專利名稱：用于制造半導(dǎo)體器件的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造半導(dǎo)體器件的裝置，其中該裝置包括用于晶片的分子鍵合(bonding)的鍵合模塊。
背景技術(shù)：
三維(3-D)集成電路技術(shù)在現(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)中變得越來(lái)越重要，在三維(3-D)集成電路技術(shù)中，形成在例如絕緣體上硅(SOI)基板的基板上的電路結(jié)構(gòu)被鍵合在一起，并與密集垂直連接一起集成到3-D電路中(例如參見Burns等撰寫的題為“AWafer-Scale 3-D Circuit Integration Technology"的論文，IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL. 53,NO. 10,OCTOBER 2006,pages 2507-2516)。3-D 電路集成技術(shù)的構(gòu)造塊是精密晶片-晶片對(duì)準(zhǔn)、低溫晶片-晶片鍵合(分子鍵合或氧化物熔融鍵合)、以及電路結(jié)構(gòu)與密集垂直互連線的電氣連接。相比于傳統(tǒng)的凸點(diǎn)鍵合(bump bond)技術(shù)，晶片規(guī)模3-D 技術(shù)提拱了更高的密度垂直互連以及降低的系統(tǒng)功率。晶片的分子鍵合要求晶片的表面充分光滑、無(wú)顆?；蛭廴?，并且要求晶片彼此充分接近以允許開始接觸，典型地在啟動(dòng)點(diǎn)(point of initiation)處小于幾納米的距離處。 在這種情況下，兩個(gè)表面之間的吸引力充分高，從而導(dǎo)致“鍵合波”(bonding wave)從該位置傳播以及分子粘附(由要被鍵合在一起的晶片的兩個(gè)表面的原子或分子之間的電子相互作用的所有吸引力-范德華力-而引發(fā)的鍵合)。術(shù)語(yǔ)“鍵合波”指的是鍵合前面或分子粘附從啟動(dòng)點(diǎn)傳播并對(duì)應(yīng)于從啟動(dòng)點(diǎn)將吸引力(范德華力)散布到兩個(gè)晶片之間緊密接觸的整個(gè)表面(鍵合界面)上。然而，分子鍵合面臨著諸多問題鍵合界面缺陷(類似邊緣存在空隙)、在與載置基板裝配期間出現(xiàn)在傳輸層上晶片未對(duì)準(zhǔn)以及晶片翹曲(distortion)缺陷。這些翹曲并不是可能源于基板的不正確裝配(未對(duì)準(zhǔn))的基本變化(平移、旋轉(zhuǎn)或其組合)的結(jié)果。這些翹曲是由于與最終基板裝配時(shí)層中出現(xiàn)的不均勻變形而導(dǎo)致的。 實(shí)際上，這些翹曲能引發(fā)形成在層上或?qū)又械奈⒔M件的位置變化，該變化可能是幾百納米或者甚至幾百微米的量級(jí)。因?yàn)檫@些翹曲是不均勻的，所以不可能在隨后進(jìn)行的光刻步驟中完全地糾正這些局部未對(duì)準(zhǔn)誤差。因此可能導(dǎo)致功能失調(diào)的半導(dǎo)體器件?？紤]到上述以及盡管近來(lái)的技術(shù)進(jìn)步，存在對(duì)于以充分的精度、特別是對(duì)準(zhǔn)、減少層翹曲并抑制鍵合界面缺陷、以及高產(chǎn)量提供用于3D集成電路技術(shù)的晶片分子鍵合的用于制造半導(dǎo)體器件的裝置的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了上面所述的需求，并且，相應(yīng)地，提供了一種根據(jù)權(quán)利要求1的用于制造半導(dǎo)體器件的裝置，該裝置包括鍵合模塊，其包括真空室，以在低于大氣壓力的壓力下提供晶片的鍵合；和裝載鎖定模塊，其連接至鍵合模塊并配置為向鍵合模塊傳送晶片，并且連接至被配置為將裝載鎖定模塊中的壓力降到低于大氣壓力的第一真空泵裝置。