倒装芯片键合装置及键合方法制造方法及图纸

技术编号:16155443 阅读:212 留言:0更新日期:2017-09-06 19:40
本发明专利技术提供了一种倒装芯片键合装置及键合方法,所述键合装置包括:供应单元,从载片中分离倒装芯片及提供所述倒装芯片,其包括翻转装置;转接单元,从所述翻转装置接合所述倒装芯片;位置调整单元,调整所述转接单元上倒装芯片的位置;键合单元,将所述转接单元上的倒装芯片键合到基底上;传输单元,传输所述转接单元;控制单元,控制上述各单元的运动;转接单元能够接合多个倒装芯片,由此一次能够完成多个倒装芯片的键合,节省了键合时间,提高了键合产率;并且在所述转接单元传输的过程中经过位置调整单元,由位置调整单元对转接单元上的倒装芯片的位置进行调整,从而保证后续键合过程中倒装芯片位置的精度,从而实现高精度的键合。

【技术实现步骤摘要】
倒装芯片键合装置及键合方法
本专利技术涉及半导体
,具体涉及一种倒装芯片键合装置及键合方法。
技术介绍
倒装芯片键合工艺是将芯片与载片连接形成的一种互连形式。由于电子产品朝着轻、薄和小型化的方向发展,使得芯片键合技术的应用日益增多,将芯片键合工艺与晶圆级封装工艺相结合,能够制作出封装尺寸更小、性能更高的封装形式。另外,由于能够事先知道芯片的KGD(knowgooddie,知道合格芯片),如果将芯片键合工艺与硅通孔(TSV)工艺相结合,能够制作出成本和性能更有竞争力的三维立体结构。现有的芯片倒装键合设备,是通过与芯片尺寸大小匹配的吸头将单个芯片从源端拾取后,再通过机器对准系统将芯片与载片的对准标记对准后,直接将芯片压合在基底上形成互连。由于整个工艺流程都是串行完成,对于下压键合时间长的工艺,产率非常低,难以满足量产需求,同时键合精度较差。图1是倒装芯片键合工艺流程示意图,如图1所示,预键合芯片2以器件面3向上的方式放置在承载台1上,采用机械手抓取和翻转的方式将键合芯片2接合到基底4上,键合芯片的间距L可根据不同工艺需求调整。现有的倒装芯片键合方案示意图如图2所示,首先通过翻转机械手5拾取一颗承载台1上的芯片并进行翻转,再将芯片交接给转机械手6,机械手6运动到基底4上方后,通过CCD7将芯片正面的对准标记和基底4上的对准标记进行对准后将芯片下压完成键合。该方案的缺点是:整个工艺流程都是串行完成,对于下压键合时间长的工艺(例如30秒),由于一次只能键合一颗芯片,使得产率非常低,难以满足量产需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种倒装芯片键合装置及键合方法,每次能够完成多个倒装芯片的键合,节省键合时间,提高键合产率,并且实现高精度的键合。为实现上述目的及其他相关目的,本专利技术提供一种倒装芯片键合装置,包括:供应单元,被配置为从载片中分离倒装芯片及提供所述倒装芯片;所述供应单元包括翻转装置,用于拾取并翻转所述倒装芯片,以使所述倒装芯片的上表面和下表面颠倒;转接单元,被配置为从所述翻转装置接合所述倒装芯片,所述转接单元能够接合多个倒装芯片;位置调整单元,被配置为调整所述转接单元上倒装芯片的位置;键合单元,被配置为将所述转接单元上的倒装芯片键合到基底上;传输单元,被配置为在X方向上传输所述转接单元;所述供应单元、位置调整单元与键合单元按顺序在X方向上排列;以及控制单元,被配置为控制上述各单元的运动。可选的,所述供应单元包括弹出装置,所述弹出装置被配置为从所述载片中弹出所述倒装芯片,以使所述倒装芯片从所述载片突起,以及所述翻转装置提取突起的所述倒装芯片。可选的,所述弹出装置包括在Z方向上依次连接的弹出机构、第一吸附机构与第一移动机构;所述弹出机构被配置为弹出倒装芯片;所述第一吸附机构被配置为吸附放置倒装芯片的载片;所述第一移动机构被配置为在Y方向上移动所述弹出机构与第一吸附机构。可选的,所述翻转装置包括电机、第二移动机构、连接所述电机与第二移动机构的连接件以及与所述第二移动机构在Z方向上相连接的第二吸附机构;所述第二吸附机构被配置为吸附倒装芯片;所述第二移动机构被配置为在Z方向上移动所述第二吸附机构;所述电机被配置为翻转所述第二吸附机构与第二移动机构。