专利名称：带凸点圆片键合的夹具及其键合方法
技术领域：
本发明涉及半导体工艺，特别是一种带凸点圆片键合的夹具及其键合方法。
背景技术：
圆片键合工艺是一种广泛的应用的半导体工艺，目前已经研发出多种圆片键合技术，如阳极键合、硅圆片直接键合、共晶键合、热压键合、玻璃焊料键合、高分子材料键合等键合技术。圆片键合技术在集成电路、微电子机械加工系统(MEMS)以及光电器件的封装中得到了广泛的应用。由于键合过程中需要对键合圆片施加一定的压力与温度，处理不当易导致裂纹，甚至是圆片破裂，降低封装成品率。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供一种带凸点圆片键合的夹具及其键合方法。可以实现带凸点圆片的键合，能够有效避免圆片键合时破裂的问题，可以广泛的应用于集成电路、MEMS器件、光电器件的三维堆叠封装。本发明的带凸点圆片键合的夹具的特征在于夹具圆片上带有可容纳键合圆片凸点的沟槽，夹具圆片的材料为硅片或者金属圆片，经刻蚀、腐蚀或者机械加工的方法制作夹具圆片上的沟槽，夹具圆片上设有对准用的标记。一种带凸点圆片键合方法，其特征在于将带凸点的键合圆片与键合夹具上的对准标记对准，使键合圆片上的凸点嵌入夹具圆片的沟槽中，并将键合圆片固定在键合夹具上，再通过热压键合或阳极键合方法完成圆片键合。该带凸点的圆片键合的夹具的沟槽避免了圆片上凸点在键合时受到直接的挤压产生的应力集中，可有效避免带凸点圆片键合时的易发生的圆片破裂的问题，提高圆片键合的成品率。所述夹具圆片为硅片，硅片上的沟槽通过干法刻蚀或湿法刻蚀制作而成。所述夹具圆片为不锈钢或金属铜，夹具圆片上的沟槽通过腐蚀或机械加工的方法制作而成，夹具圆片的表面经过抛光处理。本发明的优点是该带凸点的圆片键合的夹具的沟槽避免了圆片上凸点在键合时受到直接的挤压产生的应力集中，有效避免带凸点圆片键合时的易发生的圆片破裂的问题，提高圆片键合的成品率，键合方法简单易行，成本低廉。
图1圆片键合夹具俯视图；图2带凸点圆片俯视图；图3带凸点圆片与夹具固定剖面图；图4利用单个夹具进行带凸点圆片键合剖面图；图5利用双夹具进行带凸点圆片键合剖面图；图6带凸点(平面)圆片与夹具固定剖面图7利用单个夹具进行带凸点(平面)圆片键合剖面图；图8带凸点圆片与夹具(沟槽为倒梯形)固定剖面图；图9带凸点圆片与夹具(沟槽为半圆型)固定剖面图；图10利用双夹具进行带凸点圆片(圆片上带有通孔结构)键合剖面图；图中:1夹具圆片，2沟槽，3键合圆片，4凸点，5键合圆片，6键合环，7键合压力，8通孔结构。
具体实施例方式下面结合附图进一步说明本发明的实施例:实施例一夹具圆片采用硅片1，通过制作掩模板，设计夹具圆片上沟槽2的形状，在设计掩模板时需结合键合圆片3上凸点4分布的形状，凸点4的大小，间距等综合考虑，保证夹具圆片I上的沟槽2的形状与键合圆片3上凸点4的形状一致，沟槽2的宽度大于凸点4的直径，沟槽2的深度大于凸点4的高度。如图1，2所示。采用光刻工艺将掩模板上的图形转移到夹具圆片I上，采用干法刻蚀或湿法刻蚀工艺刻蚀出沟槽2，同时刻蚀制作对准标记，如图1所示。利用对准标记将带凸点的键合圆片3与夹具圆片I对准，然后进行固定。固定的方式包括:真空吸附，临时粘接。保证键合圆片3上的凸点4嵌入夹具圆片I的沟槽2中，如图3所示。利用圆片键合机将带凸点键合圆片3与不带凸点圆片5,通过焊料环6,焊料环的材料可以为BCB胶、Au-Sn焊料、Sn-Ag焊料，Cu-Sn焊料等，在一定的温度与压力7下完成圆片键合。