[發明專利]一種高壓硅堆合金加工裝置的合金方法

有效

• 申請號: 202110513073.0
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113146015B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 王永彬;王毅
• 申請（專利權）人: 揚州揚杰電子科技股份有限公司
• 主分類號: B23K20/02
• 分類號: B23K20/02
• 代理公司: 揚州市蘇為知識產權代理事務所(普通合伙) 32283
• 代理人: 周全

一種高壓硅堆合金的加工裝置及合金方法。涉及半導體加工技術領域，具體涉及一種高壓硅堆合金的加工裝置及合金方法。包括工件、環形電磁加熱裝置和工件厚度監測單元，還包括壓力單元、溫度傳感器和控制器；所述工件由若干晶圓和若干焊片交錯堆疊而成；所述工件放置在所述環形電磁加熱裝置的內部；所述壓力單元包括氣源和氣缸，所述氣源和氣缸通過供氣管道連通，所述供氣管道上還設有電磁閥；所述環形電磁加熱裝置、工件厚度監測單元、溫度傳感器、氣缸和電磁閥，均與所述控制器通信連接。本發明提高焊片強度，延緩下壓進程，確保合金中的焊片具有均勻的厚度和規整的形態。

技術領域

本發明涉及半導體加工技術領域，具體涉及一種高壓硅堆合金的加工裝置及合金方法。

背景技術

高壓硅堆二極管的加工，是通過將若干層的晶圓和若干層的焊料(焊片)交叉堆疊，經加熱加壓制成一體的合金塊，再將合金塊切割成若干單元硅柱制成。

合金制作中，目前普遍采用的高周波合金機，其采用壓縮空氣為動力的氣缸為工件提供壓力。在加壓過程中加熱到焊料液相線溫度，使得若干晶圓通過焊料粘結相連、達到合金作業的目的。但是這種合金方法中，連接氣缸的壓縮空氣持續開通，而連接氣缸的供氣管道輸出到合金機氣缸的壓力并不穩定，可能會受到其他接入設備的干擾而出現波動。這種供氣波動會導致氣缸活塞缸的壓力忽大忽小，在焊料加熱到液相線溫度前，加壓的變化影響并不明顯；但在焊料加熱到液相線溫度后，氣壓的突然增大會使得工件過壓，焊料外溢、粘結區域過薄，導致合金工件的整體報廢，原料損耗巨大。

因此，如何控制焊料加熱到液相線溫度時的壓力，避免工件過壓，成為亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明針對以上問題，提供了一種線性降壓、控制精確，能夠有效避免工件過壓的高壓硅堆合金的加工裝置及合金方法。

本發明的技術方案為：

一種高壓硅堆合金的加工裝置，包括工件、環形電磁加熱裝置和工件厚度監測單元，還包括壓力單元、溫度傳感器和控制器；

所述工件由若干晶圓和若干焊片交錯堆疊而成；所述工件放置在所述環形電磁加熱裝置的內部；

所述壓力單元包括氣源和氣缸，所述氣源和氣缸通過供氣管道連通，所述供氣管道上還設有電磁閥；

所述工件的上下表面均設有襯板，所述氣缸的活塞桿的底端抵接所述工件上表面的襯板的頂面；所述溫度傳感器設置在所述襯板靠近所述工件的表面，或者設置在所述環形電磁加熱裝置的內部，用于檢測工件的溫度；

所述環形電磁加熱裝置、工件厚度監測單元、溫度傳感器、氣缸和電磁閥，均與所述控制器通信連接。

還包括冷源，所述冷源具有出風口，所述出風口朝向所述工件的側面或襯板的表面，所述冷源與所述控制器通信連接。

利用一種高壓硅堆合金的加工裝置的合金方法，

包括以下步驟：

1)堆疊所需層數的工件，并將其置入環形電磁加熱裝置的內部；

2)啟動加工裝置，環形電磁加熱裝置對工件進行加熱，同時，壓力單元的氣缸開始下壓工件；

3)當溫度傳感器檢測到工件溫度達到工作溫度T_工時，維持該溫度并向控制器饋送信號，控制器切斷電磁閥，關閉氣缸的壓縮空氣輸入；

4)氣缸利用缸內的殘余壓縮空氣，對工件進行線性降壓的下壓，下壓過程中監測工件的厚度：

4.1)當d_工≥d_目+β時，維持工件溫度；測量切斷電磁閥至d_工＝d_目+β的時間為t；

若t＞t₀，為工件升溫，進入步驟4.2；