根據(jù)本發(fā)明，晶片的分子鍵合是在鍵合模塊的抽真空的真空室內(nèi)實(shí)施的。因?yàn)殒I合在(部分)真空下實(shí)施，所以發(fā)現(xiàn)能在不影響鍵合強(qiáng)度的情況下顯著抑制諸如邊緣存在空隙的鍵合界面缺陷。除此之外，晶片從抽真空的裝載鎖定模塊向鍵合模塊的真空室傳送， 因此相比較于現(xiàn)有技術(shù)的真空鍵合模塊，顯著增加了吞吐量。因?yàn)檠b載鎖定模塊在接近于鍵合模塊的抽真空的真空室的低壓力的真空壓力下向鍵合模塊提供晶片，因此避免了兩個(gè)鍵合步驟(鍵合步驟和從裝載鎖定模塊向鍵合模塊傳送至少一個(gè)晶片的步驟)之間鍵合模塊從真空壓力到大氣壓力以及從大氣壓力到真空壓力的切換。通過第一泵裝置將裝載鎖定模塊抽真空例如至大約Imbar到低于大氣壓力(低于 Ibar)的壓力，特別地，抽真空至Imbar到IOmbar范圍內(nèi)的壓力或Imbar到IOOmbar范圍內(nèi)的壓力。例如通過第二泵裝置將鍵合模塊的真空室抽真空至0. Olmbar到IOmbar范圍內(nèi)的壓力或0. Olmbar到IOOmbar范圍內(nèi)的壓力，特別地，抽真空至0. Imbar到5mbar范圍內(nèi)的壓力。還應(yīng)注意，真空室內(nèi)的溫度被保持在室溫，以避免由于晶片半導(dǎo)體材料的熱膨脹而導(dǎo)致的晶片的變形。第一泵裝置和/或第二泵裝置可分別通過設(shè)置為控制期望真空度的各個(gè)控制閥連接至裝載鎖定模塊和鍵合模塊的真空室。例如可提供多級(jí)旋轉(zhuǎn)葉片泵用于第一泵裝置和第二泵裝置。應(yīng)該注意，鍵合模塊包含了用于在真空下對(duì)準(zhǔn)的晶片鍵合工藝所必需的所有裝置，并且因此與環(huán)境密封隔開。裝載鎖定模塊可配置為在同一時(shí)間接收并向鍵合模塊傳送一個(gè)晶片，或者它可配置為接收可儲(chǔ)存在裝載鎖定模塊內(nèi)所設(shè)置的多晶片儲(chǔ)存系統(tǒng)中的多個(gè)晶片。在前一種情況下，裝載鎖定模塊的尺寸可被最小化，以使得在晶片傳送期間，鍵合模塊的真空室的真空不受打開將鍵合模塊與裝載鎖定模塊隔開的門的嚴(yán)重影響。在后一種情況下，能提高吞吐量。特別地，裝載鎖定模塊可包括能夠打開和關(guān)閉以接收晶片的第一門，和能夠打開和關(guān)閉以從裝載鎖定模塊向鍵合模塊傳送晶片的第二門。在經(jīng)由打開的第一門在裝載鎖定模塊中接收了晶片之后，該第一門被再次關(guān)閉，所述第一泵裝置可開始對(duì)裝載鎖定模塊抽真空。根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施方式，為了進(jìn)一步地增加吞吐量，設(shè)置了連接至鍵合模塊、并配置為接收已經(jīng)在鍵合模塊中鍵合的一個(gè)或多個(gè)晶片(晶片堆)的至少一個(gè)附加裝載鎖定模塊。鍵合模塊可包括配置為保持第一晶片的至少第一可移動(dòng)鍵合夾具，和不同于第一鍵合夾具并配置為保持不同于第一晶片的第二晶片的第二可移動(dòng)鍵合夾具?？稍阪I合模塊內(nèi)部設(shè)置機(jī)器人裝置，該機(jī)器人裝置配置為從裝載鎖定系統(tǒng)夾取晶片，并把它們定位在鍵合夾具上?？赏ㄟ^機(jī)械手段、靜電手段和真空(如果夾緊真空大大地低于鍵合模塊的真空室的操作真空級(jí)別)來(lái)實(shí)現(xiàn)夾取。面對(duì)面定位以支撐和夾緊晶片的兩個(gè)可移動(dòng)鍵合夾具可設(shè)置在鍵合模塊的真空室內(nèi)部。