晶圓鍵合機(Wafer Bonding Machine)是半導(dǎo)體制造和微電子封裝領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備，用于將兩片或多片晶圓(如硅片、玻璃片或化合物半導(dǎo)體晶圓)通過物理或化學(xué)方式結(jié)合，形成復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)或功能器件。

　　設(shè)計特點

　　1.高精度對準系統(tǒng)：

　　采用光學(xué)對準或機械對準技術(shù)，確保晶圓間對準精度達到亞微米級(通常<1μm)，滿足微納器件的結(jié)構(gòu)要求。

　　2.多模式鍵合工藝：

　　支持多種鍵合技術(shù)，包括：

　　直接鍵合(Direct Bonding)：通過表面活化(如等離子體處理)實現(xiàn)無中間層的晶圓結(jié)合。

　　陽極鍵合(Anodic Bonding)：用于硅與玻璃的鍵合，利用電場和高溫促進離子遷移。

　　粘合劑鍵合(Adhesive Bonding)：使用環(huán)氧樹脂、BCB(苯并環(huán)丁烯)等材料作為中間層。

　　金屬共晶鍵合(Eutectic Bonding)：通過金屬合金(如Au-Si)的熔化實現(xiàn)鍵合。

　　臨時鍵合(Temporary Bonding)：用于3D封裝中的載體晶圓固定，后續(xù)可解鍵合。

　　3.精密環(huán)境控制：

　　鍵合腔體具備真空、惰性氣體(如N?、Ar)或可控濕度環(huán)境，減少氧化和污染。

　　溫度和壓力精確調(diào)控(溫度范圍：室溫至400℃+，壓力范圍：kPa至MPa)。

　　4.模塊化設(shè)計：

　　可更換鍵合頭、夾具和工藝模塊，適應(yīng)不同尺寸晶圓(如4英寸至12英寸)和材料組合。

　　與傳統(tǒng)鍵合技術(shù)的對比

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　1. MEMS器件制造：慣性傳感器、壓力傳感器、麥克風等器件的空腔密封和結(jié)構(gòu)封裝。

　　2. 3D集成電路(3D IC)：通過TSV(硅通孔)技術(shù)實現(xiàn)多層芯片垂直堆疊，提升集成度和性能。

　　3. 光電子器件：激光器、光子芯片的晶圓級封裝，確保光路對準和穩(wěn)定性。

　　4. 功率半導(dǎo)體：SiC/GaN器件的金屬化鍵合，改善散熱和電學(xué)性能。

　　5. 生物醫(yī)學(xué)微系統(tǒng)：微流控芯片、生物傳感器的晶圓級集成與封裝。

　　6. 封裝技術(shù)：Fan-Out(扇出型封裝)、Chiplet(小芯片)的臨時鍵合與解鍵合工藝。