[發明專利]用于晶粒安裝的鍵合層厚度控制

無效

• 申請號: 201210231815.1
• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN102867803A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 陳文煒;林兆基;丘允賢;張國源
• 申請（專利權）人: 先進科技新加坡有限公司
• 主分類號: H01L23/495
• 分類號: H01L23/495;H01L21/58
• 代理公司: 北京申翔知識產權代理有限公司 11214
• 代理人: 周春發

技術領域

本發明涉及半導體裝配和封裝領域，更具體地涉及使用粘合劑材料將半導體芯片或晶粒安裝在襯底上。

背景技術

半導體晶粒安裝工序是涉及半導體器件制造的步驟之一，它包括將半導體晶粒安裝到引線框上特定的鍵合盤。這種安裝通常通過首先滴涂粘合劑材料（如環氧樹脂epoxy）至鍵合盤上，其次用特定的壓力將晶粒按壓進入該粘合劑材料中而得以完成。

其后，使用烘箱固化（oven?cure）的熱處理被執行，以在晶粒安裝工藝之后將粘合劑固化和將晶粒固定在引線框上。固化后的晶粒然后通過在晶粒和引線框上的導電引線之間連接鍵合導線而被電性連接至鍵合盤。固化后的晶粒和鍵合導線使用模塑材料如熱塑性樹脂（thermoplastic?resin）或陶瓷制品被最終灌封在保護殼中，以完成半導體器件的封裝。

圖1為晶粒101通過粘合劑102被安裝在引線框103上的剖面示意圖。晶粒101的底部和引線框103的鍵合盤表面之間的粘合劑102的厚度被稱作為鍵合層厚度（BLT：Bond?Line?Thickness）。在圖1中，BLT表示為高度t₁，而晶粒101的厚度表示為t₂。BLT（t₁）能夠通過用晶粒101上表面的高度減去引線框103的鍵合盤表面的高度和晶粒101的厚度（t₂）而被計算出。

由于粘合劑102被用來將晶粒101安裝在引線框103上，所以鍵合層不能太薄。在晶粒101被加工處理以致于粘合劑102硬化之后，在后續的封裝過程中晶粒101仍然遭受到熱膨脹和收縮。如果鍵合層太薄，由于在晶粒101和粘合劑102之間熱膨脹和收縮可能以不同的速率出現，所以在晶粒101下面可能沒有充足的粘合劑102來適應晶粒101和粘合劑102的這種膨脹或收縮。這樣可能導致晶粒101中的斷裂和裂紋。在某些嚴厲的情形下，晶粒101可能也會出現從粘合劑102上分離。

另一方面，鍵合層也不能太厚。如果出現太多的粘合劑102，那么粘合劑102可能滲透出來并污染晶粒101的表面。除其他外，當在晶粒101和引線框103之間形成電氣導線連接時這可能導致不良的導線鍵合質量。而且，以上所述的問題不可避免地使得封裝半導體器件的可靠性和性能變壞。所以，在晶粒安裝工序中，鍵合層厚度必須被認真地控制在合適的范圍之內。

鍵合層厚度的精確測量是必要的，以便于實現鍵合層厚度的精確控制。傳統的鍵合層厚度的測量方法是橫斷面測量（cross-sectioning），其要求加工處理后的晶粒沿著剖面（line）被切開。然后，將橫斷切開的晶粒和粘合劑放置在顯微鏡下測量鍵合層厚度。橫斷面測量是一種破壞性的方法，切割過程使得該方法浪費時間。

由于在線反饋很難實現，所以存在很多方法被建議來通過設計特定的引線框控制鍵合層厚度。在專利出版號為：2009/0115039A1、發明名稱為“半導體器件的高鍵合層厚度”的美國專利中，推薦來在引線框的鍵合盤端緣處產生邊界特征（boundary?features）。當粘合劑被滴涂在鍵合盤上時，粘合劑被限制在由邊界特征所規定的鍵合盤區域之內并被堆積。這樣保證了鍵合盤區域具有足夠的粘合劑以生成用于鍵合層的特定厚度。而且，專利號為：5,214,307、發明名稱為“具有改良的粘合劑的鍵合層控制的半導體器件的引線框”的美國專利描述了一種類似的方法。在鍵合盤區域之內的四個凸塊（bumps）被使用，取代端緣處的邊界特征。當晶粒被鍵合在引線框上時，晶粒會接觸該凸塊，特定的鍵合層厚度會被實現。在這種特定的引線框設計的幫助下，鍵合層被保證至少具有特定的厚度。這防止了當薄鍵合層太薄時所面臨的問題。可是，在避免鍵合層太厚方面仍然沒有控制。

發明內容

所以，本發明的目的在于尋求提供一種在線的鍵合層厚度的測量方法，以便于鍵合后的晶粒樣本不需要從晶粒安裝平臺處移離，而測量鍵合層厚度。

本發明相關聯的目的在于尋求在晶粒安裝過程中，利用在線測量的結果，以控制鍵合層的厚度。

因此，本發明一方面提供一種用于制造半導體封裝件的方法，該方法包括將半導體晶粒安裝在位于處理平臺的襯底上的步驟，該將半導體晶粒安裝在襯底上的步驟還包含有以下步驟：使用滴涂器將粘合劑滴涂在襯底上；使用鍵合工具將半導體晶粒鍵合在已經滴涂于襯底的粘合劑上；其后使用測量設備測量位于處理平臺上的半導體晶粒的下表面和襯底的上表面之間的鍵合層厚度。