專利名稱：芯片結(jié)合設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種芯片結(jié)合設(shè)備，且特別是有關(guān)于一種用以進(jìn)行芯片對(duì)位、力口壓及加熱的芯片結(jié)合設(shè)備。
背景技術(shù)：
黏晶(chip bonding)是半導(dǎo)體制程中十分重要的步驟之一，其將晶圓切割后的芯片(chip)取出并黏著固定在載板上，以供后續(xù)打線接合及封裝等步驟。又，芯片黏合程序完成后必須進(jìn)行烘烤以固化黏膠，故必須將黏有芯片的載板送進(jìn)烤箱中烘烤。另外一種共晶黏晶(eutectic chip bonding)方法,于載板端加熱及/或芯片端加熱的方式,使兩金屬層加熱至共晶溫度而黏合，藉以克服金屬鍵合的能量障礙，促使芯片黏合于載板上。但若載板的加熱區(qū)域大，易使未焊接區(qū)域因持續(xù)受熱而累積過(guò)多熱量，致使產(chǎn)生不良熱效應(yīng)。但若加熱區(qū)域小，或稱局部區(qū)域加熱，芯片需進(jìn)入焊接區(qū)域(bondingarea)后，方才受熱，需費(fèi) 時(shí)等候加熱的時(shí)間，導(dǎo)致產(chǎn)能降低。此外，溫度掌控亦為一個(gè)大課題。由于現(xiàn)今的共晶黏晶機(jī)為單顆芯片逐一黏合于載板上，除了生產(chǎn)效率低落之外，壓焊頭的力量與分布若控制不當(dāng)，容易造成芯片損傷，影響芯片效能。除此之外，當(dāng)單一芯片黏合時(shí)若需同時(shí)將焊接區(qū)的溫度升高至特定溫度以上，則需精確地掌控溫度，且已焊接芯片的區(qū)域與未焊接芯片的區(qū)域因持續(xù)受熱而累積過(guò)多熱量，造成不良熱效應(yīng)，而影響后續(xù)的制程。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明有關(guān)于一種芯片結(jié)合設(shè)備，將芯片吸取、置放、對(duì)位用的芯片移轉(zhuǎn)裝置、通氣裝置以及加熱裝置結(jié)合，并以機(jī)械正向力或以氣體施予正向壓力于至少一芯片上，不僅可對(duì)整批次芯片及載板同時(shí)加熱，以減少熱累積效應(yīng)，同時(shí)更兼具保護(hù)芯片效果，提升生產(chǎn)效率。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種芯片結(jié)合設(shè)備，其包括一腔室、一芯片移轉(zhuǎn)裝置、一加熱裝置以及一通氣裝置。芯片移轉(zhuǎn)裝置用以移轉(zhuǎn)至少一芯片至于腔室內(nèi)的一載板上。加熱裝置用以加熱腔室內(nèi)的至少一芯片及/或載板。通氣裝置使氣體連通腔室，其中當(dāng)芯片移轉(zhuǎn)裝置移轉(zhuǎn)至少一芯片于腔室內(nèi)的載板上時(shí)提供一負(fù)壓環(huán)境，并于加熱至少一芯片及/或載板時(shí)施加一正向壓力于至少一芯片上。為了對(duì)本發(fā)明的上述及其它方面有更佳的了解，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下

圖IA及圖IB分別繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的芯片結(jié)合設(shè)備的示意圖及腔室內(nèi)部的示意圖。圖2繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的芯片結(jié)合方法的流程圖。
主要組件符號(hào)說(shuō)明100 :芯片結(jié)合設(shè)備101 :晶圓102:芯片104:載板105 :界面金屬106 :焊墊110:腔室 120:芯片移轉(zhuǎn)裝置122:吸取器124:對(duì)位器126 :芯片壓頭130:加熱裝置140 :通氣裝置142 :泵SlO S50 :步驟
