均匀轴向力承片装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光子光电子器件、芯片制作技术领域，具体地涉及一种均匀轴向力承片装置。更具体地，本发明涉及一种适于多对晶片共键的均匀轴向力承片装置。
【背景技术】
[0002]硅基半导体是现代微电子产业的基石，但其发展已接近极限，尤其在互连方面。而光电子技术则正处在高速发展阶段，现在的半导体发光器件多利用化合物材料制备，与硅微电子工艺不兼容，因此，将光子技术和微电子技术集合起来，发展硅基光电子科学和技术意义重大。
[0003]II1-V(如GaAs、InP等)族材料和硅的混合集成是一种目前被认为最有应用前景的适于高密度集成的光子或光电子芯片技术。通常采取带有波导结构的SOI材料(Si/Si02/Si衬底)与IIι-v外延材料通过有机材料或键合方法粘合，去掉II1-V衬底，然后再进行光子或光电子器件、光路的加工，光波是通过倏逝场耦合进入下层的SOI波导的，电注入采用共面电极在IIΙ-V材料层完成。这其中键合技术非常重要。无论是直接键合还是间接键合(如利用有机材料粘合)，都需要有均匀的施力装置。一般的做法是，将要键合的两块晶片做各种清洗处理，在对键合面进行共价键激活，形成悬挂键，然后贴合在一起，放入键合设备中，施加均匀压力，形成真空环境，做预键合和退火处理。在实践过程中，机械加工精度、晶片本身平行度等都会对施力均匀性产生影响。直接键合对施力系统要求极高，受力不均匀会导致键合晶片内部产生空隙，红外透射下牛顿环明显，不能再进行下一步器件制作。
[0004]以往采取一对平行平面对晶片施力。会导致两个问题:一是施力系统即使绝对平行，但晶片如果平行度有偏差，受力就会不均匀。二是上下两个晶片在施力过程中会发生晶向偏移，更严重的是非常容易碎片。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种均匀轴向力承片装置，包括:
[0006]一下施力盖板，该下施力盖板为片状；
[0007]—下承接托，该下承接托为片状，上表面沿以下承接托的中心为圆心的圆周均匀分布有多个孔，并位于下施力盖板之上；
[0008]—上施力托，该上施力托为片状，与下承接拖的所述多个孔相对应地分布有多个孔，并位于下承接托之上；
[0009]其中在下承接托和上施力托之间通过多个定向柱插置在相对应的孔中实现连接，在下承接托和上施力托之间还设置有一对上下叠置的保护陪片，该对保护陪片的中心与下承接托的中心对准；
[0010]一平凸透镜，其平面与上施力托相对地位于上施力托之上；以及
[0011]一上施力盖板，上施力盖板为片状，位于平凸透镜之上。
[0012]可选地，该均匀轴向力承片装置，还包括:
[0013]—个或多个片状的施力承接托，依次设置在下承接托和上施力托之间，每个施力承接托中与下承接拖的所述多个孔相对应地设置有多个贯穿孔，
[0014]其中，在以下的至少一个位置处设置有一对上下叠置的保护陪片，该对保护陪片的中心与下承接托的中心对准:
[0015]在相邻的下承接托与施力承接托之间；
[0016]在相邻的施力承接托之间；或
[0017]在相邻的施力承接托与上施力托之间。
[0018]可选地，上施力托上的孔为圆孔，数量为3个；以及定向柱为圆柱。
[0019]可选地，下施力盖板和上施力盖板均为直径为70-120mm，厚度为30_50mm的圆片。
[0020]可选地，所述下施力盖板、下承接托、定向圆柱、上施力托和上施力盖板的材料为不锈钢；并且/或者
[0021]所述下施力盖板、下承接托、上施力托和上施力盖板的中心彼此对准；并且/或者
[0022]下承接托和上施力托均为直径为70-120mm，厚度为10mm的圆片。
[0023]可选地，所述下施力盖板、下承接托、定向圆柱、施力承接托、上施力托和上施力盖板的材料为不锈钢；并且/或者
[0024]所述下施力盖板、下承接托、施力承接托、上施力托和上施力盖板的中心彼此对准；并且/或者
[0025]下承接托、施力承接托和上施力托均为直径为70-120mm，厚度为10mm的圆片。
[0026]可选地，所述的保护陪片的材料为石英玻璃。
[0027]可选地，所述保护陪片的中心与所述下承接托的中心对准。
[0028]可选地，所述平凸透镜的中心与所述下承接托的中心对准。
【附图说明】