夹具圆片I保证了键合圆片3在凸点4位置不会由于键合过程中压力的作用产生应力集中，导致键合圆片3的破裂，如图4所示。实施例二实施例二与实施例一相同，所不同的是利用圆片键合机及双键合夹具圆片I将带凸点键合圆片3与键合圆片5，通过焊料环6，焊料环的材料可以为BCB胶、Au-Sn焊料、Sn-Ag焊料，Cu-Sn焊料等，在一定的温度与压力7下完成圆片键合。夹具圆片I保护了键合圆片3和5在凸点4位置不会由于键合过程中压力的作用产生应力集中，导致键合圆片3的破裂。如图5所示。实施例三实施例三与实施例一相同，所不同的是键合圆片上凸点4的为扁平凸点，参见图
6、图 7。实施例四实施例四与实施例一相同，所不同的是夹具圆片I上沟槽的形状为倒梯形，参见图8。或者为半圆形，参见图9。实施例五实施例五与实施例一相同，所不同的是键合圆片3上带有通孔结构8，其制作工艺包括:旋胶，光刻，DRIE刻蚀制作深孔，溅射制作粘附层，阻挡层，种子层，电镀填充金属，同时形成凸点4,如图10所示。实施例六
实施例六与实施例一相同，所不同的是夹具圆片I采用不锈钢材料，通过腐蚀或机械加工方法制作出夹具圆片I上沟槽2的形状，加工时需结合键合圆片3上凸点4分布的形状，凸点4的大小、间距等综合考虑，保证夹具圆片I上的沟槽2的形状与键合圆片3上凸点4的形状一致，沟槽2的宽度大于凸点4的直径，沟槽2的深度大于凸点4的高度。为了保证夹具圆片I的平整度，夹具圆片需要经过抛光处理，参见图1、图2。
权利要求
1.一种带凸点圆片键合的夹具，其特征在于夹具圆片上带有可容纳键合圆片凸点的沟槽，夹具圆片的材料为硅片或者金属圆片，经刻蚀、腐蚀或者机械加工的方法制作夹具圆片上的沟槽，夹具圆片上设有对准用的标记。
2.根据权利要求1所述的带凸点圆片键合的夹具，其特征在于所述夹具圆片上的沟槽的宽度大于凸点的直径，深度大于凸点的高度，其截面为方形或半圆型或倒梯形，夹具圆片上沟槽的形状与键合圆片上的凸点的形状一致。
3.一种带凸点圆片键合方法，其特征在于将带凸点的键合圆片与如权利要求1的键合夹具上的对准标记对准，使键合圆片上的凸点嵌入夹具圆片的沟槽中，并将键合圆片固定在键合夹具上，再通过热压键合或阳极键合方法完成圆片键合。
4.根据权利要求3所述的一种带凸点圆片键合方法，其特征在于所述键合圆片与键合夹具的固定方式通过真空吸附或通过粘接剂临时键合的方式实现。
5.根据权利要求3所述的一种带凸点圆片键合方法，其特征在于所述夹具圆片为硅片，硅片上的沟槽通过干法刻蚀或湿法刻蚀制作而成。
6.根据权利要求3所述的一种带凸点圆片键合方法，其特征在于所述夹具圆片为不锈钢或金属铜，夹具圆片上的沟槽通过腐蚀或机械加工的方法制作而成，夹具圆片的表面经过抛光处理。
全文摘要
一种带凸点圆片键合的夹具及方法，其特征在于所述该夹具圆片上带有可容纳键合圆片凸点的沟槽，夹具圆片的材料为硅片或者金属圆片，通过刻蚀、腐蚀或者机械加工的方法制作夹具圆片上的沟槽，夹具圆片上制作有对准用的标记。键合方法是通过键合夹具与键合圆片上的对准标记，将键合圆片固定在键合夹具上，再通过热压键合或阳极键合方法完成圆片键合。本发明的优点是该带凸点的圆片键合的夹具避免了圆片上凸点在键合时受到挤压产生的应力集中，有效避免带凸点圆片键合时的易发生的圆片破裂的问题，提高圆片键合的成品率，键合方法简单易行，成本低廉。
文档编号H01L21/60GK103187349SQ201110457688
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者刘胜, 陈照辉, 汪学方, 王宇哲 申请人:刘胜