EVG540-晶圆键合自动化系统

EVG540-晶圆键合自动化系统

应用：全自动晶圆键合系统，适用于大300 mm的基板

一、简介
EVG540自动化晶圆键合系统是一种自动化的单腔室生产键合机，设计用于中试线生产以及用于晶圆级封装，3D互连和MEMS应用的大批量生产的研发。EVG540基于模块化设计，为我们未来的晶圆键合工艺从研发到大规模生产的全集成生产键合系统过渡提供了可靠的解决方案。

二、EVG540-晶圆键合自动化系统特征
单室键合机，大基板尺寸为300 mm
与兼容的SmartView 和MBA300
自动处理多达四个键合卡盘
符合高安全标准

三、技术数据
大加热器尺寸300毫米
装载室使用2轴机器人
高 键合室2个

四、工作原理：

晶圆键合自动化系统的工作原理可以概括为三大核心环节：全自动传输与对准、键合工艺执行、以及全程环境控制。整个过程犹如一场在超净间内进行的、由机器人主导的精密舞蹈。

1. 全自动传输与对准

取片与清洁： 系统通过精密的机械手，从指定的载具（如FOUP）中取出第一片晶圆，并将其运送到预处理工位。在这里，可能会进行等离子体活化或其他清洁处理，以增强晶圆表面的键合能力。

超高精度对准： 这是系统的核心步骤之一。两片晶圆被分别放置在对准台上，系统通过高分辨率的光学镜头，识别晶圆上的对准标记。然后，精密电机驱动其中一个对准台，在微米甚至纳米级尺度上进行XYθ方向的移动和旋转，确保两层晶圆上的电路图案精确无误地对准。此步骤的精度直接决定了最终产品的性能和良率。

2. 键合工艺执行

对准完成后，系统将两片晶圆移送至键合腔室。根据不同的技术路线，系统会施加特定的能量和压力，促使晶圆界面原子或分子间形成强大的结合力。主要的键合方式包括：

直接键合/融合键合： 在超高洁净和平整度的条件下，将两片经过活化的晶圆直接贴合并施加压力，依靠分子间的范德华力或氢键，再经过高温退火形成坚固的共价键。系统需要提供更高的平整压力和可控的高温环境。

阳极键合： 主要用于玻璃与硅晶圆的键合。系统在键合腔室内对晶圆施加高温、高压和直流电压，使玻璃中的钠离子迁移，在界面处形成强大的静电力从而结合。

共晶键合： 在晶圆表面沉积一层共晶材料（如金-硅），系统在键合腔室内施加精确的热量和压力，使共晶材料熔化并与对方晶圆表面反应，冷却后形成牢固的金属键合。

临时键合与解键合： 在先进封装中，系统会先用一种临时胶将晶圆与载板键合，以便进行薄晶圆加工；加工完成后，再通过激光、加热或滑移等方式将二者分离（解键合）。

3. 全程环境控制

整个键合过程必须在超洁净、恒温恒湿、无振动的环境下进行。系统本身就像一个密闭的堡垒，内部拥有高效颗粒物过滤和气幕系统，防止任何微小尘埃落在晶圆上造成缺陷。

对于某些键合工艺，键合腔室内还需要创造高真空或特定保护气体（如氮气） 的环境，以防止氧化并保证键合质量。

五、 主要用途：

晶圆键合技术是实现芯片性能持续提升（超越摩尔定律）和功能多样化的关键使能技术之一。其用途广泛，主要体现在以下几个方面：

1. 制造三维集成芯片

这是其最核心的用途。通过将多层芯片（如处理器、内存、传感器等）垂直堆叠并键合在一起，可以大幅缩短芯片内部互联的长度，从而显著提升数据传输速度、降低功耗、减小封装尺寸。这正是实现高性能计算（HPC）、人工智能（AI）芯片等器件的关键技术。

2. 制造MEMS和传感器

绝大多数MEMS器件（如陀螺仪、加速度计、麦克风、压力传感器）都需要一个密封的真空或惰性气体腔体来工作。晶圆键合系统可以为MEMS结构提供一个理想的“封装盖板”，保护其精密的可动结构免受外界环境（如湿度、尘埃）的影响。

3. 制造先进的功率器件和射频器件

对于氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等宽禁带半导体材料，通过晶圆键合技术可以将它们转移到更理想、成本更低的衬底（如硅）上，实现高性能与低成本的结合，广泛应用于5G基站、电动汽车和新能源领域。

4. 制造半导体-on-绝缘体

通过智能剥离与键合技术，可以制备SOI晶圆，这种晶圆能有效减少寄生电容和漏电，是制造低功耗、高性能芯片的理想基底。

晶圆键合自动化系统就像是为晶圆（芯片的母体）准备的全自动、超高精度的“嫁接”或“贴合”系统，能将两片或多片晶圆结合在一起，形成一个功能更强大的三维结构。