用于结合半导体元件的系统和方法技术方案

一种用于结合半导体元件的结合机包括：用于支撑基板的支撑结构；结合头组件，其包括配置成将多个半导体元件结合到基板的结合工具；包括复数个第一对准标记的对准结构；配置成利用结合工具置放在对准结构上的对准元件，所述对准元件包括复数个第二对准标记；配置成将第一对准标记与对应的第二对准标记的相对位置成像的成像系统；以及计算机系统，其配置成在将所述多个半导体元件中的其中多个结合到基板期间提供对于结合工具和支撑结构中的至少一个的位置的调整，所述计算机配置成至少部分地基于第一对准标记与对应的第二对准标记的相对位置提供所述调整，所述调整针对于将多个所述多个半导体元件中的其中结合到基板的对应区段。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】交叉引用本申请要求2013年12月3日提交的美国临时专利申请N0.61/911，226的权益，其全部内容通过引用结合于此。
本专利技术涉及半导体封装件的形成，并且更具体地涉及用于将半导体元件结合到结合部位的改进系统和方法。
技术介绍
在半导体封装工业的某些方面中，半导体元件被结合到结合部位。例如，在传统晶片附接应用(也已知为晶片结合)中，半导体晶片被结合到结合部位(例如，引脚框、堆叠晶片应用中的另一晶片、垫片，等等)。在先进的封装应用(例如，倒装芯片型结合、热压缩结合)中，半导体元件(例如，裸露半导体晶片、封装半导体晶片，等等)被结合到结合部位，导电结构(例如，导电凸块、接触垫、焊料凸块、导电柱、铜柱，等等)布置在半导体元件和结合部位之间。期望的是结合机(例如，热压缩式结合机、热超声结合机、超声结合机，等等)配置成将半导体元件准确地置放并且结合到结合部位。然而，各种不准确和误差源头存在于这些结合机中。这些不准确和误差源头在不同机器之间、或不同应用之间并非相同。这对机器使用者和/或操作员一致地和准确地置放并且结合半导体元件提出挑战。因此，期望提供用于将半导体元件结合到结合部位的改进的系统和方法。
技术实现思路
根据本专利技术的示例性实施方式，用于结合半导体元件的结合机包括:(1)用于支撑基板的支撑结构；(2)结合头组件，其包括配置成将多个半导体元件结合到基板的结合工具；(3)包括复数个第一对准标记的对准结构；(4)配置成利用结合工具置放在对准结构上的对准元件，对准元件包括第二对准标记；(5)配置成将第一对准标记与对应的第二对准标记的相对位置成像的成像系统；以及(6)计算机系统，其配置成在将所述多个半导体元件中的其中多个结合到基板期间提供对于结合工具和支撑结构中的至少一个的位置的调整，所述计算机配置成至少部分地基于第一对准标记与对应的第二对准标记的相对位置提供所述调整，所述调整针对于将所述多个半导体元件中的所述其中多个结合到基板的对应区段。根据本专利技术的另一示例性实施方式，提供了操作结合机的方法。结合机包括配置成将半导体元件结合到基板的结合工具。所述方法包括以下步骤:(a)在结合机上提供对准结构，所述对准结构包括多个第一对准标记；(b)基于基板的将与半导体元件结合的区段选定对准结构的区域，所述基板配置成由结合机的支撑结构支撑；(C)将在对准元件上的第二对准标记中的其中多个与在对准结构的所述区域上的第一对准标记中的其中多个一起成像；并且(d)利用由步骤(C)提供的信息在后续结合处理期间调整结合工具和支撑结构中的至少一个的位置。根据本专利技术的另一示例性实施方式，提供了通过结合工具将多个半导体元件结合到基板的方法。所述方法包括以下步骤:(a)在对准结构的多个区域中的每个的上方置放对准元件，所述多个区域中的每个对应于由支撑结构支撑的基板的多个区段中的其中一个；(b)确定对准元件相对于所述多个区域中的每个的偏移量；并且(C)在将多个半导体元件结合到基板的所述多个区段中的每个期间调整(I)结合工具和(2)支撑结构中的至少一个的位置，用于所述多个区段中的每个的所述位置调整涉及为与所述多个区段中的每个相对应的区域确定的偏移量。【附图说明】通过结合附图阅读以下详细说明被最佳地理解本专利技术。强调的是，根据惯例，视图的各种特征并非成比例。相反地，各种特征的尺寸为了清楚起见被任意地放大或缩小。