[發明專利]用于晶圓鍵合的鍵合盤以及晶圓鍵合裝置

在審

• 申請號: 202010956483.8
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112053975A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 司偉;白龍
• 申請（專利權）人: 北京華卓精科科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67
• 代理公司: 北京頭頭知識產權代理有限公司 11729
• 代理人: 劉鋒

本發明公開了一種用于晶圓鍵合的鍵合盤以及晶圓鍵合裝置，屬于半導體晶圓加工領域。所述用于晶圓鍵合的鍵合盤從內側到外側依次包括壓盤、石墨層、加熱盤、冷卻盤和隔熱層，所述隔熱層包括反射屏和基板，所述基板設置在反射屏的外側，所述基板內設置有冷卻介質循環通道。本發明通過石墨層使得加熱盤的熱量可均勻傳導至壓盤，可以補償上下兩個壓盤的平行度誤差。通過包括反射屏和基板的隔熱層很好的防止加熱盤熱的量傳導至連接件等部件，隔熱效果好，加熱盤加熱效率高，基板冷卻效果對加熱盤加熱時影響比較小。并且，本發明結構簡單。

技術領域

本發明涉及半導體晶圓加工領域，特別是指一種用于晶圓鍵合的鍵合盤以及晶圓鍵合裝置。

背景技術

隨著晶圓鍵合技術的應用領域越來越廣泛，溫度逐漸成為晶圓鍵合技術發展的瓶頸之一。晶圓鍵合工藝包括融合、陽極鍵合、金屬鍵合及聚合物粘膠鍵合等，這些晶圓鍵合方式中都需要將兩片晶圓加熱，使晶圓表面介質層相互融合或擴散，并完成兩片晶圓壓合在一起。

現有技術的一種晶圓鍵合用鍵合盤是由加熱盤、冷卻盤和壓盤組成。晶圓鍵合裝置使用上下兩套鍵合盤，上鍵合盤和下鍵合盤對稱設置。以下鍵合盤為例，加熱盤安裝于冷卻盤之上，壓盤安裝在加熱盤上面。上鍵合盤的結構與下鍵合盤對稱。上下兩片晶圓放置在鍵合盤的壓盤上，下鍵合盤加熱下晶圓并提供支承，上鍵合盤加熱上晶圓并提供鍵合壓力。

現有技術的加鍵合盤在加熱過程中，容易把加熱盤的溫度傳導到加熱盤連接件上及真空腔體內。當加熱盤溫度達到鍵合溫度550℃高溫時，傳導到真空腔體的溫度會非常高，將會直接損傷真空元件和密封件等部件，并且人員觸碰到高溫真空腔體時會有燙傷風險。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種用于晶圓鍵合的鍵合盤以及晶圓鍵合裝置，本發明結構簡單、加熱快速且均勻、平行度好、與連接件的隔熱性能好。

本發明提供技術方案如下：

一種用于晶圓鍵合的鍵合盤，所述用于晶圓鍵合的鍵合盤從內側到外側依次包括壓盤、石墨層、加熱盤、冷卻盤和隔熱層，所述隔熱層包括反射屏和基板，所述基板設置在反射屏的外側，所述基板內設置有冷卻介質循環通道。

進一步的，所述加熱盤和壓盤通過彈性連接件連接。

進一步的，所述彈性連接件為彈簧卡勾。

進一步的，所述加熱盤包括加熱盤基體和設置在所述加熱盤基體上的加熱元件，所述加熱盤基體上中心處的加熱元件密度大于邊緣處的加熱元件密度。

進一步的，所述加熱盤基體包括內圓形加熱區和外環形加熱區，所述外環形加熱區的加熱元件密度大于內圓形加熱區的加熱元件密度，所述內圓形加熱區的加熱元件和外環形加熱區的加熱元件分別單獨控制。

進一步的，所述加熱盤和冷卻盤為一體結構，所述加熱盤基體內設置有冷卻介質循環管道，形成冷卻盤，所述冷卻介質循環管道與提供冷卻介質的外部管道連接。

進一步的，所述冷卻介質循環管道與外部管道為一體結構的同一個管道，所述冷卻介質循環管道通過鑄壓的方式設置在加熱盤基體內。

進一步的，所述反射屏為多層，相鄰兩層反射屏之間通過圓柱塊隔離。

進一步的，所述反射屏的層數為3～5層，所述基板上設置有溫度傳感器，所述壓盤和加熱盤的材質為陶瓷或不銹鋼，所述石墨層的厚度為2～5mm，所述壓盤內表面的平面度為2～4μm。

一種晶圓鍵合裝置，包括前述的用于晶圓鍵合的鍵合盤。

本發明具有以下有益效果：