[發明專利]使用垂直腔表面發射激光器元件的倒裝芯片接合裝置

在審

• 申請號: 202110436159.8
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113555772A
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 高允成;安根植
• 申請（專利權）人: 普羅科技有限公司
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01L21/67
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 楊文娟;臧建明

本發明涉及一種使用垂直腔表面發射激光器元件的倒裝芯片接合裝置，更詳細來說涉及一種使用垂直腔表面發射激光器元件的倒裝芯片接合裝置，其使用從垂直腔表面發射激光器元件產生的紅外線激光將倒裝芯片形態的半導體芯片接合到基板。根據本發明的使用垂直腔表面發射激光器元件的倒裝芯片接合裝置具有可快速且迅速地控制激光光并以高的生產率與品質將半導體芯片接合到基板的效果。

技術領域

本發明涉及一種使用垂直腔表面發射激光器(vertical cavity surfaceemitting laser，VCSEL)元件的倒裝芯片(flip chip)接合裝置，更詳細來說涉及一種使用從垂直腔表面發射激光器元件產生的紅外線激光將倒裝芯片形態的半導體芯片接合到基板的使用垂直腔表面發射激光器元件的倒裝芯片接合裝置。

背景技術

電子制品小型化的同時，廣泛使用不使用引線接合(wire bonding)的倒裝芯片形態的半導體芯片。倒裝芯片形態的半導體芯片以如下方式安裝到基板：在半導體芯片的下表面形成焊料凸塊(solder bump)形態的多個電極，以接合到與形成在基板的焊料凸塊對應的位置。

如上所述，以倒裝芯片方式將半導體芯片安裝到基板的方法大致有回焊(reflow)方式與激光接合方式。回焊方式為如下方式：通過在將在焊料凸塊涂布有焊劑(flux)的半導體芯片配置在基板上的狀態下經由高溫的回焊而將半導體芯片接合到基板。與回焊方式相同地，激光接合方式為如下方式：通過在將在焊料凸塊涂布有焊劑的半導體芯片配置在基板上的狀態下對半導體芯片照射激光束而傳遞能量，從而瞬間使焊料凸塊熔化后凝固的同時將半導體芯片接合到基板。

最近，所使用的倒裝芯片形態的半導體芯片存在厚度變薄至數十微米以下的趨勢。如上所述，在半導體芯片薄的情況下，因半導體芯片自身的內部應力而半導體芯片微細地彎曲或翹曲(warped)的情況多。如上所述，在半導體芯片變形的情況下，會發生在半導體芯片的焊料凸塊中有與基板的對應的焊料凸塊以不接觸的狀態接合的情況。此種狀況導致半導體芯片接合工藝的不良。另外，在半導體芯片及基板的溫度上升以將半導體芯片接合到基板的情況下，會發生因材料內部材質的熱膨脹系數的差異而使半導體芯片或基板局部地彎曲或翹曲的現象。此種現象也導致半導體芯片接合工藝的不良。

回焊方式的問題在于：會使半導體芯片長時間暴露在高溫下而使半導體芯片彎曲，且需要花費時間來冷卻半導體芯片，從而降低了生產率。

激光接合方式使用激光光源產生裝置與均化器(Homogenizer)。如上所述的使用激光光源的方式由于在均化器中產生的激光的能級太高，因此使用復雜的光學系統來降低能級進行使用。另外，還需要復雜的光學系統以對照射面積以均勻的能量照射激光光。如上所述以往的激光光照射方式存在需要復雜的光學系統而使整體裝置的結構變復雜且使用不方便的問題。

發明內容

[發明所要解決的問題]

本發明是為了解決如上所述的問題而發明的，目的在于提供一種即使不使用復雜的光學系統也可使用激光光將倒裝芯片半導體芯片訊速且有效地接合到基板的使用垂直腔表面發射激光器元件的倒裝芯片接合裝置。

[解決問題的技術手段]

為了達成所述目的，本發明的使用垂直腔表面發射激光器元件的倒裝芯片接合裝置包括：基板放置單元，供基板放置，所述基板處于配置有用于接合到基板的上表面的多個半導體芯片的狀態；激光頭，包括多個垂直腔表面發射激光器陣列與頭本體，所述多個垂直腔表面發射激光器陣列包括發出紅外線激光的多個垂直腔表面發射激光器元件(VCSEL元件：Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔表面發射激光器元件)，以能夠對放置在所述基板放置單元的基板上的所述半導體芯片照射紅外線激光，從而將所述半導體芯片接合到所述基板，所述頭本體設置有所述多個垂直腔表面發射激光器陣列；頭移送單元，移送所述激光頭；以及控制部，控制所述激光頭與頭移送單元的動作。

[發明的效果]