專利名稱：用于焊料凸塊模具填充的真空轉(zhuǎn)移的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在制造或封裝微電子元件(例如，半導(dǎo)體晶片和芯片)時(shí)使用的工具和工藝，并且更具體地涉及諸如用于以焊料填充模具的接合金屬注入工具以及用于在微電子元件上形成凸塊的工藝。
背景技術(shù)：
“倒裝芯片封裝”是指一種將諸如半導(dǎo)體芯片的微電子元件面朝下安置在芯片載體上并將芯片表面上的觸點(diǎn)接合至芯片載體的觸點(diǎn)的技術(shù)。在典型工藝中，焊料凸塊被形成在半導(dǎo)體芯片的觸點(diǎn)上，而芯片仍然以晶片的形式在切割道處連接在一起。這樣的工藝可以被稱作“晶片凸塊形成”。注入成型焊接(Injection Molding Soldering, IMS)是一種研發(fā)用于解決與現(xiàn)有晶片凸塊形成技術(shù)相關(guān)聯(lián)的成本質(zhì)量比問(wèn)題的技術(shù)。應(yīng)用于晶片凸塊的IMS已經(jīng)被國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司稱為“C4NP” (受控塌陷芯片連接新工藝)。C4NP包括接合金屬注入工具1，其利用填充頭20填充模具10(圖1)的主表面12上特別設(shè)計(jì)的凹坑或“型腔(cavity)，，14，填充頭20具有包含熔融焊料24的腔室 (chamber) 22以及用于噴射焊料的噴嘴26。模具10可以是疊加在根據(jù)其熱導(dǎo)率選擇的熱板50上的可移除“模具板”。模具板10通常無(wú)法由焊料浸潤(rùn)并且可以由諸如緣于其允許光學(xué)檢驗(yàn)的透明度及其類似于硅的熱性質(zhì)而選擇的硼硅玻璃之類的材料構(gòu)成。填充頭具有噴嘴26，熔融焊料由此被噴入模具的型腔內(nèi)。例如，腔室內(nèi)的氣壓能夠迫使熔融焊料經(jīng)過(guò)噴嘴向外噴出。在填充型腔時(shí)，支撐模具板的熱板50通常被保持在低于焊料熔化溫度的溫度下，從而保持模具板型腔內(nèi)的焊料低于熔化溫度。在填充頭20已經(jīng)完成對(duì)特定模具板的填充之后，它就被移動(dòng)到供其暫時(shí)停留的 “駐留空間” 30上，并且在腔室和噴嘴中存有熔融焊料。駐留空間的表面32可以略高出模具板的主表面12 (例如0. 2到1. 5毫米)。在駐留空間已經(jīng)準(zhǔn)備就緒讓填充頭20從駐留空間移動(dòng)到模具板時(shí)，或者在將填充頭從模具板移動(dòng)到另一個(gè)駐留空間(未示出)上時(shí)，駐留空間的邊緣面36和模具板的相鄰的邊緣面16之間通常留有小于1毫米的間隙34。模具板和駐留空間可以在焊料頭已從模具板移動(dòng)到駐留空間上之后彼此分離。當(dāng)填充頭如圖1中所示停留在駐留空間上時(shí)，焊料被密封件23約束在填充頭的表面28和駐留空間的對(duì)面表面32之間的空間內(nèi)。類似地，當(dāng)填充頭如圖2中所示被用于填充型腔時(shí)，焊料被約束在填充頭表面和模具板的主表面12之間。當(dāng)填充頭在駐留空間和模具板之間移動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一種困難?？缭介g隙的轉(zhuǎn)移可能會(huì)導(dǎo)致焊料從噴嘴26脫出或者由此搖晃松動(dòng)，從而在駐留空間和模具板之間的間隙處留下焊料塊40(圖2)或者在模具板的主表面12上留下焊料的條痕42。這樣的構(gòu)成潛在缺陷來(lái)源的塊和條痕必須從模具板和駐留空間中清除。