接合装置及半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术的倒装芯片接合装置(500)是在设置有第一贯通电极的第一层的半导体芯片(20)之上，将在与第一贯通电极对应的位置设置有第二贯通电极的第二层的半导体芯片(30)加以层叠接合，其具备：双视野摄影机(16)，拍摄半导体芯片(20)、(30)的影像；以及控制部(50)；控制部(50)具备相对位置检测程序(53)，所述相对位置检测程序(53)根据在层叠接合前双视野摄影机(16)所拍摄的第一层的半导体芯片(20)表面的第一贯通电极的影像以及在层叠接合后双视野摄影机(16)所拍摄的第二层的半导体芯片(30)表面的第二贯通电极的影像，检测已层叠接合的各层的半导体芯片(20)、(30)的相对位置。由此，以简便方法高精度地连接贯通电极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】接合装置及半导体装置的制造方法
本专利技术涉及一种接合装置，尤其涉及倒装芯片接合装置的构造及使用倒装芯片接合装置的接合方法。
技术介绍
作为将半导体芯片接合至电路基板的装置，大多使用倒装芯片接合装置。倒装芯片接合装置，是在接合载台之上预先吸附固定电路基板，在接合工具前端使接合面(形成有凸块的面)朝下而吸附保持半导体芯片，使接合工具朝向电路基板的表面下降，将半导体芯片的凸块按压于电路基板，通过加热将半导体芯片接合至电路基板。在倒装芯片接合装置，必须要在使吸附于接合工具的半导体芯片的位置与电路基板的接合位置对准的状态下将半导体芯片按压至电路基板。因此，使用下述方法，在吸附于接合工具的半导体芯片的下面与电路基板的上面之间插入上下双视野摄影机，拍摄吸附于接合工具的半导体芯片的下面的影像与电路基板的上面的影像，根据被各影像拍入的半导体芯片、电路基板分别的对准标记的位置使半导体芯片与电路基板的相对位置对准(例如，参照专利文献1)。另外，提案有下述方法，在倒装芯片接合装置，使用在接合工具侧与电路基板摄影机的焦距不同的双视野摄影机，即使在双视野摄影机与半导体芯片、电路基板的距离不同的情形，亦拍摄清晰的影像(例如，参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2002-110742号公报专利文献2：日本专利第4642565号说明书
技术实现思路
专利技术欲解决的问题然而，近年来，开始使用将设有贯通电极的半导体芯片加以层叠而制造多层半导体装置的方法。此方法，是将贯通半导体芯片的多个贯通电极配置在层叠的各半导体芯片的相同位置，将各半导体芯片加以层叠时，贯通电极彼此电气连接，构成为往层叠方向延伸的共通电极。在此方法，已层叠的各半导体芯片间是通过多个贯通电极电气连接，因此例如不使用引线等其他配线、连接单元即可将多个半导体芯片电气连接。由于必须在用于上述多层半导体装置的半导体芯片设有数个至数十个贯通电极且各贯通电极分别确实地连接，因此例如必须使层叠的各半导体芯片的位置偏移较专利文献1、2记载的现有技术般将半导体芯片接合至电路基板的情形小。然而，贯通电极间的接合是通过焊料进行，即使使上下各层的半导体芯片的位置对准而接合，贯通电极仍载置于熔融状态的焊料之上，因此会有在焊料固化为止的期间其位置偏移的情形。另外，会有因对准标记的不明确等产生贯通电极错开程度的位置偏移的情形。再者，会有在连续接合的途中因温度等的接合条件的偏移在贯通电极的接合位置产生偏移的情形。另外，将半导体芯片加以层叠后，从外部无法观察到贯通电极的接合面，因此无法轻易检测贯通电极彼此是否正确地连接，例如，一旦将已接合的半导体芯片剥离而确认贯通电极的连接状态、或将连接后的多层半导体装置加以切断而确认贯通电极的连接状态后，必须决定接合条件。另外，一旦决定接合条件后，在接合途中在贯通电极的连接位置产生偏移的情形，在通过接合后的产品检查得出导通不良等结果之前，无法发现贯通电极的连接不良。因此，本专利技术的目的在于以简便方法高精度地连接贯通电极。