芯片到晶圆(D2W)混合键合固晶机核心部件技术讲解

文摘   2024-10-07 20:13   韩国  

视频来源:CEA-Leti

D2W混合键合机的结构组成主要部件有以下:

1.键合头组件:

键合臂:提供垂直和横向运动,以将芯片准确定位在晶圆上。

键合工具:包括用于固定芯片的真空喷嘴或拾取工具,确保芯片对准并精确放置。

力传感器:集成力传感器确保在混合键合过程中施加正确的键合压力,以防止损坏精密的微结构。

温度控制:键合头组件可能包括加热元件,用于在键合过程中进行热控制,特别是对于热压缩或热固性键合应用。

2.对准和视觉系统:

对位精度通常在亚微米级别。混合键合通常涉及高密度互连和小型键合焊盘。未对准可能导致开路或短路.

高分辨率摄像:用于以亚微米精度实时对准芯片和晶圆。需要高倍放大才能准确对准凸块和键合焊盘。

红外成像系统:一些键合机使用红外成像来对透明晶圆层进行成像,以确保芯片正确覆盖到键合位置。

双摄像头系统:许多先进的键合机使用双摄像头系统,一个聚焦于芯片,另一个聚焦于晶圆,以同时进行对准。

3.晶圆平台:

多孔真空或静电吸盘:在键合过程中牢固地固定晶圆。静电卡盘可以为薄晶圆提供更好的均匀性。对于敏感的键合工艺,需要真空室或受控大气环境,以避免键合过程中的氧化或污染

温度控制:对于需要加热或冷却的工艺,例如通常涉及热压缩的混合键合,吸盘中的精确温度控制至关重要。保持芯片和晶圆的温度均匀对于避免热应力和翘曲至关重要,热应力和翘曲可能会导致错位或键合缺陷。

主动补偿系统:通过动态调整卡盘的表面以补偿任何平面度问题,确保芯片和晶圆之间的均匀接触。

4.芯片处理系统:

芯片装载站:芯片通常存储在托盘或胶带框架中。芯片处理系统使用真空工具或类似机制拾取单个芯片。

翻转机构:对于面对面键合,需要在对准和键合之前翻转芯片。这可以通过专用翻转站或集成到键合头中来实现。

龙门移动平台:自动拾取和放置工具将芯片从装载站移动到晶圆上的键合位置。

5.键合平台:


空气轴承台:带有空气轴承的超精密 XY 平台可实现平稳、无摩擦的移动,确保晶圆相对于键合头的准确定位。通常配备闭环反馈系统,可实时监控和纠正定位。

键合力控系统根据混合键合方法(例如热压、直接铜对铜键合),施加受控力以确保芯片和晶圆之间的正确连接力施加的均匀性可确保键合界面无缺陷,尤其是对于具有不同热膨胀特性的材料。


附上一份一百多页的混合键合的研究文档!文档部分截图如下:

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