這就會(huì)影響到填模操作的生產(chǎn)能力和質(zhì)量。另一個(gè)問(wèn)題是焊料會(huì)在其熔化且暴露給氧氣時(shí)被氧化。氧化的焊料如果被允許進(jìn)入型腔就能夠?qū)е掠稍摵噶蠘?gòu)成的凸塊機(jī)械地變脆并且最終能夠增加芯片和芯片載體之間的焊料凸塊連接的電阻。在填充頭移動(dòng)到模具板上時(shí)離開(kāi)噴嘴的焊料40、42能夠被氧化并造成這些潛在的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種接合金屬注入工具。這樣的工具可以包括填充頭，填充頭具有用于容納熔融接合金屬和氣體的密封腔室，以及用于引導(dǎo)熔融接合金屬流入模具的主表面內(nèi)的型腔中的噴嘴。壓力控制設(shè)備能夠可控地向腔室內(nèi)施加壓力以將接合金屬?gòu)膰娮靽娙胄颓粌?nèi)。壓力控制設(shè)備還可以可控地降低腔室內(nèi)的壓力以阻止從噴嘴中噴
出接合金屬ο根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面可以提供一種接合金屬注入工具，其包括填充頭，填充頭具有用于容納熔融接合金屬的腔室以及可以與模具的主表面并列的用于引導(dǎo)熔融接合金屬流入主表面內(nèi)的型腔中的噴嘴開(kāi)口。駐留空間可以具有供填充頭可密封接觸的駐留面以及從駐留面伸出的邊緣面。邊緣面的某些部分可以與模具的相鄰的邊緣面間隔開(kāi)以界定出間隙。填充頭在噴嘴開(kāi)口與主表面或其中的至少一個(gè)型腔并列的第一位置以及噴嘴開(kāi)口與駐留面并列的第二位置之間可以是可移動(dòng)的。在這樣的情況下，接合金屬注入工具可以進(jìn)一步包括第二噴嘴以及可操作用于當(dāng)噴嘴開(kāi)口在駐留面和模具主表面之間或者在模具主表面和駐留面之間移動(dòng)時(shí)自動(dòng)引導(dǎo)氣流通過(guò)第二噴嘴流往間隙的控制裝置。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種用于在微電子元件上形成接合金屬凸塊的方法。在這樣的方法中，可以在包含熔融接合金屬的腔室內(nèi)施加壓力以將熔融接合金屬?gòu)膰娮靽娙肽＞叩闹鞅砻鎯?nèi)的型腔中。在另一時(shí)刻，可以將包含熔融接合金屬的腔室內(nèi)的壓力降低至低于填充型腔時(shí)所用的壓力的水平。壓力可以降低至低于大氣壓水平的水平，也就是相對(duì)于外界大氣壓力來(lái)說(shuō)是負(fù)壓。降低壓力能夠在除了噴嘴向型腔提供接合金屬以外的時(shí)刻阻止從噴嘴中噴出接合金屬。在填充了模具內(nèi)的型腔之后，其中的接合金屬就能與微電子元件(例如，晶片或者一個(gè)或多個(gè)芯片)的可浸潤(rùn)元件(例如觸點(diǎn))相連，然后即可移除模具，留下含有與可浸潤(rùn)元件相連的接合金屬的凸塊。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種用于在微電子元件上形成接合金屬凸塊的方法。在這樣的方法中，具有用于容納熔融接合金屬的腔室的填充頭中的噴嘴開(kāi)口可以與模具的主表面并列并且可以引導(dǎo)熔融接合金屬流入模具的主表面內(nèi)的型腔中。噴嘴開(kāi)口隨后可以移動(dòng)到與和主表面相鄰的駐留面并列的位置，其中這樣的移動(dòng)可以橫跨駐留空間和模具主表面之間的邊緣面之間的間隙。在移動(dòng)噴嘴的同時(shí)，可以在噴嘴開(kāi)口于主表面和駐留面之間移動(dòng)時(shí)自動(dòng)引導(dǎo)非氧化性氣體通過(guò)第二噴嘴流往間隙。然后，一旦模具型腔已被填滿，模具型腔內(nèi)的接合金屬即可與微電子元件的例如觸點(diǎn)的可浸潤(rùn)元件相連。在移除模具時(shí)，凸塊就能保留在微電子元件上，凸塊與微電子元件中的可浸潤(rùn)元件或觸點(diǎn)相連。