鍵合夾具可平移和旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，以便能夠在前面定位和互相對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)晶片。每一個(gè)鍵合夾具都應(yīng)該被提供有盡可能好的平面性，因?yàn)橐呀?jīng)確定夾具的弓形是導(dǎo)致翹曲缺陷的因素之一。根據(jù)實(shí)施方式，夾具由不會(huì)輕易變形并且維持晶片平面性的金屬和陶瓷制成。夾具的弓形(與正中面的最大偏差)應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地小于1微米，或者甚至小于0.1微米。
第一鍵合夾具和第二鍵合夾具可被配置/定向?yàn)?，在相?duì)于垂直面在小于10°的角度內(nèi)的垂直位置上分別保持或夾緊第一晶片和第二晶片，更具體地，相對(duì)于垂直面的角度最多大約1°。每個(gè)晶片具有兩個(gè)主表面。根據(jù)一個(gè)示例，晶片的主表面相對(duì)于鍵合模塊所在的水平面(幾乎)垂直定向。特別地，晶片的主平面被定向?yàn)橄鄬?duì)于垂直面傾斜小于大約10°的角度，更特別地，傾斜小于大約10°的角度，尤其更加特別地，傾斜最多大約 1°的角度。通過此定向，可避免由于晶片自身重量而導(dǎo)致的晶片的變形(導(dǎo)致翹曲缺陷)， 并且甚至可以可靠地處理直徑超過300mm的大晶片。尤其地，第一鍵合夾具和第二鍵合夾具相對(duì)于垂平面在小于10°的角度內(nèi)垂直定位。該裝置也可包括控制單元，該控制單元用于控制裝置的不同模塊的操作，以及通過機(jī)器人裝置從一個(gè)模塊向另一個(gè)模塊的晶片的傳送。如果應(yīng)用需要，可在鍵合模塊中設(shè)置光學(xué)定位系統(tǒng)，其操作為識(shí)別晶片上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的準(zhǔn)確位置，然后兩個(gè)夾具根據(jù)所識(shí)別的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記平移和旋轉(zhuǎn)移動(dòng)以對(duì)準(zhǔn)晶片。根據(jù)不同替代方案，例如在US20100122762中所公開的，可通過上述的控制單元控制實(shí)際的分子鍵合過程。根據(jù)第一種方法，夾緊被松開以從兩個(gè)晶片的夾具上釋放這兩個(gè)晶片，并且局部地施加附加力以導(dǎo)致晶片的緊密接觸(依據(jù)分子力作用)并啟動(dòng)鍵合波傳播。該附加力應(yīng)該最小化(例如小于5N甚至1N)使得不會(huì)導(dǎo)致晶片的變形。因此，本發(fā)明的裝置還可包括控制單元，該控制單元配置為控制第一鍵合夾具和第二鍵合夾具相互移動(dòng)以使第一晶片和第二晶片定位為彼此相距預(yù)定距離，在預(yù)定距離處釋放第一晶片和第二晶片，并通過合適的局部力施加手段向第一晶片和第二晶片中的至少一個(gè)開始局部施加力，使得它們局部變得相互接近，從而啟動(dòng)鍵合。在此和以下都應(yīng)當(dāng)理解，鍵合是通過相互緊密接近并要被鍵合的晶片的主表面之間的分子力作用而啟動(dòng)的。根據(jù)第二種方法，首先產(chǎn)生緊密接觸，接著逐漸地實(shí)施晶片的松開。可以通過使兩個(gè)晶片互相接觸同時(shí)使晶片中的至少一個(gè)輕微地局部變形來(lái)產(chǎn)生該緊密接觸(依據(jù)分子力作用)。可通過局部地減小將晶片保持在夾具上的夾緊力來(lái)實(shí)現(xiàn)變形。一旦產(chǎn)生了緊密接觸，就逐漸地實(shí)施松開以控制鍵合波的傳播速度。根據(jù)第三種方法，非逐漸地而不是逐漸地的實(shí)施松開，沒有對(duì)鍵合波的傳播進(jìn)行任何的控制。