[發明專利]鍵合頭、鍵合設備和鍵合方法

有效

• 申請號: 202010130971.3
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN113327868B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 郭聳;朱鷙
• 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: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本發明公開了一種鍵合頭、鍵合設備和鍵合方法。該鍵合頭包括至少一個鍵合頭組件；鍵合頭組件包括壓頭、加壓電極和壓力檢測單元，壓頭包括壓電材料，壓頭用于壓合芯片，加壓電極與壓頭連接，加壓電極用于為壓頭提供交流電壓，以使壓頭在壓合方向上產生變形，壓力檢測單元用于在芯片鍵合時檢測壓頭對芯片的壓力。通過調節加壓電極為壓頭提供交流電壓的大小可以調節壓頭壓合芯片的壓力，并通過壓力檢測單元檢測壓頭對芯片的壓力，從而可以降低鍵合頭的成本，減小了鍵合頭的質量和體積，有利于提高鍵合設備的產率和鍵合精度。而且，鍵合頭組件的體積減小，可以有利于實現多個芯片的批量鍵合，提高鍵合設備的鍵合效率。

技術領域

本發明實施例涉及半導體技術領域，尤其涉及一種鍵合頭、鍵合設備和鍵合方法。

背景技術

鍵合設備中鍵合頭的作用是在吸附芯片后將芯片鍵合在載片上。芯片和載片均比較薄，鍵合力如果過大會導致芯片或載片甚至鍵合頭的損壞；所以行業內在鍵合頭上會設計壓力控制單元，以免造成物料及設備的損壞。鍵合頭的豎直方向運動一般通過電機等驅動元件驅動，實現芯片鍵合和行程補償。同時為了保證所需鍵合力的精確控制，目前的鍵合頭的豎直方向驅動裝置一般包含高精度及高輸出力電機、光柵尺和壓力控制單元等組件，從而造成了鍵合頭的尺寸和質量較大，導致鍵合頭在鍵合時穩定時間延長，降低鍵合設備產率和鍵合精度。當需要實現多個芯片同時批量鍵合時，鍵合頭的尺寸過大導致芯片之間的距離不能滿足需求間距。

發明內容

本發明提供一種鍵合頭、鍵合設備和鍵合方法，以簡化鍵合頭，降低了鍵合頭的成本，減小了鍵合頭的質量和體積，有利于實現多個芯片的批量鍵合。

第一方面，本發明實施例提供了一種鍵合頭，包括至少一個鍵合頭組件；

所述鍵合頭組件包括壓頭、加壓電極和壓力檢測單元，所述壓頭包括壓電材料，所述壓頭用于壓合芯片，所述加壓電極與所述壓頭連接，所述加壓電極用于為所述壓頭提供交流電壓，以使所述壓頭在壓合方向上產生變形，所述壓力檢測單元用于在芯片鍵合時檢測所述壓頭對所述芯片的壓力。

可選地，所述鍵合頭組件中的加壓電極與所述壓頭一一對應連接。

可選地，所述壓頭包括用于壓合芯片的壓合面，所述壓力檢測單元包括壓電傳感器，所述壓電傳感器固定于所述壓頭遠離所述壓合面的一側，所述壓力檢測單元具體用于檢測所述壓頭變形時作用于所述壓電傳感器上的壓力。

可選地，所述鍵合頭組件還包括第一絕緣層、底座和限位部；

所述壓電傳感器通過所述第一絕緣層固定于所述壓頭上，所述底座上開設有通孔，所述壓頭穿設于所述通孔且所述壓合面凸出于所述底座設置，所述限位部用于對所述壓電傳感器遠離所述壓合面的表面進行限位。

可選地，所述限位部固定于所述底座上，所述限位部上靠近所述底座的一側開設有凹槽，所述第一絕緣層和所述壓電傳感器位于所述凹槽內，所述凹槽的底部用于抵住所述壓電傳感器遠離所述壓合面的表面。

可選地，所述限位為金屬材質，所述鍵合頭組件還包括第二絕緣層，所述第二絕緣層固定于所述壓電傳感器遠離所述壓合面的表面，所述凹槽的底部與所述第二絕緣層相抵觸。

可選地，所述至少一個鍵合頭組件共用一個所述底座和一個所述凹槽。

可選地，所述壓頭包括固定連接的搭載部和具有所述壓合面的壓合部，所述壓電傳感器固定于所述搭載部上，所述壓合部能夠活動的穿設于所述通孔中，所述搭載部能夠搭載于所述通孔上方。

可選地，所述鍵合頭組件還包括吸附管道，所述壓頭包括用于壓合芯片的壓合面，所述吸附管道貫穿所述壓頭，所述吸附管道的一端位于所述壓合面，所述吸附管道的另一端與外部的吸真空機構連接。

可選地，所述壓合面形成有凸部，所述吸附管道的一端位于所述凸部上的壓合面。