[發明專利]熱壓鍵合過程中固定多個半導體器件的設備和鍵合方法

有效

• 申請號: 201410362920.8
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104347469B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 陳文忠;樊俊豪
• 申請（專利權）人: 先進科技新加坡有限公司
• 主分類號: H01L21/683
• 分類號: H01L21/683;H01L21/603
• 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

本發明涉及一種用于固定多個半導體器件的設備，具體但非排他地涉及將半導體器件從半導體器件供應源傳送至襯底，并通過熱壓鍵合（thermocompression bonding）將半導體器件鍵合至襯底。

背景技術

在典型的倒裝芯片熱壓鍵合工序中，倒裝芯片通過真空吸附力被固定在倒裝芯片鍵合機的鍵合頭的鍵合夾體上。所以，倒裝芯片能夠從倒裝芯片供應源處單個地被傳送至襯底以進行熱壓鍵合。在倒裝芯片被固定在鍵合夾體上之后，成像系統被使用來確定倒裝芯片相對于鍵合在那里的期望襯底位置的位置。具體地，成像系統包含有上視圖案識別系統以確定倒裝芯片的位置。上視圖案識別系統可以是固定的或者活動的查看攝像機。成像系統還包含有下視圖案識別系統以識別該倒裝芯片將被鍵合至此的期望襯底位置。下視圖案識別系統通常是移動的下視攝像機以定位襯底的期望鍵合盤位置。根據成像系統所捕獲的數據，倒裝芯片鍵合機的鍵合頭將會沿著X軸和/或Y軸相應地水平地移動，和/或圍繞垂直的Z軸旋轉一個Θ角度，以便如此重新定位鍵合夾體以致于倒裝芯片將會準確地放置在襯底上。其后，鍵合夾體將會沿著垂直的Z軸以一個Z軸速度朝向襯底的期望鍵合盤位置向下垂直地移動，直到倒裝芯片和期望鍵合盤位置接觸，然后熱壓鍵合被開始執行。對于被鍵合夾體所拾取的下一個倒裝芯片，重復該處理周期，每個處理周期通常需要大約3.5秒。所以，傳統的倒裝芯片鍵合機的產能容量以UPH（units-per-hour）表示大約為500。倒裝芯片熱壓鍵合工序也包括遵守各種曲線，如倒裝芯片和襯底之間的鍵合力曲線、鍵合夾體的溫度曲線和鍵合夾體的位置曲線。

由于倒裝芯片單個地被傳送給襯底，所以用于執行熱壓鍵合的倒裝芯片鍵合機的產能容量被限制。由于各種操作考慮，這得到更加惡化，如：需要在倒裝芯片和倒裝芯片被鍵合在此的襯底的相應鍵合盤位置之間進行精確的對齊定位； 緩慢的Z軸速度需要避免襯底鍵合盤一旦與倒裝芯片接觸滴注在襯底鍵合盤上的粘合劑中形成氣洞（air voids）；很低的溫度需要用于粘合劑和倒裝芯片之間的接觸，其提高了固化時間；漫長的加熱時間以加熱倒裝芯片，其提高了每個熱壓鍵合處理周期的持續時間；以及漫長的冷卻時間以在下一個倒裝芯片被拾取以前冷卻鍵合夾體。

所以，本發明的目的是尋求消除用于熱壓鍵合的傳統倒裝芯片鍵合機的限制，并向普通公眾提供一個或多個有用的選擇。

發明內容

因此，本發明第一方面提供一種用于在熱壓鍵合過程中固定多個半導體器件的設備，該設備包含有：主體；多個支撐表面，其位于主體的第一側面上，每個支撐表面被配置來在熱壓鍵合過程中固定至少一個單獨的半導體器件；多個內部管道，其位于主體內，每個內部管道從位于主體的第一側面的各自一個支撐表面的開口延伸至位于主體的第二側面的開口；其中，位于主體的第二側面的開口被配置來連接至各自的氣動通路（pneumatic paths）上，以與之進行流體互通，每個氣動通路具有單獨可控的氣動吸附力（pneumatic suction force），以致于位于主體的第一側面的支撐表面的開口被操作來抵靠于位于主體的第一側面的支撐表面有選擇地固定半導體器件，或者從那里將半導體器件釋放。

本發明第二方面提供一種用于熱壓鍵合半導體器件的裝置，該裝置包含有：加熱器；以及如上所述的設備，其和加熱器相耦接； 其中，該加熱器被操作來加熱該設備，以藉此加熱正被固定的半導體器件。

本發明第三方面提供一種通過熱壓鍵合將多個半導體器件鍵合至襯底上的方法，該方法包含有以下步驟：使用上述的設備將多個半導體器件從半導體器件供應源處傳送至襯底；通過熱壓鍵合將半導體器件鍵合至襯底上。

本發明的一些較佳但是可選的技術特征/步驟已經描述在從屬權利要求中。

附圖說明

現在結合附圖來描述本發明的較佳實施例，其中。

圖1所示為根據本發明第一較佳實施例所述的、包含有加熱器和夾體的倒裝芯片鍵合機的鍵合頭。

圖2a所示為圖1的鍵合頭的加熱器和夾體特別當它們被分開時的示意圖，而圖2b所示為當沿著圖2a所示方向中的剖面線A-A'所視時夾體的剖面示意圖。

圖3所示為根據本發明第二較佳實施例所述的另一個夾體。

圖4表明了傳統襯底的典型布置。

圖5表明了通過熱壓鍵合的第一較佳方法將倒裝芯片同時鍵合至圖4的襯底的步驟。

圖6表明了通過熱壓鍵合的第二較佳方法將倒裝芯片單個地放置于圖4的襯底的步驟。