附图中包括的是以下视图:图1A是依据本专利技术的示例性实施方式的将半导体元件结合到基板的结合机的一部分的方块俯视图；图1B-1C是图1A的结合机的一部分的替换结构的方块图；图2A是依据本专利技术的示例性实施方式的结合机的基板和对准结构的方块俯视图；图2B是图2A的对准结构的一部分的详细视图；图2C是图2B的一部分的详细视图；图3A是依据本专利技术的示例性实施方式的图2A的设备的方块图俯视图，其中对准元件布置在对准结构上；图3B-3E是依据本专利技术的各种示例性实施方式的置放在图3A中示出的对准结构的一部分上方的各种对准元件的俯视图；图3F是图3E的对准元件的俯视图；图3G是图3E的部分3G的详细视图；图3H是图3F的部分3H的详细视图；图4A是依据本专利技术的示例性实施方式的图2A的设备的方块俯视图，其中未对准的对准元件布置在对准结构上；图4B是图4A的未对准的对准元件的详细俯视图；图5A是依据本专利技术的示例性实施方式的图2A的设备的另一方块俯视图，其中另一未对准的对准元件布置在对准结构上；图5B是图5A的未对准的对准元件的详细俯视图；图6A是依据本专利技术的示例性实施方式的图1A的结合机的一部分的局部剖视方块图；以及图6B是依据本专利技术的示例性实施方式的另一结合机的一部分的局部剖视方块图。【具体实施方式】在此使用的术语“半导体元件”旨在指代包括(或在后来步骤配置成包括)半导体芯片或晶片的任何结构。示例性半导体元件包括裸露半导体晶片、在基板(例如，引脚框、PCB、载体、半导体晶圆、BGA基板，等等)上的半导体晶片、封装半导体器件、倒装芯片型半导体器件、嵌入基板中的晶片、半导体晶片堆，等等。而且，半导体元件可以包括配置成将结合或包括到半导体封装件(例如，将结合到堆叠晶片构型中的垫片，基板，中介层，等等)中的元件。依据本专利技术的某些示例性实施方式，如果利用结合工具置放的对准元件与结合机对准结构的其上方置放对准元件的一个部分未对准(在此处例如利用预先设定标准确定未对准，预先设定标准诸如预先设定程度的未对准)，则在将半导体元件结合到基板的对应区段中的结合部位(例如，一排结合部位)期间结合工具的位置(和/或基板的支撑结构)基于所述未对准被调整。成像系统呈现在对准结构的所述部分上方的对准元件，并且利用结合机的计算机系统基于图像(一个或多个)确定未对准。这种调整提供与传统方法相比改进的结合准确性。如本领域技术人员将理解的，热压缩结合机(诸如图1A中的机器100，或在此描述的任何其他机器实施方式)可以包括为了简单起见而在此视图中没有示出的许多元件。示例性元件包括，例如:输入元件，其用于提供将与附加半导体元件结合的输入工件(即，基板)；输出元件，其用于接收现在包括附加半导体元件的处理后工件；用于移动工件的传输系统；用于成像和对准工件的成像系统；承载结合工具的结合头组件；用于移动结合头组件的运动系统；计算机系统，其包括用于操作机器的软件；等等。图1A示出结合机100 (例如，热压缩式结合机、热超声结合机、超声结合机，等等)的一部分，其包括支撑结构102 (例如，滑梭台(shuttle)、被加热的滑梭台、加热块体，砧座，等等)和对准结构104。对准结构104被紧固到(直接地或间接地)支撑结构102或与之为一体。因此，当支撑结构102移动(例如，图1A中示出地沿X轴线，或按需要在任何其他方向上)时，对准结构104与支撑结构102 —起移动。结合机100也包括结合头组件106 (参见图例，示出为沿I和z轴线、以及围绕Θ轴线移动，但可以按需要在其他方向上移动)，半导体元件源头108 (例如，半导体晶圆)，和拾取工具110 (示出为沿X轴线移动，但可以按需要在其他方向上移动)。在示例性操作中，拾取工具110从源头108移出半导体元件(例如，裸露晶片)。拾取工具110与半导体元件一起沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于结合半导体元件的结合机，所述结合机包括：用于支撑基板的支撑结构；结合头组件，其包括配置成将多个半导体元件结合到基板的结合工具；包括复数个第一对准标记的对准结构；配置成利用结合工具置放在对准结构上的对准元件，所述对准元件包括复数个第二对准标记；配置成将第一对准标记与对应的第二对准标记的相对位置成像的成像系统；以及计算机系统，其配置成在将所述多个半导体元件中的其中多个结合到基板期间提供对于结合工具和支撑结构中的至少一个的位置的调整，所述计算机配置成至少部分地基于第一对准标记与对应的第二对准标记的相对位置提供所述调整，所述调整针对于将所述多个半导体元件中的所述其中多个结合到基板的对应区段。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·E·埃德，D·C·沙尔克斯基，
申请(专利权)人：库利克和索夫工业公司，
类型：发明
国别省市：美国;US