圖1是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的包括接合金屬注入工具的裝置的截面圖，其中工具駐留在駐留位。圖2是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的包括接合金屬注入工具的裝置的截面圖，其中工具已經(jīng)從駐留位移動(dòng)到模具板上用于填充型腔。圖3是示出了根據(jù)本文中的實(shí)施例的包括接合金屬注入工具的裝置的截面圖，其中工具駐留在駐留位。圖4是示出了根據(jù)本文中的實(shí)施例的包括接合金屬注入工具的裝置的截面圖，其中工具已經(jīng)從駐留位移動(dòng)到模具板上用于填充型腔。圖5是進(jìn)一步示出了其中接合金屬注入工具能夠從第一駐留面移動(dòng)到模具板表面上并進(jìn)而移動(dòng)到第二駐留面上的裝置的截面圖。圖6是示出了根據(jù)本文中的實(shí)施例的能夠在晶片水平同時(shí)向晶片施加接合金屬凸塊的該晶片的俯視圖。圖7是示出了根據(jù)本文中的實(shí)施例的晶片凸塊形成方法中的各個(gè)步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在介紹根據(jù)本文中的一個(gè)實(shí)施例的接合金屬注入工具101 (圖3)。注入工具101 可以在用于填充與以上相對(duì)于圖1和圖2介紹的模具板相類似的模具板內(nèi)的型腔的裝置中使用。駐留空間32和注入工具除了如下指出的差異之外均可類似于上述的注入工具。在一個(gè)示例中，駐留空間可以由各種材料制成。在一個(gè)示例中，可以選擇鉬板用作駐留空間， 原因在于它的熱膨脹系數(shù)(“CTE”)最小和相對(duì)于焊料的不浸潤(rùn)特性。參照?qǐng)D3，注入工具101的填充頭120包含密封腔室122，在其中可以設(shè)置熔融接合金屬124和氣體126。通常，接合金屬是錫或者至少包括錫的焊料或共晶合金，例如從由錫-銀、錫-銀-鈷、錫-銀-鋅、錫-銀-鉍、錫-銅-鋅和錫-銀-銅等構(gòu)成的組中選出的焊料。焊料可以具有其他成分，諸如包括銦、鉛或其組合的成分或者甚至是取決于封裝要求的其他成分。如圖3中所示，填充頭具有在填充頭的表面28和駐留面32之間被壓縮的密封件23。密封件23在表面28、32之間圈出圍繞噴嘴26的容積。注入工具可以包括壓力控制器160，壓力控制器160可以包括歧管162和泵(未示出)并且可以被連接至加壓氣體源(未示出)。壓力控制器160可以包括閥(未示出)，其用于控制歧管162和腔室122之間通過(guò)管路164的氣體流。參照?qǐng)D4，當(dāng)填充頭在填充模具內(nèi)的型腔時(shí)，壓力控制器可以在正壓下從歧管向腔室122供應(yīng)氣體126以迫使焊料124從腔室通過(guò)噴嘴26并進(jìn)入模具板10的型腔14內(nèi)。模具板10通常是焊料不可浸潤(rùn)的并且可以由諸如緣于其允許光學(xué)檢驗(yàn)的透明度及其類似于硅的熱性質(zhì)而選擇的硼硅玻璃之類的材料構(gòu)成。氣體126可以是惰性氣體或者不會(huì)氧化焊料的其他氣體。這樣就能有助于避免焊料在腔室122 (圖3)內(nèi)氧化或者可以有助于避免在其他位置一諸如駐留面32 (圖3)或模具板表面12——上的焊料氧化。在一個(gè)實(shí)施例中，氣體可以是氮?dú)?N2)。