[發明專利]用于激光輔助接合的管芯-束對準

在審

• 申請號: 202011276651.5
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN113410159A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: W·A·小布拉甘卡;K·O·金;T·K·李
• 申請（專利權）人: 新科金朋私人有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/68;H01L21/60
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張凌苗;呂傳奇

用于激光輔助接合的管芯?束對準。一種制造半導體器件的方法涉及以下步驟：在襯底之上設置第一半導體管芯以及在第一半導體管芯之上設置束均勻器。來自束均勻器的束撞擊第一半導體管芯。方法還包括以下步驟：確定以像素的數量為單位的束相對于第一半導體管芯的位置偏移，使用第一校準等式將像素的數量轉換成以毫米為單位的距離，以及將束均勻器移動以毫米為單位的所述距離以對準束和第一半導體管芯。

要求國內優先權

本申請要求2020年3月17日提交的第62/990,668號美國臨時申請的優先權的權益，該申請通過引用合并到本文中。

技術領域

本發明一般地涉及半導體器件，并且更特別地涉及一種針對激光輔助接合（laser-assisted bonding）對準激光束和半導體管芯的方法及其設備。

背景技術

半導體器件通常在現代電子產品中找到。半導體器件執行各種各樣的功能，諸如信號處理、高速計算、傳輸和接收電磁信號、控制電子設備、將太陽光轉換成電力以及為電視顯示器創建可視圖像。半導體器件在通信、功率轉換、網絡、計算機、娛樂和消費者產品的領域中找到。半導體器件還在軍事應用、航空、汽車、工業控制器和辦公室設備中找到。

半導體制造的一個目標是生產更小的半導體器件。更小的器件通常消耗更少的功率，具有更高的性能，并且可以更高效地生產。此外，更小的半導體器件具有更小的占用面積（footprint），這對于更小的最終產品而言是期望的。通過導致具有更小、更高密度的有源和無源部件的半導體管芯的前端過程中的改進可以實現更小的半導體管芯大小。后端過程可以通過電互連和封裝材料中的改進而導致具有更小占用面積的半導體器件封裝。

制造過程的許多方面變得有問題并且當半導體器件的大小減小時必須加以改進或替換。通常通過與襯底的接觸焊盤接觸地設置半導體管芯的焊料凸塊而將半導體管芯安裝到襯底上。在爐中加熱配件以使焊料凸塊回流，并且從而將半導體管芯附著到襯底。

由于半導體管芯連同伴隨的互連結構被制造得更小和更薄，所以回流爐過程的影響正在更多地損害電部件。作為改進的解決方案，已經采用了激光輔助接合（LAB）。LAB使用激光將能量直接施加到正被安裝的管芯的后側，該能量被轉換成熱能以使管芯的前側上的焊料凸塊回流。LAB提供比回流爐更局部化的熱量，并能夠以更短的周期時間使凸塊回流。結果是LAB可以用于將管芯安裝到襯底，具有損害薄管芯和互連層的降低的可能性。

LAB的一個重要方面是半導體管芯和激光束擊中的區域之間的對準，稱為管芯-束對準。失準可以導致焊料凸塊的僅一部分的回流或將熱能施加到不是預期的襯底的一部分。在現有技術中，管芯-束對準通常由目視檢查對準的人類技術人員目視確認。然而，人類視覺對準容易受到人為錯誤的影響，取決于操作者關于是否實現對準的“感覺”，并且缺乏用于定量評估的定義的度量。因此，存在針對用于激光輔助接合的改進的管芯-束對準方法的需要。

附圖說明

圖1a-1c示出了具有通過切道（saw street）分離的多個半導體管芯的半導體晶片；

圖2a-2f示出了激光輔助接合設備；

圖3a-3c示出了用于將激光束均勻器（homogenizer）與被接合的管芯粗對準的視覺對準過程；

圖4a-4c示出了在初始視覺對準過程之后剩余的管芯-束失準；

圖5a-5e示出了用于X-Y位置的隨后的精細管芯-束對準的校準等式的生成；

圖6a和6b示出了用于旋轉角的隨后的精細管芯-束對準的校準等式的生成；

圖7a-7e示出了用于精細管芯-束對準的校準等式的使用；

圖8a-8c示出了在激光輔助接合之后的半導體封裝的完成；以及

圖9示出了具有激光輔助接合的器件的電子器件。

具體實施方式