[發明專利]用于半導體器件接合的對準載具、對準系統及方法

在審

• 申請號: 202010214570.6
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111755420A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 森·阿姆蘭
• 申請（專利權）人: PYXISCF私人有限公司
• 主分類號: H01L23/544
• 分類號: H01L23/544;H01L21/68;H01L21/50
• 代理公司: 北京金咨知識產權代理有限公司 11612
• 代理人: 宋教花

本申請公開了一種用于半導體器件接合的對準載具、對準系統及方法，涉及具有高精度和高可擴展性的面板級封裝(PLP)。PLP采用具有低膨脹系數的對準載具，該對準載具被構造有具有局部半導體器件對準標記的半導體器件區域。例如，為每個半導體器件附接區域設置局部半導體器件對準標記。取決于面板的尺寸，可以將其分割成多個塊，每個塊具有含有局部半導體器件對準標記的半導體器件區域。另外，塊包括被構造用于附接對準半導體器件的對準半導體器件區域。由于局部半導體器件對準標記和對準半導體器件，減少了線性和非線性位置誤差。使用局部半導體器件對準標記和對準半導體器件可以提高產量以及縮放比例，從而提高生產率并降低總成本。

技術領域

本公開涉及器件的封裝。特別地，本公開涉及對準載具(alignment carrier)和具有相機模塊的對準系統，該相機模塊被構造用于將對準載具上的半導體器件(例如硅片，裸片(die)，被動件，金屬件等)對準以便半導體器件接合。

背景技術

近年來，器件的面板級封裝(PLP)受到極大關注。這是由于與常規晶圓級或基板級封裝技術相比，可以并行封裝的半導體器件的量更多。PLP涉及在用于半導體器件接合的大型載具上附接各個半導體器件。例如，裸片以裸片的行和列的矩陣形式布置在載具上。根據面板尺寸，面板可以容納比晶圓上明顯更多的裸片，例如，比晶圓多3倍至5倍或更多的裸片。這增加了封裝產量并降低了成本。

PLP中的重要考慮因素是在目標位置處接合之前將半導體器件精確定位在面板上。常規地，基于面板上的全局參考標記來計算接合位置，并且通過接合頭的精確機械運動將各半導體器件放置在預定位置。

然而，常規的PLP技術受限于在載具上具有定位誤差。定位誤差可能由于諸如幾何相關問題(例如，直線度、線性度和正交性)、溫度問題(例如，標度的膨脹、滑動和變形)和振動問題(例如，長距離的高速運動可能導致停止位置錯誤)之類的各種原因而發生。此外，在重構或重組處理期間，載具和面板(封膠的半導體器件)經歷膨脹和收縮的熱循環。由于載具的重復使用，可能會經歷額外的熱循環。

面板變形導致幾何形狀或尺寸不同于原始設計，半導體器件位置是基于原始設計計算的。經歷的熱循環越多，變形越大。隨著面板尺寸增加，變形問題進一步惡化。變形會導致面板上的半導體器件從原始計算位置的移位。半導體器件的移位對接合工藝的產量產生負面影響，從而增加了成本。變形越大，移位越大。移位越大，對產量和成本的負面影響就越大。由于移位誤差，后續處理需要大量的誤差緩解措施，以更準確地構造電路。

根據前面的討論，期望在整個接合處理中向PLP提供高精度，以提高產量并改善可擴展性。

發明內容

本公開的實施方式總體上涉及器件。特別地，本公開涉及使用對準載具的半導體器件接合。對準載具可用于單裸片封裝或多裸片封裝的裸片接合，諸如多芯片模塊(MCM)。通過具有相機或對準模塊的半導體器件接合工具來促進半導體器件接合，該相機或對準模塊被構造為將用于接合的半導體器件在對準載具上對準。

在一個實施方式中，一種器件包括用于半導體器件接合的對準載具，該對準載具包括平面載具和在平面載具上限定的半導體器件接合區域。平面載具的每個半導體器件接合區域包括用于半導體器件接合的局部對準標記。

在一個實施方式中，一種用于半導體器件接合器的對準系統包括集成的相機模塊，該集成的相機模塊被構造為在垂直方向向下觀察，以當具有帶局部對準標記的半導體器件接合區域的對準載具被安裝在所述半導體器件接合器的基座組件上時，檢測所述對準載具的要進行半導體器件接合的半導體器件接合區域的局部對準標記。所述集成的相機模塊還被構造為在垂直方向向上觀察，以觀察當被附接到所述半導體器件接合器的用于半導體器件接合的接合頭時的半導體器件的底面。所述系統還包括用于接收來自相機模塊的輸入的對準控制器，所述對準控制器被構造為基于來自所述相機模塊的輸入來將當被附接到所述接合頭時的半導體器件與要進行半導體器件接合的半導體器件接合區域對準，以便半導體器件接合。