[發明專利]芯片通用批鍵合裝置及方法

有效

• 申請號: 201610877683.8
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN107887294B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 郭聳;朱岳彬;陳飛彪;夏海
• 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: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/58
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及芯片鍵合領域，特別涉及一種芯片通用批鍵合裝置及方法。

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，如圖1所示，將載片1上的多個芯片2以載板5承載的方式批量鍵合到基底4上，多個芯片2在載板5上位置被精確放置并吸附，鍵合過程中芯片2與載板5間被牢固定位，芯片2與芯片2間距L被精確保持，因此單個芯片2的串行鍵合被多個芯片2的并行鍵合取代從而有效提高了設備產率。另外，由于電子產品朝著輕、薄和小型化的趨勢發展，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級封裝工藝相結合，能夠制作出封裝尺寸更小、性能更高的封裝形式。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芯片結構。目前市場上存在3種fan-out(擴散型)鍵合工藝，其中基于chip First的fan-out鍵合工藝是得到廣泛應用的主流工藝形式。如圖2a和2b所示，fan-out(擴散型)鍵合工藝主要有die-up(芯片上標記朝上)和die-down(芯片上標記朝下)兩種貼片方式，其中，die-up貼片方式芯片2中標記3不與基底4接觸，die-down貼片方式中，芯片2的標記3與基底4接觸。針對上述兩種貼片方式，需要采用不同的鍵合裝置進行鍵合，即鍵合裝置不能通用，增加了生產成本。

另一方面，鍵合技術能夠在不縮小線寬的情況下，在有限面積內進行最大程度的芯片疊加與整合，同時縮減SoC晶片封裝體積與線路傳導長度，進而提升晶片傳輸效率。芯片-晶圓鍵合技術(chip-to-wafer，C2W)相對于晶圓-晶圓鍵合技術(wafer-to-wafer，W2W)具有更高的良率和更低的產品成本。因此，C2W技術如何在保證高鍵合精度的同時具有更高的產率和是業界努力的目標。

發明內容

本發明提供一種芯片通用批鍵合裝置及方法，以解決上述技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種芯片通用批鍵合裝置，包括物料取放區和傳輸工作區，其中：

所述物料取放區包括用于提供芯片的藍膜片取放區和用于存放基底的基底取放區，所述藍膜片取放區和基底取放區分設于所述傳輸工作區的兩端；

所述傳輸工作區沿從所述藍膜片取放區至基底取放區的方向依次包括芯片拾取及分離區、芯片對準及精調區、以及芯片批鍵合區；

所述傳輸工作區內設有芯片載板傳輸裝置，所述芯片載板傳輸裝置貫穿所述傳輸工作區，在所述芯片拾取及分離區、芯片對準及精調區、以及芯片批鍵合區之間移動送料。

較佳地，所述芯片載板傳輸裝置包括第一運動臺、安裝于所述第一運動臺上的加壓裝置以及安裝于所述加壓裝置上的載板。

較佳地，所述芯片拾取及分離區內設有分離臺、翻轉手以及取放裝置，所述芯片對準及精調區內設有精調單元，所述芯片批鍵合區內設有承載臺。

較佳地，所述取放裝置包括支架，所述支架上安裝有可水平移動的移位裝置，所述移位裝置上安裝有可垂向移動的升降裝置，所述升降裝置上固定安裝有取放手。

較佳地，所述升降裝置上安裝有第一對準系統。

較佳地，所述精調單元包括第二運動臺、以及安裝于所述第二運動臺上的精調機械手和第二對準系統。

較佳地，所述承載臺上安裝有第三對準系統。

較佳地，所述移位裝置上安裝有多個升降裝置，每個所述升降裝置下方分別安裝有所述取放手。

較佳地，所述藍膜片取放區內設有載片臺和第一機械手，所述第一機械手拾取所述載片臺上的芯片移送至所述分離臺上。

較佳地，所述基底取放區內設有基片庫和第二機械手，所述第二機械手拾取所述承載臺上鍵合完成后的基底，并移送至所述基片庫。

較佳地，所述分離臺下方設有頂出機構，用于將放置于所述分離臺上的芯片頂起。

本發明還提供了一種芯片通用批鍵合方法，應用于如上所述的芯片通用批鍵合裝置中，包括如下步驟：

S1：將芯片傳輸并交接至所述藍膜片取放區，將基底傳輸并交接至所述基底取放區；

S2：多個芯片在所述芯片拾取及分離區內被拾取并利用芯片載板傳輸裝置同時傳遞至所述芯片對準及精調區進行位置精度調整；

S3：位置調整完成后，利用所述芯片載板傳輸裝置傳遞至所述芯片批鍵合區完成批量鍵合。