解决问题采用的手段本专利技术的接合装置是在设置有第一贯通电极的第一层的半导体芯片之上，将在与第一贯通电极对应的位置设置有第二贯通电极的第二层的半导体芯片加以层叠接合，其特征在于，具备：摄影机，拍摄半导体芯片的影像；以及控制部，进行摄影机拍摄后的影像的影像处理与接合控制；控制部具备相对位置检测单元，所述相对位置检测单元根据在层叠接合前摄影机所拍摄的第一层的半导体芯片表面的第一贯通电极的影像以及在层叠接合后摄影机所拍摄的第二层的半导体芯片表面的第二贯通电极的影像，检测已层叠接合的各层的半导体芯片的相对位置。本专利技术的接合装置中，较佳为，相对位置，是第二层的半导体芯片在第一层的半导体芯片表面上的沿着基准轴方向或与基准轴正交方向的位置偏移、或第二层的半导体芯片相对于基准轴的旋转角度的任一个或多个的组合。本专利技术的接合装置中，较佳为，第一层的半导体芯片与第二层的半导体芯片为相邻二层的各半导体芯片，较佳为，第一层的半导体芯片为起始层的半导体芯片，第二层的半导体芯片为已层叠接合于起始层的半导体芯片的上侧的另一半导体芯片。本专利技术的接合装置中，较佳为，控制部，具有：第一摄影单元，在层叠接合前通过摄影机拍摄第一层的半导体芯片表面的第一贯通电极的影像；第一接合单元，使在层叠接合前摄影机所拍摄的第一层的半导体芯片表面的第一对准标记与在层叠接合前摄影机所拍摄的第二层的半导体芯片背面的第二对准标记的位置对准后，将第二层的半导体芯片层叠接合于第一层的半导体芯片之上；第二摄影单元，在通过第一接合单元进行层叠接合后通过摄影机拍摄第二层的半导体芯片表面的第二贯通电极的影像；以及偏置量设定单元，根据第一摄影单元所拍摄的第一贯通电极的影像以及第二摄影单元所拍摄的第二贯通电极的影像检测各层的半导体芯片的相对位置，将检测出的相对位置设定为层叠接合时的偏置量。本专利技术的接合装置中，较佳为，控制部，具备：第二接合单元，使第二层的半导体芯片从第二对准标记与第一对准标记对准的位置错开以偏置量设定单元设定的偏置量后，层叠接合于第一层的半导体芯片之上；第三摄影单元，在通过第二接合单元进行层叠接合后通过摄影机拍摄第二层的半导体芯片表面的第二贯通电极的影像；以及偏移量检测单元，根据第一摄影单元所拍摄的第一贯通电极的影像以及第三摄影单元所拍摄的第二贯通电极的影像检测各层的半导体芯片的相对位置的偏移量。本专利技术的接合装置中，较佳为，控制部具备偏置量修正单元，所述偏置量修正单元，在以偏移量检测单元检测出的偏移量是未满第一阈值且第二阈值以上的情形，以偏移量的既定比例修正偏置量。本专利技术的半导体装置的制造方法是在设置有第一贯通电极的第一层的半导体芯片之上，将在与第一贯通电极对应的位置设置有第二贯通电极的第二层的半导体芯片加以层叠接合，其特征在于，具有：第一摄影步骤，在层叠接合前通过摄影机拍摄第一层的半导体芯片表面的第一贯通电极的影像；第一接合步骤，使在层叠接合前摄影机所拍摄的第一层的半导体芯片表面的第一对准标记与在层叠接合前摄影机所拍摄的第二层的半导体芯片背面的第二对准标记的位置对准后，将第二层的半导体芯片层叠接合于第一层的半导体芯片之上；第二摄影步骤，在第一接合步骤后通过摄影机拍摄第二层的半导体芯片表面的第二贯通电极的影像；以及偏置量设定步骤，根据第一贯通电极的影像以及第二贯通电极的影像检测各层的半导体芯片的相对位置，将检测出的相对位置设定为层叠接合时的偏置量。本专利技术的半导体装置的制造方法中，较佳为，具有：第二接合步骤，使第二层的半导体芯片从第二对准标记与第一对准标记对准的位置错开偏置量后，层叠接合于第一层的半导体芯片之上；第三摄影步骤，在第二接合步骤后通过摄影机拍摄第二层的半导体芯片表面的第二贯通电极的影像；以及偏移量检测步骤，根据第一摄影单元所拍摄的第一贯通电极的影像以及第三摄影单元所拍摄的第二贯通电极的影像检测各层的半导体芯片的相对位置的偏移量。本专利技术的半导体装置的制造方法中，较佳为，第一层的半导体芯片与第二层的半导体芯片为相邻二层的各半导体芯片，较佳为，第一层的半导体芯片为起始层的半导体芯片，第二层的半导体芯片为已层叠接合于起始层的半导体芯片的上侧的另一半导体芯片。