具體實(shí)施方式本實(shí)施例的芯片結(jié)合設(shè)備，涵蓋芯片吸取及置放系統(tǒng)(例如吸取器)、芯片與載板接合的對(duì)位系統(tǒng)(例如對(duì)位器)、腔體抽氣及進(jìn)氣系統(tǒng)(以下稱為通氣裝置)、對(duì)于芯片施加機(jī)械壓力或氣體壓力的調(diào)整系統(tǒng)(例如泵或芯片壓頭)、以及腔體加熱及溫控系統(tǒng)(以下稱為加熱裝置)。本實(shí)施例的芯片結(jié)合設(shè)備可通過(guò)多個(gè)吸取器同時(shí)吸附多個(gè)芯片，并移轉(zhuǎn)至載板上，之后再通過(guò)對(duì)位器的定位以放置各個(gè)芯片于載板相對(duì)應(yīng)的位置上，以完成整批次芯片與載板的接合。加熱裝置(例如加熱爐)可單獨(dú)或同時(shí)置放于腔體內(nèi)，并對(duì)整批次芯片及載板同時(shí)加熱，故不同焊接區(qū)域亦無(wú)熱累積的顧慮。再者，芯片壓頭或通氣裝置于加熱至少一芯片及/或載板時(shí)，于芯片上方施加機(jī)械壓力、氣體壓力或上述兩者的組合，且使氣體均勻分布于各個(gè)芯片上，避免造成芯片損傷，兼具保護(hù)芯片效果。上述的芯片結(jié)合設(shè)備可應(yīng)用在發(fā)光二極管芯片與載板的接合上，載板可為導(dǎo)線架、玻璃基板、印刷電路板或金屬基板等，本實(shí)施例對(duì)載板不加以限制。以下提出各種實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，實(shí)施例僅用以作為范例說(shuō)明，并非用以限縮本發(fā)明欲保護(hù)的范圍。請(qǐng)參照?qǐng)DIA及圖1B，其分別繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的芯片結(jié)合設(shè)備的示意圖及腔室內(nèi)部的示意圖。芯片結(jié)合設(shè)備100包括一腔室110、一芯片移轉(zhuǎn)裝置120、一加熱裝置130以及一通氣裝置140。芯片移轉(zhuǎn)裝置120用以移轉(zhuǎn)至少一芯片102于腔室110內(nèi)的一載板104上。加熱裝置130用以加熱腔室110內(nèi)的至少一芯片102及/或載板104。通氣裝置140使氣體連通腔室110，以提供一負(fù)壓環(huán)境于腔室110內(nèi)或提供一正向壓力于至少一芯片102上。詳細(xì)而言，芯片移轉(zhuǎn)裝置120包括多個(gè)吸取器122可同時(shí)吸取晶圓101切割后的多個(gè)芯片102，并移轉(zhuǎn)至載板104上，以進(jìn)行后續(xù)的對(duì)位。此外，芯片移轉(zhuǎn)裝置120更包括一對(duì)位器124，用以對(duì)位并移轉(zhuǎn)此些芯片102于載板104上，以完成整批次芯片102與載板104的接合。值得注意的是，本實(shí)施例于對(duì)位時(shí)不特別加溫、亦不施加壓力于芯片102上，在做法上與傳統(tǒng)的共晶黏晶機(jī)采單顆芯片逐一黏合，必須等待接口金屬的溫度達(dá)到金屬液態(tài)或共晶溫度以上的做法不同。由于本實(shí)施例于對(duì)位之前，先于載板104上涂布接口金屬105 (例如焊錫或金錫合金)，去除氧化并幫助芯片102黏合，隨后以對(duì)位器124同時(shí)將多個(gè)芯片102放置于載板104上相對(duì)應(yīng)的焊墊106 (bonding pad)，此時(shí)不施加壓力與加溫(例如于室溫及一大氣壓力下)，因此能加快生產(chǎn)效率。另外，當(dāng)芯片移轉(zhuǎn)裝置120移轉(zhuǎn)至少一芯片102于腔室110內(nèi)的載板104上時(shí)，通氣裝置140提供一負(fù)壓環(huán)境于腔室110內(nèi)。負(fù)壓環(huán)境例如是小于一大氣壓的環(huán)境，更可為壓力很小(例如O. Itorr)或接近真空狀態(tài)的環(huán)境。在本實(shí)施例中，通氣裝置140包括一泵142，使氣體連通腔室110，用以抽離腔室110內(nèi)的氣體以形成負(fù)壓環(huán)境。
