或陽極鍵合方法完成圓片鍵合。
4.根據權利要求3所述的一種帶凸點圓片鍵合方法，其特徵在於所述鍵合圓片與鍵合夾具的固定方式通過真空吸附或通過粘接劑臨時鍵合的方式實現。
5.根據權利要求3所述的一種帶凸點圓片鍵合方法，其特徵在於所述夾具圓片為矽片，矽片上的溝槽通過幹法刻蝕或溼法刻蝕製作而成。
6.根據權利要求3所述的一種帶凸點圓片鍵合方法，其特徵在於所述夾具圓片為不鏽鋼或金屬銅，夾具圓片上的溝槽通過腐蝕或機械加工的方法製作而成，夾具圓片的表面經過拋光處理。
全文摘要
一種帶凸點圓片鍵合的夾具及方法，其特徵在於所述該夾具圓片上帶有可容納鍵合圓片凸點的溝槽，夾具圓片的材料為矽片或者金屬圓片，通過刻蝕、腐蝕或者機械加工的方法製作夾具圓片上的溝槽，夾具圓片上製作有對準用的標記。鍵合方法是通過鍵合夾具與鍵合圓片上的對準標記，將鍵合圓片固定在鍵合夾具上，再通過熱壓鍵合或陽極鍵合方法完成圓片鍵合。本發明的優點是該帶凸點的圓片鍵合的夾具避免了圓片上凸點在鍵合時受到擠壓產生的應力集中，有效避免帶凸點圓片鍵合時的易發生的圓片破裂的問題，提高圓片鍵合的成品率，鍵合方法簡單易行，成本低廉。
文檔編號H01L21/60GK103187349SQ201110457688
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者劉勝, 陳照輝, 汪學方, 王宇哲 申請人:劉勝