[發(fā)明專利]芯片鍵合方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310041873.2
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103964375B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃平
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: B81C3/00
• 分類號: B81C3/00
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

本發(fā)明公開了一種芯片鍵合方法，在加熱待鍵合硅片至一定溫度后，進行多次氣體填充和抽真空的過程，使得芯片本身附著的氣體被排出，從而避免鍵合后空洞的形成，另外，在加熱前使用中心定位器固定所述待鍵合芯片，能夠有效的限制芯片的位置偏移，減少了由于溫度壓強等變動所導(dǎo)致的芯片位置變動，從而大大的改善了芯片鍵合后的質(zhì)量，提高了良率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種芯片鍵合（bonder）方法。

背景技術(shù)

微機電系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）是在融合多種微細(xì)加工技術(shù)，并應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)的最新成果的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高科技前沿學(xué)科，相對于傳統(tǒng)的機械，它們的尺寸更小，電氣性能優(yōu)良，性價比相對于傳統(tǒng)機械制造大幅度提高。

在MEMS工藝中，最常用的是硅-硅直接鍵合和硅-玻璃靜電鍵合技術(shù)，最近又發(fā)展了多種新的鍵合技術(shù)，例如金屬-金屬鍵合技術(shù)，然而盡管各種技術(shù)不斷出現(xiàn)，但是MEMS還不算成熟，各個技術(shù)都有著一定的缺陷。

德國SUSS MicroTec公司制造的CB8芯片鍵合機一定程度上促進了MEMS工藝的發(fā)展，然而，在制造過程中卻經(jīng)常發(fā)生鍵合不良或者晶片破碎等問題，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中是將待鍵合的芯片加熱至所需溫度時即進行鍵合，并利用中心定位器（center pin）固定鍵合的芯片。這種芯片鍵合過程會在芯片之間產(chǎn)生氣體，而由于芯片之間間距較小，且受到較高的壓力，那么所述氣體就在鍵合的芯片之間形成空洞，從而使鍵合的質(zhì)量變差，影響了產(chǎn)品的Q-factor值，從而影響了產(chǎn)品的良率。另外，由于設(shè)備本身的問題，中心定位器容易出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，這通常是改變中心定位器的驅(qū)動力使其恢復(fù)運作，則在鍵合時這樣操作容易使得中心定位器對芯片產(chǎn)生撞擊，從而打碎芯片。此外，對于金屬與金屬鍵合，鍵合偏移（shift）是業(yè)界普遍存在的問題，鍵合偏移大的話會影響鍵合的質(zhì)量，因此怎么樣把鍵合的偏移減小在一定允許范圍內(nèi)是非常重要的。

因此，現(xiàn)有的制造工藝需要得到改善和優(yōu)化，以盡可能的降低研發(fā)和制造成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種芯片鍵合方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中芯片鍵合產(chǎn)生偏移或者碎片的問題，從而提高鍵合的質(zhì)量。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種芯片鍵合方法，包括：

將待鍵合芯片設(shè)置于加熱基板上，使用中心定位器固定所述待鍵合芯片；

加熱所述待鍵合芯片至第一溫度；

循環(huán)多次氣體填充和抽真空過程；

繼續(xù)加熱所述待鍵合芯片至第二溫度，進行芯片鍵合。

可選的，對于所述的芯片鍵合方法，在所述使用中心定位器固定所述待鍵合芯片之前，還包括如下步驟：

對所述中心定位器進行預(yù)檢處理。

可選的，對于所述的芯片鍵合方法，所述預(yù)檢處理為設(shè)定臨近值為9999，在80N的氣壓力作用下使得所述中心定位器伸出并縮回原位置。

可選的，對于所述的芯片鍵合方法，所述第一溫度為200℃~350℃。

可選的，對于所述的芯片鍵合方法，所述填充的氣體為氫氣和氮氣的混合氣體。

可選的，對于所述的芯片鍵合方法，所述氫氣的體積含量為4%。

可選的，對于所述的芯片鍵合方法，所述抽真空過程為使得壓強在第一時間段內(nèi)從第一壓強降至第二壓強，在第二時間段內(nèi)從第二壓強降至第三壓強。

可選的，對于所述的芯片鍵合方法，所述第一時間段為2min，所述第二時間段為3min。