接著，當(dāng)芯片102與載板104在負(fù)壓環(huán)境下完成對(duì)位之后，接口金屬105不管是金錫合金或分別鍍?cè)诤笁|106上的金層與錫層，可通過(guò)對(duì)載板104單獨(dú)加熱，或?qū)d板104及芯片102同時(shí)加熱，以使接口金屬105的溫度達(dá)到金屬液態(tài)或共晶溫度。在本實(shí)施例中，力口熱裝置130可包括一加熱爐，用以加熱至少一芯片102及/或載板104至150°C以上。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)接口金屬105為錫鉛合金時(shí)，其共晶溫度需達(dá)到180°C以上；當(dāng)接口金屬105為金錫合金時(shí)，其共晶溫度均達(dá)到200°C以上。由于加熱裝置130對(duì)整批次芯片102及載板104同時(shí)加熱，故不同焊接區(qū)域無(wú)熱累積的顧慮。另外，當(dāng)進(jìn)行加熱制程時(shí)，芯片結(jié)合設(shè)備100更包括一芯片壓頭126，用以產(chǎn)生一機(jī)械力于至少一芯片102上，以使至少一芯片102以熱壓合的方式與載板104接合。此外，當(dāng)加熱至少一芯片102及/或載板104時(shí)，通氣裝置140可施加一正向壓力于至少一芯片102上。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)泵142在對(duì)位時(shí)提供所需的負(fù)壓環(huán)境后，若不需再抽離腔室110內(nèi)的氣體時(shí)，泵142更可經(jīng)由進(jìn)氣口提供一惰性氣體，惰性氣體例如是氮?dú)?、氬氣。惰性氣體形成正向壓力于至少一芯片102上，避免造成芯片102損傷，兼具保護(hù)芯片102效果O接著，請(qǐng)參考圖2，其繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的芯片結(jié)合方法的流程圖。步驟SlO提供一負(fù)壓環(huán)境。步驟S20移轉(zhuǎn)至少一芯片至一載板上。步驟S20更包括對(duì)位至少一芯片于載板上。步驟S30停止抽氣。步驟S40加熱至少一芯片及/或載板。步驟S50施加一正向壓力于至少一芯片上。以下以圖IA及圖IB的芯片結(jié)合設(shè)備100來(lái)說(shuō)明圖2的各個(gè)步驟S 10 S60。請(qǐng)參照?qǐng)D1A、圖IB及圖2，當(dāng)芯片移轉(zhuǎn)裝置120移轉(zhuǎn)至少一芯片102于腔室110內(nèi)的載板104上時(shí)，通氣裝置140提供一負(fù)壓環(huán)境于腔室110內(nèi)，以進(jìn)行步驟SlO及S20。芯片移轉(zhuǎn)裝置120包括多個(gè)吸取器122以及一對(duì)位器124，吸取器122可同時(shí)吸取多個(gè)芯片102，并移轉(zhuǎn)至載板104上，之后再以對(duì)位器124進(jìn)行對(duì)位。載板104上更包括至少一焊墊106，以提供對(duì)位器124的對(duì)位，如此吸取器122可將多個(gè)芯片102放置在相對(duì)應(yīng)的焊墊106上。此外，通氣裝置140包括一泵142，使氣體連通腔室110，用以抽離腔室110內(nèi)的氣體以形成負(fù)壓環(huán)境。在步驟S30中，當(dāng)通氣裝置140停止抽氣時(shí)，泵142更可提供一惰性氣體以形成正向壓力于至少一芯片102上，以進(jìn)行步驟S50。