除了加壓腔室122內(nèi)的氣體以外，壓力控制器160還可以在另一種模式下操作來(lái)降低腔室122內(nèi)的氣體壓力，也就是將壓力降低至阻止焊料通過(guò)噴嘴26離開(kāi)的水平。在一個(gè)示例中，壓力控制器可以對(duì)腔室122抽真空，也就是將氣體壓力降低至低于大氣壓的壓力(即負(fù)壓)。如本文中所用，對(duì)腔室“抽真空”是指將腔室內(nèi)的壓力降低至低于大氣壓的水平，也就是相對(duì)于外界大氣壓力來(lái)說(shuō)是負(fù)壓。這種用法應(yīng)該始終適用于本公開(kāi)，即使腔室內(nèi)的實(shí)際壓力水平可能充分高以及即使壓力水平并不是符合嚴(yán)格科學(xué)應(yīng)用的真空也是如此。 在這樣的情況下，腔室內(nèi)的負(fù)壓就允許噴嘴開(kāi)口 27處的大氣壓迫使焊料沿朝著腔室122的方向向上。圖3示出了當(dāng)填充頭駐留在駐留面32上時(shí)的操作。也就是說(shuō)，填充頭表面28與駐留空間30的表面32并列，即為面對(duì)關(guān)系，其中填充頭表面28通過(guò)密封件23密封到駐留面32。具體地，壓力控制器160可以操作泵(未示出)以沿方向142通過(guò)管路126從腔室 122中抽出氣體。在這樣的時(shí)刻，腔室122內(nèi)在焊料124的水平以上的壓力可以降低并且可以降低為負(fù)壓。壓力控制器160可以將壓力降低到足以阻止焊料離開(kāi)噴嘴26。降低后的壓力即可足以避免焊料離開(kāi)噴嘴并且可以具有足夠的力將焊料在噴嘴中向內(nèi)吸并且遠(yuǎn)離填充頭表面28。用這種方式，降低后的壓力即可阻止或避免焊料在除了需要噴射的型腔以外的其他位置噴射到駐留空間的表面或模具板表面上。因此，在填充頭從駐留空間30移動(dòng)到模具板10上時(shí)，如圖4中所示，通過(guò)降低腔室內(nèi)的壓力而在焊料124上造成的向上的力就能阻止焊料124離開(kāi)噴嘴26的開(kāi)口 27，并且甚至可以將焊料向內(nèi)吸以沿噴嘴向上并遠(yuǎn)離表面28。如圖3中進(jìn)一步所示，填充頭可以包括耦合至填充頭表面28內(nèi)的入口 168的管路 132。入口 168開(kāi)在填充頭表面28以及與填充頭表面28并列的駐留面32或模具板表面12 之間的密封件23、23A內(nèi)圈出的容積中。也就是說(shuō)，入口 168在填充頭駐留時(shí)與駐留面相鄰地被密封。入口 168在填充頭用于填充模具板型腔時(shí)與模具板表面12相鄰地被密封。從入口 168開(kāi)始延伸的管路132能夠通過(guò)管路166被耦合至歧管163。當(dāng)填充頭被用于填充模具板時(shí)，壓力控制器可以激活泵(未示出)以將氣體從管路132吸入歧管162內(nèi)并降低由密封件23、23A圈出的容積內(nèi)的壓力。入口 168在填充頭120沿模具板表面12的移動(dòng)方向140上位于噴嘴26之前。參照?qǐng)D4，當(dāng)填充頭沿該方向移動(dòng)并且入口 168在模具板表面12內(nèi)的型腔14A上方經(jīng)過(guò)時(shí)，入口 168能夠在噴嘴26抵達(dá)以填充型腔14A之前排空型腔中存留的氣體或材料。再次參照?qǐng)D3，歧管163可以進(jìn)一步包括在表面128上的方向朝向并列表面的出口 170。這樣的出口 170可以被用于朝向并列的駐留面或模具板表面向下引導(dǎo)氣體射流。因此，出口 170即可被用于引導(dǎo)氣體(諸如非氧化性氣體，例如氮?dú)饣蚨栊詺怏w)流向并列表面。在一個(gè)示例中，歧管163可以由壓力控制器160自動(dòng)操作。