后一種方法更容易實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明的裝置還可包括控制單元，該控制單元配置為控制第一鍵合夾具和第二鍵合夾具相互移動(dòng)以將第一晶片和第二晶片定位為彼此相距預(yù)定距離，隨后， 分別局部地減小由第一鍵合夾具和/或第二鍵合夾具為了保持第一晶片和第二晶片而施加的夾緊力，使得第一晶片和第二晶片局部變得相互接近，從而啟動(dòng)鍵合?？刂茊卧膳渲脼樵诘谝痪偷诙植孔兊孟嗷ソ咏鼜亩鴨?dòng)鍵合之后控制第一晶片和/或第二晶片的逐步或非逐步釋放。此外，本發(fā)明提供了一種包括上述示例中的一個(gè)的裝置的制造系統(tǒng)，并且還包括 (還要參見下面的詳細(xì)討論)裝載口模塊，配置為在制造系統(tǒng)中引入晶片(從外部環(huán)境)；等離子體模塊，配置為對(duì)在制造系統(tǒng)中所引入的晶片的表面實(shí)施等離子體處理；清潔模塊，配置為清潔晶片表面；以及可移動(dòng)機(jī)器人裝置，配置為從裝載口模塊、等離子體模塊、清潔模塊和裝載鎖定模塊中的一個(gè)模塊向這些模塊中的另一個(gè)運(yùn)輸晶片。
可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)等離子體模塊，以活化晶片主表面中的一個(gè)或全部。清潔模塊清潔和/或擦拭要在鍵合模塊中相互鍵合的晶片的表面。機(jī)器人裝置配置為操作并從裝載口向任何獨(dú)立模塊傳送晶片，并且還從一個(gè)模塊向其它的模塊傳送晶片。機(jī)器人特別地沿著機(jī)器人移動(dòng)區(qū)域移動(dòng)，以使能從一個(gè)地方向另一個(gè)地方傳送晶片。該系統(tǒng)也可以包括控制各模塊的操作以及通過機(jī)器人裝置的晶片傳送的控制單元。還通過這里所提供的用于半導(dǎo)體晶片的鍵合的方法解決了上述的需求，該方法包括以下步驟對(duì)鍵合模塊的真空室進(jìn)行抽真空；向連接到鍵合模塊的裝載鎖定模塊傳送至少第一晶片；在向裝載鎖定模塊傳送了至少第一晶片之后，對(duì)裝載鎖定模塊抽真空；從抽真空的裝載鎖定模塊向抽真空的鍵合模塊的真空室傳送至少第一晶片；在傳送至少第一晶片之后，選擇性地調(diào)整真空室的真空(如果這是因?yàn)殒I合的晶片的質(zhì)量因素而期望的)；分別將第一晶片和第二晶片定位在第一鍵合夾具和第二鍵合夾具上；和通過第一鍵合夾具和/或第二鍵合夾具的移動(dòng)使第一晶片和第二晶片相互移動(dòng)， 使得第一晶片的主表面和第二晶片的主表面局部相互接近，從而啟動(dòng)鍵合。特別地，第一晶片和第二晶片可以在相對(duì)于垂直面在小于10°的角度內(nèi)的垂直位置上分別定位在第一鍵合夾具和第二鍵合夾具上，并且在該垂直位置移動(dòng)以相互接近，從而啟動(dòng)鍵合。此外，本發(fā)明提供了一種鍵合模塊，該鍵合模塊包括至少第一可移動(dòng)鍵合夾具，配置為保持第一晶片；第二可移動(dòng)鍵合夾具，不同于第一可移動(dòng)鍵合夾具，并且配置為保持不同于第一晶片的第二晶片；其中，第一鍵合夾具和第二鍵合夾具配置為在相對(duì)于垂直面在小于10°的角度內(nèi)的垂直位置分別保持第一晶片和第二晶片。鍵合夾具能配置為通過機(jī)械手段、靜電手段或真空來(lái)保持第一晶片和第二晶片。該鍵合模塊的第一鍵合夾具和第二鍵合夾具相對(duì)于垂直面在小于10°的角度內(nèi)垂直地定位。另外，該鍵合模塊可包括真空室和設(shè)置在該真空室內(nèi)的第一鍵合夾具和第二鍵合夾具。該鍵合模塊可在用于制造半導(dǎo)體器件的裝置的環(huán)境下與上面描述的裝載鎖定模塊結(jié)