专利技术的效果本专利技术可达成以简便方法高精度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接合装置，其特征在于，具备：摄影机，拍摄半导体芯片的影像；以及控制部，进行所述摄影机拍摄后的影像的影像处理与接合控制，所述接合控制是在设置有第一贯通电极的第一层的所述半导体芯片上，将在与所述第一贯通电极对应的位置设置有第二贯通电极的第二层的所述半导体芯片加以层叠接合；所述控制部具备相对位置检测单元，所述相对位置检测单元根据在层叠接合前通过所述摄影机所拍摄的第一层的半导体芯片表面的所述第一贯通电极的影像、以及在层叠接合后通过所述摄影机所拍摄的第二层的半导体芯片表面的所述第二贯通电极的影像，检测已层叠接合的所述各层的半导体芯片的相对位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.11 JP 2012-131510;2013.03.25 JP 2013-061581.一种接合装置，其特征在于，具备：摄影机，拍摄半导体芯片的影像；以及控制部，进行所述摄影机拍摄后的影像的影像处理与接合控制，所述接合控制是在设置有第一贯通电极的第一层的半导体芯片上，将在与所述第一贯通电极对应的位置设置有第二贯通电极的第二层的半导体芯片加以层叠接合；接合载台，吸附固定所述第一层的半导体芯片；接合工具，在前端吸附所述第二层的半导体芯片，使所述第二层的半导体芯片接合于所述第一层的半导体芯片；以及驱动机构，驱动所述接合载台或是所述接合工具，所述控制部具备：相对位置检测单元，所述相对位置检测单元根据在层叠接合前通过所述摄影机所拍摄的第一层的半导体芯片表面的所述第一贯通电极的影像、以及在层叠接合后通过所述摄影机所拍摄的第二层的半导体芯片表面的所述第二贯通电极的影像，检测已层叠接合的所述各层的半导体芯片的相对位置；以及驱动机构介面，根据所检测的所述相对位置控制所述驱动机构，并驱动所述接合载台或是所述接合工具。2.根据权利要求1所述的接合装置，其中，所述相对位置，是在所述第一层的半导体芯片表面上的沿着基准轴方向或与所述基准轴正交方向的第二层的半导体芯片的位置偏移、或相对于所述基准轴的所述第二层的半导体芯片的旋转角度的任一个或多个的组合。3.根据权利要求1所述的接合装置，其中，所述第一层的半导体芯片与所述第二层的半导体芯片为相邻二层的所述各半导体芯片。4.根据权利要求2所述的接合装置，其中，所述第一层的半导体芯片与所述第二层的半导体芯片为相邻二层的各半导体芯片。5.根据权利要求1所述的接合装置，其中，所述第一层的半导体芯片为起始层的半导体芯片，所述第二层的半导体芯片为已层叠接合于所述起始层的半导体芯片上侧的另一半导体芯片。6.根据权利要求2所述的接合装置，其中，所述第一层的半导体芯片为起始层的半导体芯片，所述第二层的半导体芯片为已层叠接合于所述起始层的半导体芯片上侧的另一半导体芯片。7.根据权利要求1所述的接合装置，其中，所述控制部，具有：第一摄影单元，在层叠接合前通过所述摄影机拍摄所述第一层的半导体芯片表面的所述第一贯通电极的影像；第一接合单元，使在层叠接合前通过所述摄影机所拍摄的所述第一层的半导体芯片表面的第一对准标记与在层叠接合前通过所述摄影机所拍摄的第二层的半导体芯片背面的第二对准标记的位置对准后，将所述第二层的半导体芯片层叠接合于所述第一层的半导体芯片上；第二摄影单元，在通过所述第一接合单元进行层叠接合后，通过所述摄影机拍摄所述第二层的半导体芯片表面的所述第二贯通电极的影像；以及偏置量设定单元，根据通过所述第一摄影单元所拍摄的所述第一贯通电极的影像以及通过所述第二摄影单元所拍摄的所述第二贯通电极的影像，检测所述各层的半导体芯片的相对位置，将检测出的相对位置设定为层叠接合时的偏置量。8.根据权利要求7所述的接合装置，其中，所述控制部，具备：第二接合单元，使所述第二层的半导体芯片从所述第二对准标记与所述第一对准标...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷大辅，高桥浩一，
申请(专利权)人：株式会社新川，
类型：发明
国别省市：日本;JP