[發明專利]用于將芯片接合到襯底的壓力傳遞設備

有效

• 申請號: 201280043727.7
• 申請日: 2012-03-16
• 公開（公告）號: CN104303281B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: M.溫普林格;A.西格爾
• 申請（專利權）人: EV集團E·索爾納有限責任公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 徐予紅,劉春元

技術領域

本發明涉及如權利要求1所述的用于將多個芯片接合到襯底的壓力傳遞設備以及如權利要求8所述的用于將多個芯片接合到襯底的接合裝置。

背景技術

在半導體工業中，存在用于將不同功能單元相互連接、特別是接合的多種可能性。這些可能性之一是芯片到晶圓(C2W)方法，其中將單獨芯片單獨地接合到襯底。另一個重要方法是所謂的“高級芯片到晶圓”(AC2W)方法，其中首先將芯片臨時地(暫時地)連接到襯底，并且永久連接在接合步驟中一起進行，其中所有芯片同時永久接合到襯底。在該接合步驟中，在將芯片壓到襯底上(接合力)的同時，對芯片和襯底進行加熱。

例如由于加熱期間的熱膨脹，上述壓力和加熱過程特別是對于變為越來越小的結構造成技術問題。

發明內容

因此，本發明的任務是給出壓力傳遞設備或者接合裝置，通過其，能夠優化上述方法并且在接合時的廢品為最少。

這個任務通過如權利要求1和8所述的特征來解決。在從屬權利要求中給出本發明的有利改進方案。在說明書、權利要求書和/或附圖中給出的特征的至少兩個的全體組合也落入本發明的范圍之內。在值范圍的情況下，位于所指示極限之內的值也將被認為作為邊界值來公開，并且將在任何組合中要求保護。

本發明的基本思路是壓力傳遞設備如此布置用于將多個芯片接合到襯底，使得將其構造成允許壓力主體對接合方向B橫向的滑動移動。但是，如果設置有用于限制對接合方向B的橫向滑動移動的限制部件、特別是采取用于將壓力傳遞設備沿接合方向B固定在保持主體上的固定部件的形式，則是有利的。具有AC2W方法的本發明的使用是特別有利的，其中將芯片暫時連接到襯底，并且然后在接合過程中使用壓力傳遞設備的情況下接合。此外，如果在壓力傳遞之前，到接合溫度的加熱過程至少大部分完成，則根據本發明是有利的。這樣，與采用沿接合方向B的緊貼接合力的情況下相比，壓力主體能夠更自由地對接合方向B橫向滑動。

特別是半導體，優選地是晶圓可能作為襯底。

通過本發明至少在很大程度上解決了在壓力傳遞設備與芯片表面之間在接合時發生的熱應力的技術問題，這是因為只有壓力主體本身的應力是相關的，這是因為它通過根據本發明的滑動層與對接合方向B橫向的滑動層的另一側上的所有組件至少大部分分離。因此，滑動層允許與其相接的組件的幾乎完全無摩擦相對移動。根據本發明，將滑動層特別構造為優選主要含碳的固體。優選地將其基面尤其至少大部分與接合方向B垂直對齊的石墨選擇作為材料。

按照本發明的有利實施形式規定，固定部件構對接合方向B橫向造成成彈性的。因此，同時，固定部件能夠提供沿接合方向B的壓力傳遞設備的結合，同時允許壓力主體對接合方向B的橫向滑動移動。同時，固定部件能夠按照這種方式充當上述限制部件，并且因此能夠承擔多個根據本發明的功能。

在這里，如果固定部件構造為用于沿保持主體的方向夾持壓力主體的夾具、特別具有布置在其之間的滑動層，則這是特別有利的。這種布置能夠特別容易并且節省空間地來實現，并且執行上述多個功能。

在本發明的改進方案中規定，壓力主體、特別是關于材料和/或尺寸，如此選擇使得它至少沿接合方向B的橫向的熱膨脹性質對應于產品襯底的熱膨脹性質。優選地選擇襯底和/或芯片的材料作為材料。如果特別是對接合方向B的橫向上，壓力主體的尺寸與襯底的尺寸基本一致，則根據本發明是特別有利的。熱膨脹性質特別是包括壓力主體和/或襯底和/或芯片的熱膨脹的系數。非排他地具體來說，能夠使用諸如金屬、陶瓷、塑料或者合成材料之類的材料類。具體來說是Si、CTE匹配玻璃、因此其熱膨脹系數與產品襯底相適應的玻璃、低CTE金屬等。CTE匹配玻璃和低CTE金屬在英語名稱的情況下也稱為“CTE?matched?glass”和“low?CTE?metals”。其熱傳導性極高的材料特別是優選的。硅的熱膨脹系數例如是大約2.6*10^-6K^-1。產品襯底和根據本發明的實施形式的熱膨脹系數的差的絕對量小于100*10^-6K^-1，優選地小于10*10^-6K^-1，更優選地小于1*10^-6K^-1，最優選地小于0.1*10^-6K^-1，最為優選地小于0.01*10^-6K^-1，最理想地為0?K^-1。