在步驟S50中，除了提供氣壓正向力之外，芯片結(jié)合設(shè)備100更包括一芯片壓頭126，用以產(chǎn)生一機(jī)械正向力于至少一芯片102上，以使至少一芯片102以熱壓合的方式與載板104接合。另外，在步驟S40中，加熱裝置130用以加熱腔室110內(nèi)的至少一芯片102及/或載板104。在一實(shí)施例中，此步驟S40包括加熱至少一芯片102及/或載板104至150°C以上，以使接口金屬105達(dá)到共晶溫度以上。本發(fā)明上述實(shí)施例所揭露的芯片結(jié)合設(shè)備，將芯片吸取、置放、對(duì)位用的芯片移轉(zhuǎn)裝置、通氣裝置以及加熱裝置結(jié)合，以機(jī)械正向力或以氣體施予芯片壓力，不僅可對(duì)整批次芯片及載板同時(shí)加熱，以減少熱累積效應(yīng)，同時(shí)更兼具保護(hù)芯片效果，提升生產(chǎn)效率。綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng) 與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種芯片結(jié)合設(shè)備，包括 一腔室； 一芯片移轉(zhuǎn)裝置，用以移轉(zhuǎn)至少一芯片至于該腔室內(nèi)之一載板上； 一加熱裝置，用以加熱該腔室內(nèi)的該至少一芯片及/或該載板；以及 一通氣裝置，使氣體連通該腔室，其中當(dāng)該芯片移轉(zhuǎn)裝置移轉(zhuǎn)該至少一芯片于該腔室內(nèi)的該載板上時(shí)提供一負(fù)壓環(huán)境，并于加熱該至少一芯片及/或該載板時(shí)施加一正向壓力于該至少一芯片上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的芯片結(jié)合設(shè)備，其特征在于，該芯片移轉(zhuǎn)裝置包括多個(gè)吸取器可同時(shí)吸取多個(gè)芯片，并移轉(zhuǎn)至該載板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的芯片結(jié)合設(shè)備，其特征在于，該芯片移轉(zhuǎn)裝置更包括一對(duì)位器，用以對(duì)位并移轉(zhuǎn)該些芯片于該載板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的芯片結(jié)合設(shè)備，其特征在于，該加熱裝置包括一加熱爐以加熱該至少一芯片及/或該載板至150°C以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的芯片結(jié)合設(shè)備，其特征在于，該通氣裝置包括一泵，使氣體連通該腔室，用以抽離該腔室內(nèi)的氣體以形成該負(fù)壓環(huán)境。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的芯片結(jié)合設(shè)備，其特征在于，該泵更可提供一惰性氣體以形成該正向壓力于該至少一芯片上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的芯片結(jié)合設(shè)備，其特征在于，更包括一芯片壓頭，用以產(chǎn)生一機(jī)械力于該至少一芯片上。
全文摘要
一種芯片結(jié)合設(shè)備，其包括一腔室、一芯片移轉(zhuǎn)裝置、一加熱裝置以及一通氣裝置。芯片移轉(zhuǎn)裝置用以移轉(zhuǎn)至少一芯片至于腔室內(nèi)的一載板上。加熱裝置用以加熱腔室內(nèi)的至少一芯片及/或載板。通氣裝置使氣體連通腔室，其中當(dāng)芯片移轉(zhuǎn)裝置移轉(zhuǎn)至少一芯片于腔室內(nèi)的載板上時(shí)提供一負(fù)壓環(huán)境，并于加熱至少一芯片及/或載板時(shí)施加一正向壓力于至少一芯片上。
文檔編號(hào)H01L21/58GK102842521SQ20111036888
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者羅偉誠(chéng), 陳明堂, 周庭羽, 吳榮昆, 姜崇義 申請(qǐng)人:華新麗華股份有限公司