如圖3中進(jìn)一步所示，接合金屬注入工具101可以進(jìn)一步包括不由填充頭120承載的用于將氣體154引入模具板和駐留面32的邊緣面16、36之間的間隙34內(nèi)的歧管150、 管路152和噴嘴156。如圖4所示，這些元件可以在填充頭120從與駐留面32并列的駐留位置移動(dòng)到與模具板表面12并列的工作位置時(shí)被激活。氣體可以是非氧化性氣體，也就是惰性氣體或者通常不會(huì)與焊料反應(yīng)從而形成氧化物的其他氣體。例如，氣體可以是氮?dú)狻娮?56可以引導(dǎo)氣體流向間隙34或流入間隙內(nèi)。用這種方式，即可在填充頭120經(jīng)過(guò)間隙 34移動(dòng)到模具板表面12上時(shí)清除間隙34內(nèi)能夠氧化由填充頭120攜帶的焊料的空氣。圖5進(jìn)一步示出了包括第二駐留空間130的裝置，第二駐留空間130被設(shè)置成與模具板的與上述駐留空間30相對(duì)的邊緣116相鄰。通常，在模具板內(nèi)的型腔被填充之后，填充頭120即可沿方向140移動(dòng)離開(kāi)模具板表面12來(lái)到第二駐留空間130上。在此時(shí)，壓力控制器可以降低腔室122內(nèi)的壓力以阻止或避免焊料沉積到模具板12、第二駐留空間130 的表面132上或者沉積到除了型腔內(nèi)以外的其他地方。壓力可以被降低為負(fù)壓。另外，類似于上述噴嘴156 (圖3)的另一個(gè)噴嘴和附屬裝置可以被用于在填充頭120移動(dòng)離開(kāi)模具板表面12來(lái)到第二駐留面132上時(shí)清除間隙134中的空氣?，F(xiàn)在參照?qǐng)D6和圖7來(lái)介紹一種在微電子元件上形成接合金屬凸塊(例如焊料凸塊)的方法。諸如晶片200(圖6)的微電子元件可以包括多個(gè)獨(dú)立的微電子元件，諸如在切割道204處連接在一起的半導(dǎo)體芯片202。晶片通常具有300毫米的直徑，但是也可以使用其他的尺寸。半導(dǎo)體芯片具有在晶片的觸點(diǎn)承載面上露出的觸點(diǎn)206，這樣的觸點(diǎn)承載面通常是晶片的“正”面。一種方法可以被用于在晶片中每一個(gè)半導(dǎo)體芯片202的觸點(diǎn)上同時(shí)形成焊料凸塊。參照?qǐng)D7，在這種方法的步驟302，諸如上述(圖3-4)的接合金屬注入工具101可以被用于將焊料注入模具板12的型腔內(nèi)，模具板12具有與晶片200大致相等或更大的直徑。模具板12可以具有與晶片上的芯片觸點(diǎn)的數(shù)量和布局相匹配的型腔。填充頭120從駐留面32上的駐留位置開(kāi)始移動(dòng)(圖3)。為了填充型腔，填充頭 120 ( “逐步地”)移動(dòng)離開(kāi)駐留面32來(lái)到模具板12上。在填充頭位于駐留面32上時(shí)并且在噴嘴26橫跨間隙34來(lái)到模具板表面上時(shí)，壓力控制器降低焊料腔室122內(nèi)的壓力以阻止噴嘴開(kāi)口 27處存留的焊料脫離來(lái)到駐留面32上、間隙34內(nèi)或模具板表面12上。用這樣的方式，壓力控制器就能夠幫助避免焊料塊或條痕沉積到模具板表面、駐留面或間隙上。 而且在填充頭120 (并且特別是噴嘴26)移動(dòng)到模具板表面12上時(shí)，歧管150可以將非氧化性氣體，諸如氮?dú)饣蚨栊詺怏w，的射流引導(dǎo)至間隙或者進(jìn)入間隙34內(nèi)。該動(dòng)作有助于在焊料噴嘴26橫跨間隙時(shí)避免焊料在噴嘴開(kāi)口 27處氧化，并且有助于避免可能仍然會(huì)在此時(shí)脫離的任何熔融焊料被氧化。