I=I O最終，提供了一種配置為保持將要與另一半導(dǎo)體晶片鍵合的半導(dǎo)體晶片、使得該半導(dǎo)體晶片保持在相對(duì)于垂直面在小于10°的角度內(nèi)的垂直位置上的鍵合夾具。特別地， 晶片的主表面被定向?yàn)橄鄬?duì)于垂直面具有小于大約10°的角度的傾斜，更特別地，具有小于大約10°的角度的傾斜，尤其更加特別地，具有最多大約1°的角度的傾斜。特別地，與晶片的主表面接觸的夾具主表面可相對(duì)于垂平面在10°內(nèi)垂直定向。鍵合夾具可通過機(jī)械手段、靜電手段或真空來(lái)保持晶片。


將參照附圖描述本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。在描述中，參照旨在例示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的附圖。應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施方式不代表本發(fā)明的全部范圍。圖1例示了本發(fā)明的包括鍵合模塊和連接至鍵合模塊的裝載鎖定(load lock)模塊、用于半導(dǎo)體器件的制造的裝置的示例。圖2例示了根據(jù)本發(fā)明的鍵合模塊的示例。圖3例示了包括圖1中例示的裝置的制造系統(tǒng)的示例。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，根據(jù)特定示例的本發(fā)明的裝置包括鍵合模塊1和裝載鎖定模塊2。在鍵合模塊1的真空室內(nèi)實(shí)施鍵合。鍵合模塊1的真空室內(nèi)的真空通過經(jīng)由控制閥4連接到鍵合模塊1的真空室的真空泵裝置3來(lái)建立。類似地，可通過經(jīng)由另一控制閥6連接到裝載鎖定模塊2的另一真空泵裝置5來(lái)在裝載鎖定模塊2中提供真空。在另選實(shí)施方式中， 單個(gè)真空泵裝置通過單獨(dú)的控制閥同時(shí)連接到裝載鎖定模塊和鍵合模塊。此外，裝載鎖定模塊2包括當(dāng)從裝載鎖定模塊2向鍵合模塊1傳送晶片時(shí)打開的第一門7、以及當(dāng)由機(jī)器人向裝載鎖定模塊2傳送晶片時(shí)打開的第二門8。裝載鎖定模塊2可配置為在同一時(shí)間向鍵合模塊1提供一個(gè)單個(gè)晶片的單晶片傳送模塊，或者可包括用于經(jīng)由第二門8接收多個(gè)晶片并進(jìn)行儲(chǔ)存、接著在同一時(shí)間向鍵合模塊1提供這些多個(gè)晶片的多晶片儲(chǔ)存系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，在一個(gè)或多個(gè)晶片被裝載到裝載鎖定模塊2內(nèi)部并且第二門8已經(jīng)被關(guān)閉(在裝載工序期間第一門7保持關(guān)閉)之后，裝載鎖定模塊2被抽真空(evacuate) 至某預(yù)定壓力。可通過泵裝置5以2. 5m3/h和1000m3/h之間的速率提供抽真空，特別地，以超過500m3/h的速率提供抽真空。裝載鎖定模塊2例如被抽真空至大約Imbar到幾百mbar 或者低于大氣壓力。鍵合模塊1的真空室例如被抽真空至0. Olmbar到IOmbar范圍內(nèi)的壓力或者0. Olmbar到IOOmbar范圍內(nèi)的壓力，特別地，被抽真空至0. Imbar到5mbar范圍內(nèi)的壓力。抽真空之后，一個(gè)或多個(gè)晶片在第一門7打開后被傳送至已經(jīng)通過第一泵裝置3 抽真空的鍵合模塊1的真空室。因?yàn)樵谝粋€(gè)或多個(gè)晶片從裝載鎖定模塊2向鍵合模塊1傳送期間，鍵合模塊1沒有暴露在大氣壓力下，所以在完成晶片傳送并關(guān)閉第一門7以后，僅需要相對(duì)輕微地調(diào)整鍵合模塊1的真空室的壓力(如果需要的話)。