可选的,所述位置调整单元包括第一测量系统与位置调整装置;所述第一测量系统被配置为测量所述转接单元上倒装芯片的位置;所述位置调整装置被配置为调整所述倒装芯片在所述转接单元上的位置。可选的,所述位置调整装置包括支撑机构、第三移动机构与第三吸附机构;所述支撑机构被配置为支撑所述第三移动机构;所述第三移动机构被配置为移动所述第三吸附机构至所述转接单元上的倒装芯片位置处;所述第三吸附机构被配置为吸附所述转接单元上的倒装芯片。可选的,所述键合单元包括第二测量系统与第三测量系统;所述第二测量系统被配置为测量所述转接单元的位置;所述第三测量系统被配置为测量所述基底的位置。可选的,所述第一测量系统、第二测量系统与第三测量系统均通过测量标记的位置来获得设置标记对象的位置,其均包括第一测量支路与第二测量支路,所述第一测量支路包括第一照明单元与第一探测单元,所述第一照明单元用于向标记提供照明光源,所述第一探测单元相应地将标记成像并测量其位置,所述第二测量支路包括第二照明单元与第二探测单元,所述第二照明单元与所述第一照明单元完全相同,所述第二探测单元与所述第一探测单元完全相同;其中,所述标记均包括相互正交的X向标记与Y向标记,所述第一测量支路测量X向标记的位置,所述第二测量支路测量Y向标记的位置。可选的,所述第一测量支路的光轴在所述标记上的投影与所述Y向标记平行,所述第二测量支路的光轴在所述标记上的投影与所述X向标记平行。可选的,所述第一照明单元包括宽带光源、照明镜组与成像前组,所述第一探测单元包括成像后组与图像传感器;所述宽带光源提供的宽带光,倾斜入射通过所述照明镜组与成像前组后照射到X向或Y向标记上,经X向或Y向标记反射后,再经过所述成像后组,将标记成像到图像传感器上,图像传感器输出的图像经过图像处理之后,获得所述标记的位置信息。可选的,所述供应单元还包括第一运动台,所述键合单元还包括第二运动台;所述第一运动台被配置为放置载片,所述载片用于向转接单元提供倒装芯片;所述第二运动台被配置为放置基底,所述基底用于与转接单元提供的倒装芯片进行键合。可选的,所述倒装芯片键合装置还包括载片承载单元、基底承载单元、第一传输装置与第二传输装置;所述载片承载单元被配置为承载多个待提供倒装芯片的载片;所述基底承载单元被配置为承载多个完成芯片键合之后的基底;所述第一传输装置被配置为从所述载片承载单元抓取载片并传输至所述第一运动台;所述第二传输装置被配置为从所述第二运动台抓取基底并传输至所述基底承载单元。相应的,本专利技术还提供一种倒装芯片键合方法,包括以下步骤:步骤S01:供应单元将倒装芯片从载片中分离,翻转装置将所述倒装芯片拾取并翻转;步骤S02:转接单元从所述翻转装置接合所述倒装芯片;步骤S03:重复步骤S01与步骤S02,直至完成所述转接单元上所有的倒装芯片的接合;步骤S04:传输单元将所述转接单元传输至位置调整单元的测量区域,所述位置调整单元调整所述转接单元上倒装芯片的位置;步骤S05:所述传输单元将所述转接单元传输至键合单元的测量区域,所述键合单元将所述转接单元上所有的倒装芯片键合到基底上。可选的,在步骤S01中:第二传输单元从载片承载单元中抓取载片并传输至第一运动台,第一运动台将载片上倒装芯片移动到预定拾取的位置,弹出装置从所述载片中弹出倒装芯片,翻转装置提取由所述弹出装置弹出的倒装芯片,并将所述倒装芯片进行翻转。可选的,在步骤S04中,所述位置调整单元中的第一测量系统测量所述转接单元上倒装芯片的位置,所述位置调整单元中的位置调整装置根据测量数据调整所述倒装芯片在所述转接单元上的位置。可选的,在所述第一测量系统测量所述转接单元上倒装芯片的位置之后,还包括:传输单元根据测量结果将所述转接单元传输至位置调整单元的精确测量区域,然后再由所述位置调整装置根据测量数据调整所述倒装芯片在所述转接单元上的位置;并且上述过程至少重复一次。可选的,在步骤S05中,所述键合单元中的第二测量系统测量所述本文档来自技高网...