隨后，一旦填充頭120已經(jīng)移動(dòng)到模具板表面上(圖4)，那就可以開(kāi)始填充模具板型腔。在填充頭填充模具板型腔時(shí)，壓力控制器160就加壓氣體，也就是將腔室122內(nèi)的氣體壓力升高到填充頭120駐留時(shí)腔室122中保持的降低后的壓力以上。升高后的壓力促使焊料通過(guò)噴嘴26噴入模具的型腔內(nèi)。通常，在填充模具型腔時(shí)不需要來(lái)自歧管150的非氧化性氣體的射流，并且因此在此時(shí)可以停止該射流。但是，射流在這樣的操作期間也可以繼續(xù)，原因是它可能有助于將非氧化性氣體擴(kuò)散到正在填充的模具型腔所處位置的鄰近區(qū)域內(nèi)。一旦填充頭120已經(jīng)完成了型腔的填充，它就被移動(dòng)到第二駐留面132上(圖5)。 在這樣的移動(dòng)之前或期間，壓力控制器可以再次從加壓焊料腔室內(nèi)的氣體切換為降低其中的壓力。再次地，降低腔室內(nèi)的壓力有助于在噴嘴26橫跨(也就是移動(dòng)經(jīng)過(guò))模具板12 和第二駐留面132之間的間隙134時(shí)避免焊料脫離。同樣是在此時(shí)，另一股非氧化性氣體射流可以被引導(dǎo)至該間隙或進(jìn)入該間隙134內(nèi)以幫助避免焊料在填充頭(并且特別是其噴嘴26)移動(dòng)到第二駐留面上期間被氧化。在填充頭移動(dòng)到第二駐留面132上之后，可以通過(guò)降低與模具板耦合的熱板溫度來(lái)降低模具板的溫度。模具板隨后即可從加工工具上移走并被儲(chǔ)存(步驟304)，直到需要并且準(zhǔn)備好將其中的焊料附著至晶片為止。隨后，如步驟306所示，晶片200 (圖6)和已填充的模具板12可以被插入夾具內(nèi)并在夾具內(nèi)對(duì)齊以用于連接。晶片、已填充的模具板和夾具隨后即可(例如在熔爐內(nèi))一起被加熱，直到凸塊達(dá)到熔化溫度為止。在此時(shí)(步驟 308)，凸塊可能需要圓化，例如球形的形狀，這種形狀能夠促使凸塊浸潤(rùn)芯片的觸點(diǎn)206并粘附于此。在降低熔爐溫度后，凸塊仍然保持附著至芯片觸點(diǎn)而不是模具板。凸塊通常是以球形的形狀固化，但是其他的形狀也是可能的。模具板隨后即可從夾具移除并進(jìn)行清理， 以供在另一個(gè)晶片上形成凸塊時(shí)再次重復(fù)使用。 盡管已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例介紹了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解在不背離本發(fā)明的僅由下附權(quán)利要求限定的正確保護(hù)范圍和實(shí)質(zhì)的情況下可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種修改和完善。
權(quán)利要求
1.一種接合金屬注入工具，包括填充頭，具有用于容納熔融接合金屬和氣體的密封腔室，以及用于引導(dǎo)熔融接合金屬流入模具的主表面內(nèi)的型腔中的噴嘴；以及壓力控制設(shè)備，可操作用于將腔室內(nèi)的壓力可控地改變?yōu)榈谝凰揭詫⒔雍辖饘購(gòu)膰娮靽娙胄颓粌?nèi)，以及將腔室內(nèi)的壓力可控地改變?yōu)榈诙揭栽趬毫μ幱诘诙綍r(shí)阻止從噴嘴中噴出接合金屬。
2.如權(quán)利要求1所述的接合金屬注入工具，其中壓力控制設(shè)備可操作用于將腔室內(nèi)的壓力降低至負(fù)壓水平以在腔室壓力處于負(fù)壓水平時(shí)阻止接合金屬離開(kāi)噴嘴。
3.如權(quán)利要求1所述的接合金屬注入工具，其中壓力控制設(shè)備可操作用于在降低腔室內(nèi)的壓力時(shí)阻止將接合金屬噴射到除型腔之外的表面上。
