[發明專利]鍵合加熱控制裝置及其方法

有效

• 申請號: 201610200573.8
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN107293504B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 羅晉;商飛祥
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備（集團）股份有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/60
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

本發明提供了一種鍵合加熱控制裝置及其方法，其裝置包括加熱控制器以及兩個加熱裝置與兩個加熱驅動裝置；加熱裝置用于對硅片或玻璃片進行加熱加壓，加熱裝置中設置有加熱器及至少兩個溫度傳感器；加熱控制器用于實現對兩個加熱裝置中各溫度傳感器的測量，輸出加熱器的PWM開度；加熱驅動裝置根據所述加熱控制器輸出的PWM開度，驅動加熱器工作；兩個加熱裝置同時工作而又相互獨立，節省了加熱時間，提高了加熱效率，并且在加熱盤的上下兩側分別設置石墨片，使得溫度均勻傳播，同時將加熱過程分為三個階段，通過速率加熱階段的快速加熱，縮短加熱時間，提高產率；并且實現加熱速率階段功率可調，為鍵合工藝提供了更多工藝參數。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種鍵合加熱控制裝置及其方法。

背景技術

兩個表面平整潔凈的晶圓在一定的條件下可以通過表面的化學鍵相互結合起來，而不受兩種晶圓材料的晶格、晶向的限制，這中技術稱之為晶圓鍵合技術。利用鍵合技術組合新結構材料有極大的自由度，所以被廣泛地應用于微電子電路、傳感器、功率器件、微機械加工、光電子器件、絕緣性硅晶片(SOI)等領域。晶圓鍵合技術已經成為一種可以用來制作很多重要光電子器件的技術。

晶圓鍵合技術可以將不同材料的晶圓結合在一起。晶圓鍵合是半導體器件三維加工的一個重要的工藝，無論哪一種類的晶圓鍵合，晶圓鍵合的主要工藝步驟均包括晶圓表面的處理(清洗、激活)，晶圓的對準，以及最終的晶圓鍵合。通過這些工藝步驟，獨立的單張晶圓被對準，然后鍵合在一起，實現其三維結構。鍵合不僅是微系統技術中的封裝技術，而且也是三維器件制造中的一個有機的組成部分，在器件制造的前道工藝和后道工藝中均有應用?，F有的最主要的鍵合應用為硅片和硅片的鍵合以及硅片和玻璃襯底的鍵合。

晶圓鍵合過程一般是將硅片、玻璃襯底等材料在真空環境下加熱到一定的溫度，施加一定的壓力，并持續一定的時間，進行鍵合。在該工藝過程中，將材料加熱到指定溫度的時間占整個工藝過程的20％左右。因此，縮短加熱時間對提高產率有很大的影響。此外，在加溫加壓過程中，提高加熱穩定性，減小溫度振蕩，能減小材料變形，提高鍵合精度。

因此，如何縮短加熱時間以及提高加熱穩定性是在晶圓鍵合過程中亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鍵合加熱控制裝置及其方法，解決現有技術中加熱時間過長及加熱不穩定，加熱溫度震蕩的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種鍵合加熱控制裝置，包括加熱控制器以及兩個加熱裝置與兩個加熱驅動裝置；

所述加熱裝置用于對硅片或玻璃片進行加熱加壓，所述加熱裝置中設置有加熱器及至少兩個溫度傳感器；

所述加熱控制器用于實現對所述兩個加熱裝置中各溫度傳感器的測量，分別輸出加熱器的PWM開度；

所述加熱驅動裝置根據所述加熱控制器輸出的PWM開度，驅動所述加熱器工作。

可選的，還包括人機界面，所述人機界面用于設置裝置參數，以啟動或停止鍵合工藝。

可選的，所述裝置參數包括：加熱器PWM開度設定值、加熱速率與加熱器PWM開度設定值的比值、PID參數。

可選的，所述加熱裝置按順序依次包括：壓盤、第一石墨片、加熱盤、第二石墨片、陶瓷盤以及底座。

可選的，所述加熱盤內設置有電加熱器。

可選的，所述壓盤與所述第一石墨片之間以及所述加熱器與所述第二石墨片之間均設置有溫度傳感器。

本發明還提供一種鍵合加熱控制方法，包括以下步驟：

步驟S01：加熱控制器測量加熱裝置中溫度傳感器的溫度，輸出所述加熱裝置中加熱器的PWM開度；