因此，能顯著增加吞吐量。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)例如在圖1的鍵合模塊1的左手側(cè)設(shè)置另一裝載鎖定模塊、并使其連接至鍵合模塊1以接收已經(jīng)鍵合后的晶片時(shí)，吞吐量甚至可進(jìn)一步增加。在這種情況下，在從鍵合模塊1傳送鍵合后的晶片之前，該另一裝載鎖定模塊也應(yīng)該被抽真空。另選地，裝載鎖定模塊2可用于從鍵合模塊1向外部環(huán)境輸出鍵合后的晶片。在圖2中，例示了根據(jù)本發(fā)明的鍵合模塊1的示例。鍵合模塊包括真空室，并且連接至參照?qǐng)D1所描述的泵裝置。除此之外，鍵合模塊包括允許確定要在鍵合模塊1中被鍵合的晶片的表面上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的精確位置的光學(xué)系統(tǒng)9。僅當(dāng)兩個(gè)晶片需要以微米精度完美地對(duì)準(zhǔn)時(shí)才需要光學(xué)系統(tǒng)9。這是兩個(gè)晶片存在微組件的情況。微組件指的是層上或?qū)又械?、在?zhí)行技術(shù)步驟時(shí)必須精密定位的元件。因此，微組件可以為有源或者無(wú)源組件、純接觸點(diǎn)或者互連，類似表面銅接觸和互連。在僅包括將具有微組件的一個(gè)晶片鍵合到原始支撐晶片上的工藝情況下，對(duì)準(zhǔn)步驟可能是不必要的，并且因此不必提供光學(xué)系統(tǒng)9。此外，鍵合模塊1設(shè)置有分別夾緊第一晶片12和第二晶片13的第一鍵合夾具10 和第二鍵合夾具11。鍵合夾具10和11可由金屬或陶瓷制成，以維持晶片12和13的平面性。盡管在圖2中示出了鍵合夾具10和11水平保持晶片12和13，但鍵合夾具10和11較佳地可設(shè)置為垂直保持晶片12和13。在這種情況下，可避免因?yàn)榫陨碇亓克鶎?dǎo)致的晶片的變形。在所示的示例中，光學(xué)系統(tǒng)9電耦合至控制單元14，控制單元14計(jì)算鍵合夾具10 和11 (在平面和旋轉(zhuǎn)中)的位移以便完美地對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)晶片12和13。此外，控制單元14控制鍵合夾具10和11的相互移動(dòng)，直到晶片12和13開始接觸以進(jìn)行分子鍵合。圖3例示了包括圖1中例示的裝置的制造系統(tǒng)20的示例。特別地，制造系統(tǒng)20包括鍵合模塊1 (例如圖2中所示的鍵合模塊1)和兩個(gè)裝載鎖定模塊2和2’。制造系統(tǒng)20 至少包括用于向制造系統(tǒng)20中引入晶片的裝載口 21。機(jī)器人22配置為操作并從裝載口 21 向制造系統(tǒng)20的任何獨(dú)立模塊傳送晶片，并且也從一個(gè)模塊向另一模塊傳送晶片。機(jī)器人沿著機(jī)器人移動(dòng)區(qū)域(通過虛線指示)移動(dòng)，以使能從一個(gè)地方向另一個(gè)地方的晶片傳送。此外，制造系統(tǒng)20包括用于活化引入到制造系統(tǒng)20中的晶片的一個(gè)或兩個(gè)主表面的等離子體臺(tái)23。如果晶片工藝要求所有要被鍵合的晶片的主表面都需要被活化，為了最小化表面準(zhǔn)備時(shí)間，可增加第二等離子體臺(tái)。另選地，可使用相同的等離子體臺(tái)23來(lái)處理各個(gè)晶片的要被鍵合的表面。設(shè)置了用于清潔第一晶片的鍵合主表面的第一清潔臺(tái)24， 并且設(shè)置了用于清潔第二晶片的鍵合主表面的第二清潔臺(tái)25。制造系統(tǒng)20還包括用于控制機(jī)器人裝置22在制造系統(tǒng)20中運(yùn)輸晶片的控制單元(圖3中未示出)。