4.如權(quán)利要求1所述的接合金屬注入工具，其中壓力控制設(shè)備可操作用于在噴嘴的開(kāi)口與主表面或型腔中的至少一個(gè)并列時(shí)從噴嘴中噴出接合金屬以及在噴嘴的開(kāi)口未與主表面或型腔中的至少一個(gè)并列時(shí)阻止噴射接合金屬。
5.如權(quán)利要求1所述的接合金屬注入工具，其中在壓力控制設(shè)備降低腔室內(nèi)的壓力時(shí)，存留在噴嘴的開(kāi)口處靠近模具的接合金屬被向內(nèi)吸入噴嘴中。
6.如權(quán)利要求1所述的接合金屬注入工具，其中填充頭具有與模具并列并且由其密封的表面，填充頭進(jìn)一步包括在并列表面上的用于排空模具型腔中的至少一個(gè)的孔，其中所述孔沿噴嘴開(kāi)口跨主表面移動(dòng)的方向位于噴嘴開(kāi)口之前，從而允許在將接合金屬噴入至少一個(gè)模具型腔內(nèi)之前先排空所述至少一個(gè)模具型腔。
7.如權(quán)利要求1所述的接合金屬注入工具，進(jìn)一步包括具有供填充頭可密封地接觸的駐留面的駐留空間，其中填充頭能夠從噴嘴開(kāi)口與型腔中的至少一個(gè)或主表面并列的第一位置以及噴嘴開(kāi)口與駐留面并列的第二位置移動(dòng)，其中壓力控制設(shè)備可操作用于在將噴嘴開(kāi)口從主表面移除到駐留面時(shí)降低腔室內(nèi)的壓力。
8.如權(quán)利要求7所述的接合金屬注入工具，其中駐留空間具有從駐留面伸出的邊緣面，邊緣面的至少一部分與模具的相鄰的邊緣面間隔開(kāi)以界定出間隙，其中壓力控制設(shè)備可操作用于在將填充頭從模具型腔移走送往駐留空間時(shí)降低壓力。
9.如權(quán)利要求8所述的接合金屬注入工具，進(jìn)一步包括第二噴嘴，用于引導(dǎo)第二氣體流往模具和駐留空間之間的間隙。
10.如權(quán)利要求9所述的接合金屬注入工具，其中第二噴嘴適于將第二氣體引入間隙內(nèi)。
11.如權(quán)利要求10所述的接合金屬注入工具，其中噴嘴適于噴射不會(huì)氧化接合金屬的第二氣體。
12.如權(quán)利要求9所述的接合金屬注入工具，其中壓力控制設(shè)備進(jìn)一步可操作用于只要噴嘴開(kāi)口移動(dòng)到與駐留空間并列的位置就促使第二氣體流動(dòng)，并且只要噴嘴開(kāi)口移動(dòng)到與主表面或其中的至少一個(gè)型腔中的至少一個(gè)并列的位置就使第二氣體停止流動(dòng)。
13.如權(quán)利要求1所述的接合金屬注入工具，其中接合金屬包括錫。
14.如權(quán)利要求13所述的接合金屬注入工具，其中接合金屬包括從由錫-銀、 錫-銀-鈷、錫-銀-鋅、錫-銀-鉍、錫-銅-鋅、錫-銀-銅構(gòu)成的組中選出的至少一種錫合金。
15.一種接合金屬注入工具，包括填充頭，具有用于容納熔融接合金屬的腔室，以及能夠與模具的主表面并列的用于引導(dǎo)熔融接合金屬流入主表面內(nèi)的型腔中的噴嘴開(kāi)口 ；駐留空間，具有供填充頭可密封地接觸的駐留面以及從駐留面伸出的邊緣面，至少一部分邊緣面與模具的相鄰的邊緣面間隔開(kāi)以界定出間隙，其中填充頭能夠在噴嘴開(kāi)口與主表面或其中的至少一個(gè)型腔并列的第一位置以及噴嘴開(kāi)口與駐留面并列的第二位置之間移動(dòng)，接合金屬注入工具進(jìn)一步包括第二噴嘴以及可操作用于當(dāng)噴嘴開(kāi)口在主表面和駐留面之間移動(dòng)時(shí)自動(dòng)引導(dǎo)氣流通過(guò)第二噴嘴流往間隙的控制裝置。
16.如權(quán)利要求15所述的接合金屬注入工具，其中第二噴嘴適于將第二氣體引入間隙內(nèi)。