倒装芯片键合装置及键合方法

【技术保护点】
一种倒装芯片键合装置,其特征在于,包括:供应单元,被配置为从载片中分离倒装芯片及提供所述倒装芯片;所述供应单元包括翻转装置,用于拾取并翻转所述倒装芯片,以使所述倒装芯片的上表面和下表面颠倒;转接单元,被配置为从所述翻转装置接合所述倒装芯片,所述转接单元能够接合多个倒装芯片;位置调整单元,被配置为调整所述转接单元上倒装芯片的位置;键合单元,被配置为将所述转接单元上的倒装芯片键合到基底上;传输单元,被配置为在X方向上传输所述转接单元;所述供应单元、位置调整单元与键合单元按顺序在X方向上排列;以及控制单元,被配置为控制上述各单元的运动。

【技术特征摘要】
1.一种倒装芯片键合装置,其特征在于,包括:供应单元,被配置为从载片中分离倒装芯片及提供所述倒装芯片;所述供应单元包括翻转装置,用于拾取并翻转所述倒装芯片,以使所述倒装芯片的上表面和下表面颠倒;转接单元,被配置为从所述翻转装置接合所述倒装芯片,所述转接单元能够接合多个倒装芯片;位置调整单元,被配置为调整所述转接单元上倒装芯片的位置;键合单元,被配置为将所述转接单元上的倒装芯片键合到基底上;传输单元,被配置为在X方向上传输所述转接单元;所述供应单元、位置调整单元与键合单元按顺序在X方向上排列;以及控制单元,被配置为控制上述各单元的运动。2.如权利要求1所述的倒装芯片键合装置,其特征在于,所述供应单元包括弹出装置,所述弹出装置被配置为从所述载片中弹出所述倒装芯片,以使所述倒装芯片从所述载片突起,以及所述翻转装置提取突起的所述倒装芯片。3.如权利要求2所述的倒装芯片键合装置,其特征在于,所述弹出装置包括在Z方向上依次连接的弹出机构、第一吸附机构与第一移动机构;所述弹出机构被配置为弹出倒装芯片;所述第一吸附机构被配置为吸附放置倒装芯片的载片;所述第一移动机构被配置为在Y方向上移动所述弹出机构与第一吸附机构。4.如权利要求1或2或3所述的倒装芯片键合装置,其特征在于,所述翻转装置包括电机、第二移动机构、连接所述电机与第二移动机构的连接件以及与所述第二移动机构在Z方向上相连接的第二吸附机构;所述第二吸附机构被配置为吸附倒装芯片;所述第二移动机构被配置为在Z方向上移动所述第二吸附机构;所述电机被配置为翻转所述第二吸附机构与第二移动机构。5.如权利要求1所述的倒装芯片键合装置,其特征在于,所述位置调整单元包括第一测量系统与位置调整装置;所述第一测量系统被配置为测量所述转接单元上倒装芯片的位置;所述位置调整装置被配置为调整所述倒装芯片在所述转接单元上的位置。6.如权利要求5所述的倒装芯片键合装置,其特征在于,所述位置调整装置包括支撑机构、第三移动机构与第三吸附机构;所述支撑机构被配置为支撑所述第三移动机构;所述第三移动机构被配置为移动所述第三吸附机构至所述转接单元上的倒装芯片位置处;所述第三吸附机构被配置为吸附所述转接单元上的倒装芯片。7.如权利要求5所述的倒装芯片键合装置,其特征在于,所述键合单元包括第二测量系统与第三测量系统;所述第二测量系统被配置为测量所述转接单元的位置;所述第三测量系统被配置为测量所述基底的位置。8.如权利要求7所述的倒装芯片键合装置,其特征在于,所述第一测量系统、第二测量系统与第三测量系统均通过测量标记的位置来获得设置标记对象的位置,其均包括第一测量支路与第二测量支路,所述第一测量支路包括第一照明单元与第一探测单元,所述第一照明单元用于向标记提供照明光源,所述第一探测单元相应地将标记成像并测量其位置,所述第二测量支路包括第二照明单元与第二探测单元,所述第二照明单元与所述第一照明单元完全相同,所述第二探测单元与所述第一探测单元完全相同;其中,所述标记均包括相互正交的X向标记与Y向标记,所述第一测量支路测量X向标记的位置,所述第二测量支路测量Y向标记的位置。9.如权利要求8所述的倒装芯片键合装置,其特征在于,所述第一测量支路的光轴在所述标记上的投影与所述Y向标记平行,所述第二测量支路的光轴在所述标记上的投影与所述X向标记平行。10.如权利要求8所述的倒装芯片键合装置,其特...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈飞彪戈亚萍郭耸齐景超
申请(专利权)人:上海微电子装备有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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