[發明專利]芯片鍵合裝置和方法

有效

• 申請號: 201610612820.5
• 申請日: 2016-07-29
• 公開（公告）號: CN107665827B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 楊曉峰;戈亞萍;陳飛彪;朱岳斌
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備(集團)股份有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60
• 代理公司: 31237 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 屈蘅;李時云

本發明公開了一種芯片鍵合裝置和方法，該芯片鍵合裝置包括：芯片轉載單元，用于臨時批量承載并保持多個目標芯片，并將所述多個目標芯片鍵合到基底上；鍵合臺，用于承載基底；注膠單元，用于在鍵合前對所述基底上的預定鍵合位置注入光敏膠；光敏膠固化單元，設置在所述鍵合臺內，用于對所述光敏膠進行固化；以及控制系統，所述控制系統控制所述芯片轉載單元、鍵合臺、注膠單元以及光敏膠固化單元協調動作。本發明采用光敏膠鍵合基底和目標芯片，可以解決批量鍵合中干膜膠對不同厚度芯片與基底鍵合適應性問題。

技術領域

本發明涉及集成電路制造領域，特別涉及一種芯片鍵合裝置和方法。

背景技術

倒裝芯片鍵合工藝是將芯片與載片連接形成的一種互連形式。由于電子產品朝著輕、薄和小型化的發展趨勢，使得芯片鍵合技術的應用日益增多，將芯片鍵合工藝與晶圓封裝工藝相結合，能夠制作出封裝尺寸更小、性能更高的封裝形式，另外，由于能夠事先知道芯片的KGD(知道合格芯片)，如果將芯片鍵合工藝與TSV(硅通孔)工藝相結合，能夠制作出成本和性能更有競爭力的三維立體結構。

已知的芯片鍵合設備是通過與芯片尺寸大小匹配的吸頭，將單個芯片從源端拾取后，再通過機器對準系統將芯片與基底的對準標記對準，然后直接將芯片壓合在基底上形成互連。由于整個工藝流程都是串行完成，對于下壓鍵合時間長的工藝，產率非常低，難以滿足量產需求。為了提高產率，現有技術提出了一種使用干膜膠批量鍵合方案，具體如圖1所示，通過機械手將芯片2批量拾取到轉接載板1上，然后通過干膜膠3將芯片2批量鍵合到基底4上，所述基底4位于基底臺5上。由于干膜膠3的硬膠特性，需要較大的鍵合力才能實現芯片鍵合。然而由于芯片2間存在厚度差異，不同厚度的芯片2對干膜膠3的鍵合力不同，因此，在批量鍵合中使用干膜膠3無法實現不同厚度芯片2與基底4的全部鍵合。

發明內容

本發明提供一種芯片鍵合裝置和方法，以解決現有技術的批量鍵合中干膠膜對不同厚度芯片與基底鍵合適應性問題，

為解決上述技術問題，本發明提供一種芯片鍵合裝置，包括：芯片轉載單元，用于臨時批量承載并保持多個目標芯片，并將所述多個目標芯片鍵合到基底上；鍵合臺，用于承載基底；注膠單元，用于在鍵合前對所述基底上的預定鍵合位置注入光敏膠；光敏膠固化單元，設置在所述鍵合臺內，用于對所述光敏膠進行固化；以及控制系統，所述控制系統控制所述芯片轉載單元、鍵合臺、注膠單元以及光敏膠固化單元協調動作。

作為優選，所述芯片轉載單元包括：用于承載目標芯片的第一運動臺、設置在所述第一運動臺內的頂出機構、用于拾取和翻轉目標芯片的翻轉手、用于移動和鍵合目標芯片的轉接載板以及驅動所述轉接載板移動的第二運動臺。

作為優選，所述芯片轉載單元還包括：設在第一運動臺與鍵合臺之間的芯片對準系統、精調裝置和轉接載板對準系統。

作為優選，所述基底上方還設置有基底對準系統。

作為優選，所述芯片對準系統、轉接載板對準系統以及基底對準系統均包括：寬帶光源、照明鏡組、分束棱鏡、成像前組、成像后組和圖像傳感器，寬帶光源提供的光束經所述照明鏡組、分束棱鏡和成像前組照射到目標區域上后發生反射，反射光束經成像前組、分束棱鏡和成像后組，投射到所述圖像傳感器上，所述圖像傳感器對接收到的信號進行處理以獲取目標區域的對準位置，其中，所述目標區域為位于目標芯片、轉接載板或者基底上的對準標記。

作為優選，所述精調裝置包括：支撐機構、安裝在所述支撐機構上并與所述控制系統連接的第一垂向運動機構以及位于所述第一垂向運動機構端部的第一吸盤。

作為優選，所述頂出機構包括：安裝在所述第一運動臺內的水平向運動機構、安裝在所述水平向運動機構上的吸附結構以及安裝在所述吸附結構上的頂針。

作為優選，所述翻轉手包括：翻轉電機、與所述控制系統連接的第二垂向運動機構和設在所述第二垂向運動機構一端的第二吸盤，其中，所述翻轉電機和所述第二垂向運動機構之間通過連接件固接。