[0029]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明，其中:
[0030]图1是根据本发明实施例的适于多对晶片共键的均匀轴向力承片装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]如图1所示，本发明提供一种适于多对晶片共键的均匀轴向力承片装置，包括:
[0032]一下施力盖板10，该下施力盖板10为圆片状；下施力盖板10通过可调连接部件固定于连接到键合设备下端气缸的活塞端。该可调连接部件用于调节下施力盖板10的位置和/或角度。气缸中通过充气量来控制压力大小，推动下施力盖板10运动或实现压力变化。下施力盖板10—般为不锈钢材料，经过抛光而成。与向上施力盖板18为一对，特征相同。上下施力盖板可通过调节，保证一定平行度。
[0033]—下承接托11，该下承接托11为圆片状，其上表面沿以承接托11的圆心为圆心的圆均匀分布有多个圆孔(本实施例圆孔的数量为3个)，其位于下施力盖板10之上；每个圆孔孔径为10mm，当数量为3时，孔中心与下承接托11中心连线互成120度角。各个孔中心距离下承接托11中轴线距离相等，为30-40mm。该均匀分布圆孔深度为承接托11厚度1/2到3/4。该多个孔主要作用是定位。
[0034]一上施力托14，该上施力托14为圆片状，其上面与下承接托11的多个圆孔位置相对应地均匀分布有多个圆孔(本实施例圆孔的数量为3个)，其位于下承接托11之上；每个圆孔孔径为10mm，当数量为3时，孔中心与上施力托14中心连线互成120度角。孔中心距离上施力托14中轴线距离为30-40mm。该均匀分布圆孔穿透上施力托14。该多个孔主要作用是定位。
[0035]其中所述的下承接托11和上施力托14的直径为70-120mm，厚度为10mm ；
[0036]其中在下承接托11和上施力托14之间通过多个定向圆柱15插置连接。定向圆柱15为不锈钢材质或其他硬度较高材料制成，与上施力托14材料相同，定向圆柱15将插于上施力托14和下承接托11上的均勾分布圆孔中，实现定位。定向圆柱15直径为10mm，高为40mm-100_左右，依键合对数而定。要求表面抛光，并与圆孔，紧密吻合，并可自由穿入滑动。
[0037]可选地，在下承接托11和上施力托14之间还有若干个施力承接托，包括第一施力承接托12，第二施力承接托13等，视需要键合晶片对数而定。对于只有一个施力承接托而言，键合的晶片对数为2，对于有η个施力承接托而言，键合的晶片对数为n+1。每对晶片由保护陪片16保护叠放于各托之间。每个施力承接托与下承接托11的多个圆孔位置相对应地设置有多个贯穿圆孔。
[0038]根据本发明的实施例，下承接托11、上施力托14和各个施力承接托中的圆孔具有相同尺寸和形状。可选地，该圆孔也可以采用其他形状，例如方形、矩形、多边形等。相应地，定向圆柱15也可以采用与孔相配的其他形状。每个托中的孔可以为相同或不同形状。
[0039]根据本发明的实施例，下承接托11、上施力托14和各个施力承接托也可以为相同或不同形状的片状。下承接托11、上施力托14和各个施力承接托也可以采取圆形以外的其他形状。根据本发明的实施例，下施力盖板10、下承接托11、上施力托14和上施力盖板18的中心彼此对准。在包括施力承接托的情况下，施力承接托的中心可以与下施力盖板10、下承接托11、上施力托14和上施力盖板18的中心彼此对准。
[0040]例如，对于只有一个施力承接托12的情况，第一对晶片由保护陪片16夹持放于下承接托11和第一施力承接托12之间，中心对准。第二对晶片由保护陪片16夹持放于第一施力承接托12和上施力托14之间，中心对准。
[0041]所述的保护陪片16的材料为石英玻璃；保护陪片16为厚度为5_以上的两片石英片，尺寸将根据所键合晶片的大小不同而不同，通常键合晶片尺寸为lOmmX 10mm，则保护陪片尺寸约为12mmX12mm。保护陪片要求有镜面级平坦度。
[0042]一平凸透镜17，其位于上施力托14之上；平凸透镜17为纯石英材料，材料均匀一致，制作工艺与常规光学透镜相同，平面部分所在圆直径约为70-120_，突出部分弧形半径约为50mm，做抛光处理。目的在于使轴向压力向下均勾施加，由点及面。
[0043]一上施力盖板18，该上施力盖板18为圆片状，其位于平凸透镜17之上。上施力盖板18通过可调连接部件固定于键合设备上端气缸的活塞端。该