17.如權(quán)利要求16所述的接合金屬注入工具，其中噴嘴適于噴射不會(huì)氧化接合金屬的第二氣體。
18.一種用于在微電子元件上形成接合金屬凸塊的方法，包括a)改變?nèi)菁{熔融接合金屬的腔室內(nèi)的壓力以將熔融接合金屬?gòu)膰娮靽娙肽＞叩闹鞅砻鎯?nèi)的型腔中；b)除非噴嘴正在向型腔提供接合金屬，否則就降低容納熔融接合金屬的腔室內(nèi)的壓力以阻止從噴嘴中噴出接合金屬；以及c)將模具的型腔內(nèi)的接合金屬與微電子元件中的可浸潤(rùn)元件相連并移除模具，留下包含與可浸潤(rùn)元件相連的接合金屬的凸塊。
19.如權(quán)利要求18所述的形成接合金屬凸塊的方法，其中接合金屬包括錫或者從由錫-銀、錫-銀-鈷、錫-銀-鋅、錫_銀-鉍、錫-銅-鋅、錫-銀-銅構(gòu)成的組中選出的錫合金中的至少一種。
20.如權(quán)利要求18所述的形成接合金屬凸塊的方法，其中降低的壓力阻止接合金屬離開(kāi)噴嘴。
21.如權(quán)利要求18所述的形成接合金屬凸塊的方法，其中步驟(a)包括在噴嘴開(kāi)口與主表面或其中的型腔中的至少一個(gè)并列時(shí)升高腔室內(nèi)的壓力，并且步驟(b)包括在噴嘴開(kāi)口未與主表面或型腔中的至少一個(gè)并列時(shí)降低腔室內(nèi)的壓力以阻止噴射接合金屬。
22.如權(quán)利要求18所述的形成接合金屬凸塊的方法，其中步驟(b)包括將接合金屬向內(nèi)吸入噴嘴開(kāi)口中。
23.如權(quán)利要求21所述的形成接合金屬凸塊的方法，進(jìn)一步包括在主表面和駐留面之間移動(dòng)噴嘴開(kāi)口，其中步驟(b)包括在噴嘴開(kāi)口與駐留面并列時(shí)降低所述壓力。
24.一種用于在微電子元件上形成接合金屬凸塊的方法，包括a)將具有用于容納熔融接合金屬的腔室的填充頭中的噴嘴開(kāi)口與模具的主表面并列并且引導(dǎo)熔融接合金屬流入主表面內(nèi)的型腔中；b)將噴嘴開(kāi)口移動(dòng)到與和主表面相鄰的駐留面并列的位置，所述移動(dòng)橫跨上述表面之間的間隙；c)在移動(dòng)噴嘴的同時(shí)，在噴嘴開(kāi)口在主表面和駐留面之間移動(dòng)時(shí)自動(dòng)引導(dǎo)非氧化性氣體通過(guò)第二噴嘴流往間隙；以及d)將模具的型腔內(nèi)的接合金屬與微電子元件中的可浸潤(rùn)元件相連并移除模具，留下包含與可浸潤(rùn)元件相連的接合金屬的凸塊。
25.如權(quán)利要求24所述的形成接合金屬凸塊的方法，其中步驟(c)包括將非氧化性氣體引入間隙內(nèi)。
全文摘要
本公開(kāi)涉及一種接合金屬注入工具，所述接合金屬注入工具可以包括填充頭，填充頭具有用于容納熔融接合金屬(例如，焊料)和氣體的密封腔室以及用于引導(dǎo)熔融接合金屬流入模具的主表面內(nèi)的型腔中的噴嘴。壓力控制設(shè)備能夠可控地向腔室內(nèi)施加壓力以將接合金屬?gòu)膰娮靽娙胄颓粌?nèi)。壓力控制設(shè)備還可以可控地降低腔室內(nèi)的壓力以用于諸如在將填充頭從駐留位移動(dòng)到模具表面上時(shí)或者在將填充頭從模具表面上移走送到駐留位上時(shí)阻止從噴嘴中噴出接合金屬。
文檔編號(hào)H01L21/60GK102484082SQ201080038765
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者B·林斯特拉, J·加蘭特, P·帕爾馬蒂爾, R·哈斯 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司