例如，控制單元可控制機(jī)器人裝置22來(lái)從裝載口 21撿起第一晶片并將其運(yùn)輸?shù)降入x子體臺(tái)23 ；從裝載口 21撿起第二晶片并將其運(yùn)輸?shù)角鍧嵟_(tái)25 ；從等離子體臺(tái)23撿起第一晶片并將其運(yùn)輸?shù)角鍧嵟_(tái)M ；從清潔臺(tái)25撿起第二晶片并將其運(yùn)輸?shù)窖b載鎖定模塊2’ ；從清潔臺(tái)M撿起第一晶片并將其運(yùn)輸?shù)窖b載鎖定模塊2 ；以及在第一晶片和第二晶片已經(jīng)在鍵合模塊1中被處理之后，從裝載鎖定模塊2撿起鍵合后的第一晶片和第二晶片并將它們運(yùn)輸至裝載口 21。所有之前討論的實(shí)施方式都不意圖作為限制，而是用于說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)的示例。特別地，雖然在用在半導(dǎo)體工業(yè)中的晶片的環(huán)境下描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明也可以應(yīng)用于可能存在與典型地來(lái)自半導(dǎo)體工業(yè)中使用的晶片的特征不同的特征(例如，在性質(zhì)、尺寸或形狀方面)的不同類型的晶片或基板。還應(yīng)該理解，上述特征中的一些或全部也可以用不同的方式組合。
權(quán)利要求
1.用于制造半導(dǎo)體器件的裝置，該用于制造半導(dǎo)體器件的裝置包括鍵合模塊，其包括真空室，以在低于大氣壓力的壓力下提供晶片的鍵合；和裝載鎖定模塊，其連接至所述鍵合模塊并配置為向所述鍵合模塊傳送晶片，并且連接至被配置為將所述裝載鎖定模塊中的壓力降到大氣壓力以下的第一真空泵裝置；并且該用于制造半導(dǎo)體器件的裝置還包括第二真空泵裝置，該第二真空泵裝置經(jīng)由控制閥連接至所述鍵合模塊的所述真空室，并配置為將所述鍵合模塊的所述真空室中的壓力降到大氣壓力以下；并且其中，所述裝載鎖定模塊包括能夠?yàn)榱私邮站蜷_和關(guān)閉的第一門，以及能夠?yàn)榱藦乃鲅b載鎖定模塊向所述鍵合模塊傳送晶片而打開和關(guān)閉的第二門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝載鎖定模塊包括用于儲(chǔ)存要被傳送到所述鍵合模塊的多個(gè)晶片的多晶片儲(chǔ)存系統(tǒng)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置，其還包括連接至所述鍵合模塊、并配置為接收在所述鍵合模塊中被鍵合的一個(gè)或多個(gè)晶片的至少一個(gè)附加裝載鎖定模塊。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述鍵合模塊包括配置為保持第一晶片的至少第一可移動(dòng)鍵合夾具、以及不同于所述第一鍵合夾具并配置為保持不同于所述第一晶片的第二晶片的第二可移動(dòng)鍵合夾具。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述第一鍵合夾具和所述第二鍵合夾具配置為分別在相對(duì)于垂直面在小于10°的角度內(nèi)的垂直位置保持所述第一晶片和所述第二晶片。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其中，所述第一鍵合夾具和/或所述第二鍵合夾具具有小于1微米或者小于0. 1微米的弓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6所述的裝置，其中，所述第一鍵合夾具和/或所述第二鍵合夾具由金屬或陶瓷制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求4-7中的任一項(xiàng)所述的裝置，其還包括控制單元，所述控制單元配置為控制所述第一鍵合夾具和所述第二鍵合夾具相互移動(dòng)以使所述第一晶片和所述第二晶片定位為彼此相距預(yù)定距離，在所述預(yù)定距離處釋放所述第一晶片和所述第二晶片，并開始向所述第一晶片和所述第二晶片的至少一個(gè)局部施加力，使得所述第一晶片和所述第二晶片局部變得相互接近，從而啟動(dòng)鍵合。
