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.
高分辨率摄像头: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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