EVG540-晶圓鍵合自動化系統

EVG540-晶圓鍵合自動化系統

應用：全自動晶圓鍵合系統，適用于大300 mm的基板

一、簡介
EVG540自動化晶圓鍵合系統是一種自動化的單腔室生產鍵合機，設計用于中試線生產以及用于晶圓級封裝，3D互連和MEMS應用的大批量生產的研發。EVG540基于模塊化設計，為我們未來的晶圓鍵合工藝從研發到大規模生產的全集成生產鍵合系統過渡提供了可靠的解決方案。

二、EVG540-晶圓鍵合自動化系統特征
單室鍵合機，大基板尺寸為300 mm
與兼容的SmartView 和MBA300
自動處理多達四個鍵合卡盤
符合高安全標準

三、技術數據
大加熱器尺寸300毫米
裝載室使用2軸機器人
高 鍵合室2個

四、工作原理：

晶圓鍵合自動化系統的工作原理可以概括為三大核心環節：全自動傳輸與對準、鍵合工藝執行、以及全程環境控制。整個過程猶如一場在超凈間內進行的、由機器人主導的精密舞蹈。

1. 全自動傳輸與對準

取片與清潔： 系統通過精密的機械手，從指定的載具（如FOUP）中取出第一片晶圓，并將其運送到預處理工位。在這里，可能會進行等離子體活化或其他清潔處理，以增強晶圓表面的鍵合能力。

超高精度對準： 這是系統的核心步驟之一。兩片晶圓被分別放置在對準臺上，系統通過高分辨率的光學鏡頭，識別晶圓上的對準標記。然后，精密電機驅動其中一個對準臺，在微米甚至納米級尺度上進行XYθ方向的移動和旋轉，確保兩層晶圓上的電路圖案精確無誤地對準。此步驟的精度直接決定了最終產品的性能和良率。

2. 鍵合工藝執行

對準完成后，系統將兩片晶圓移送至鍵合腔室。根據不同的技術路線，系統會施加特定的能量和壓力，促使晶圓界面原子或分子間形成強大的結合力。主要的鍵合方式包括：

直接鍵合/融合鍵合： 在超高潔凈和平整度的條件下，將兩片經過活化的晶圓直接貼合并施加壓力，依靠分子間的范德華力或氫鍵，再經過高溫退火形成堅固的共價鍵。系統需要提供更高的平整壓力和可控的高溫環境。

陽極鍵合： 主要用于玻璃與硅晶圓的鍵合。系統在鍵合腔室內對晶圓施加高溫、高壓和直流電壓，使玻璃中的鈉離子遷移，在界面處形成強大的靜電力從而結合。

共晶鍵合： 在晶圓表面沉積一層共晶材料（如金-硅），系統在鍵合腔室內施加精確的熱量和壓力，使共晶材料熔化并與對方晶圓表面反應，冷卻后形成牢固的金屬鍵合。

臨時鍵合與解鍵合： 在先進封裝中，系統會先用一種臨時膠將晶圓與載板鍵合，以便進行薄晶圓加工；加工完成后，再通過激光、加熱或滑移等方式將二者分離（解鍵合）。

3. 全程環境控制

整個鍵合過程必須在超潔凈、恒溫恒濕、無振動的環境下進行。系統本身就像一個密閉的堡壘，內部擁有高效顆粒物過濾和氣幕系統，防止任何微小塵埃落在晶圓上造成缺陷。

對于某些鍵合工藝，鍵合腔室內還需要創造高真空或特定保護氣體（如氮氣） 的環境，以防止氧化并保證鍵合質量。

五、 主要用途：

晶圓鍵合技術是實現芯片性能持續提升（超越摩爾定律）和功能多樣化的關鍵使能技術之一。其用途廣泛，主要體現在以下幾個方面：

1. 制造三維集成芯片

這是其最核心的用途。通過將多層芯片（如處理器、內存、傳感器等）垂直堆疊并鍵合在一起，可以大幅縮短芯片內部互聯的長度，從而顯著提升數據傳輸速度、降低功耗、減小封裝尺寸。這正是實現高性能計算（HPC）、人工智能（AI）芯片等器件的關鍵技術。

2. 制造MEMS和傳感器

絕大多數MEMS器件（如陀螺儀、加速度計、麥克風、壓力傳感器）都需要一個密封的真空或惰性氣體腔體來工作。晶圓鍵合系統可以為MEMS結構提供一個理想的“封裝蓋板”，保護其精密的可動結構免受外界環境（如濕度、塵埃）的影響。

3. 制造先進的功率器件和射頻器件

對于氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）等寬禁帶半導體材料，通過晶圓鍵合技術可以將它們轉移到更理想、成本更低的襯底（如硅）上，實現高性能與低成本的結合，廣泛應用于5G基站、電動汽車和新能源領域。

4. 制造半導體-on-絕緣體

通過智能剝離與鍵合技術，可以制備SOI晶圓，這種晶圓能有效減少寄生電容和漏電，是制造低功耗、高性能芯片的理想基底。

晶圓鍵合自動化系統就像是為晶圓（芯片的母體）準備的全自動、超高精度的“嫁接”或“貼合”系統，能將兩片或多片晶圓結合在一起，形成一個功能更強大的三維結構。