9.根據(jù)權(quán)利要求4-7中的任一項(xiàng)所述的裝置，其還包括控制單元，所述控制單元配置為控制所述第一鍵合夾具和所述第二鍵合夾具相互移動(dòng)以使所述第一晶片和所述第二晶片定位為彼此相距預(yù)定距離，并且分別隨后局部減小由所述第一鍵合夾具和/或所述第二鍵合夾具為保持所述第一晶片和所述第二晶片而施加的夾緊力，使得所述第一晶片和所述第二晶片局部變得相互接近，從而啟動(dòng)鍵合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述控制單元配置為在所述第一晶片和所述第二晶片局部變得相互接近從而啟動(dòng)鍵合之后，控制所述第一晶片和/或所述第二晶片的逐漸或非逐漸釋放。
11.包括前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置的制造系統(tǒng)，該制造系統(tǒng)還包括配置為在制造系統(tǒng)中引入晶片的裝載口模塊；配置為對(duì)所述制造系統(tǒng)中所引入的晶片的表面實(shí)施等離子體處理的等離子體模塊；配置為清潔晶片表面的清潔模塊；和配置為從所述裝載口模塊、所述等離子體模塊、所述清潔模塊和裝載鎖定模塊中的一個(gè)模塊向這些模塊中的另一個(gè)模塊運(yùn)輸晶片的可移動(dòng)機(jī)器人裝置。
12.用于鍵合半導(dǎo)體晶片的方法，該方法包括以下步驟 對(duì)鍵合模塊的真空室進(jìn)行抽真空；將至少第一晶片傳送到連接至所述鍵合模塊的裝載鎖定模塊；在將至少所述第一晶片傳送到所述裝載鎖定模塊后，對(duì)所述裝載鎖定模塊進(jìn)行抽真空；從已抽真空的裝載鎖定模塊向已抽真空的所述鍵合模塊的真空室傳送至少所述第一曰tl· 曰曰/T ；在傳送至少所述第一晶片之后，選擇性地調(diào)整所述真空室的真空； 分別將所述第一晶片和第二晶片定位在第一鍵合夾具和第二鍵合夾具上；以及通過所述第一鍵合夾具和/或所述第二鍵合夾具的移動(dòng)使所述第一晶片和所述第二晶片相互移動(dòng)，使得所述第一晶片的主表面和所述第二晶片的主表面局部變得相互接近， 從而啟動(dòng)鍵合。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第一晶片和所述第二晶片在相對(duì)于垂直面在小于10°的角度內(nèi)的垂直位置上分別定位在所述第一鍵合夾具和所述第二鍵合夾具上，并在該垂直位置處移動(dòng)，以相互接近從而啟動(dòng)鍵合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造半導(dǎo)體器件的裝置，該裝置包括鍵合模塊(1)，其包括真空室，以在低于大氣壓力的壓力下提供晶片鍵合；和裝載鎖定模塊(2)，其連接至鍵合模塊(1)并配置為向鍵合模塊(1)傳送晶片，并且連接至被配置為將裝載鎖定模塊(2)中的壓力降到大氣壓力以下的第一真空泵裝置(5)。
文檔編號(hào)H01L21/18GK102299048SQ20111021225
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者M·波卡特, 約努茨·拉杜 申請(qǐng)人:硅絕緣體技術(shù)有限公司