热压键合过程中固定多个半导体器件的设备和键合方法技术

本发明专利技术公开用于在热压键合过程中固定多个半导体器件的设备，包含有：主体；多个支撑表面，位于主体的第一侧面上，被配置来在热压键合过程中固定至少一个半导体器件；多个内部管道，位于主体内，每个内部管道从位于主体的第一侧面的各自一个支撑表面的开口延伸至主体第二侧面的开口；主体的第二侧面的开口被配置来连接至各自的气动通路上，以进行流体互通，每个气动通路具有单独可控的气动吸附力，以致于主体的第一侧面的支撑表面的开口被操作来抵靠于主体的第一侧面的支撑表面有选择地固定一个或多个半导体器件，或者从那里将其释放。本发明专利技术还公开用于在热压键合过程中固定半导体器件的装置和通过热压键合将多个半导体器件键合至衬底上的方法。

【技术实现步骤摘要】
热压键合过程中固定多个半导体器件的设备和键合方法
本专利技术涉及一种用于固定多个半导体器件的设备，具体但非排他地涉及将半导体器件从半导体器件供应源传送至衬底，并通过热压键合（thermocompressionbonding）将半导体器件键合至衬底。
技术介绍
在典型的倒装芯片热压键合工序中，倒装芯片通过真空吸附力被固定在倒装芯片键合机的键合头的键合夹体上。所以，倒装芯片能够从倒装芯片供应源处单个地被传送至衬底以进行热压键合。在倒装芯片被固定在键合夹体上之后，成像系统被使用来确定倒装芯片相对于键合在那里的期望衬底位置的位置。具体地，成像系统包含有上视图案识别系统以确定倒装芯片的位置。上视图案识别系统可以是固定的或者活动的查看摄像机。成像系统还包含有下视图案识别系统以识别该倒装芯片将被键合至此的期望衬底位置。下视图案识别系统通常是移动的下视摄像机以定位衬底的期望键合盘位置。根据成像系统所捕获的数据，倒装芯片键合机的键合头将会沿着X轴和/或Y轴相应地水平地移动，和/或围绕垂直的Z轴旋转一个Θ角度，以便如此重新定位键合夹体以致于倒装芯片将会准确地放置在衬底上。其后，键合夹体将会沿着垂直的Z轴以一个Z轴速度朝向衬底的期望键合盘位置向下垂直地移动，直到倒装芯片和期望键合盘位置接触，然后热压键合被开始执行。对于被键合夹体所拾取的下一个倒装芯片，重复该处理周期，每个处理周期通常需要大约3.5秒。所以，传统的倒装芯片键合机的产能容量以UPH（units-per-hour）表示大约为500。倒装芯片热压键合工序也包括遵守各种曲线，如倒装芯片和衬底之间的键合力曲线、键合夹体的温度曲线和键合夹体的位置曲线。由于倒装芯片单个地被传送给衬底，所以用于执行热压键合的倒装芯片键合机的产能容量被限制。由于各种操作考虑，这得到更加恶化，如：需要在倒装芯片和倒装芯片被键合在此的衬底的相应键合盘位置之间进行精确的对齐定位；缓慢的Z轴速度需要避免衬底键合盘一旦与倒装芯片接触滴注在衬底键合盘上的粘合剂中形成气洞（airvoids）；很低的温度需要用于粘合剂和倒装芯片之间的接触，其提高了固化时间；漫长的加热时间以加热倒装芯片，其提高了每个热压键合处理周期的持续时间；以及漫长的冷却时间以在下一个倒装芯片被拾取以前冷却键合夹体。所以，本专利技术的目的是寻求消除用于热压键合的传统倒装芯片键合机的限制，并向普通公众提供一个或多个有用的选择。
技术实现思路
因此，本专利技术第一方面提供一种用于在热压键合过程中固定多个半导体器件的设备，该设备包含有：主体；多个支撑表面，其位于主体的第一侧面上，每个支撑表面被配置来在热压键合过程中固定至少一个单独的半导体器件；多个内部管道，其位于主体内，每个内部管道从位于主体的第一侧面的各自一个支撑表面的开口延伸至位于主体的第二侧面的开口；其中，位于主体的第二侧面的开口被配置来连接至各自的气动通路（pneumaticpaths）上，以与之进行流体互通，每个气动通路具有单独可控的气动吸附力（pneumaticsuctionforce），以致于位于主体的第一侧面的支撑表面的开口被操作来抵靠于位于主体的第一侧面的支撑表面有选择地固定半导体器件，或者从那里将半导体器件释放。本专利技术第二方面提供一种用于热压键合半导体器件的装置，该装置包含有：加热器；以及如上所述的设备，其和加热器相耦接；其中，该加热器被操作来加热该设备，以藉此加热正被固定的半导体器件。本专利技术第三方面提供一种通过热压键合将多个半导体器件键合至衬底上的方法，该方法包含有以下步骤：使用上述的设备将多个半导体器件从半导体器件供应源处传送至衬底；通过热压键合将半导体器件键合至衬底上。本专利技术的一些较佳但是可选的技术特征/步骤已经描述在从属权利要求中。附图说明现在结合附图来描述本专利技术的较佳实施例，其中。图1所示为根据本专利技术第一较佳实施例所述的、包含有加热器和夹体的倒装芯片键合机的键合头。图2a所示为图1的键合头的加热器和夹体特别当它们被分开时的示意图，而图2b所示为当沿着图2a所示方向中的剖面线A-A'所视时夹体的剖面示意图。图3所示为根据本专利技术第二较佳实施例所述的另一个夹体。图4表明了传统衬底的典型布置。图5表明了通过热压键合的第一较佳方法将倒装芯片同时键合至图4的衬底的步骤。图6表明了通过热压键合的第二较佳方法将倒装芯片单个地放置于图4的衬底的步骤。图7表明了通过热压键合的第三较佳方法将倒装芯片单个地放置于图4的衬底的步骤。具体实施方式图1所示为用于在半导体器件（具体为倒装芯片）和衬底（如引线框或双马树脂（BT：BismaleimideTriazine）衬底）之间进行热压键合的半导体器件键合机（具体为倒装芯片键合机）的键合头100。键合头100包含有加热器102和通过气动真空吸附力耦接至该加热器102上的设备（根据本专利技术第一实施例具体为夹体104）。该夹体104被配置来在热压键合过程中固定多个半导体器件，其包含有：i）主体106；ii）位于主体106的第一侧面106a的多个支撑表面108，每个支撑表面108被配置来在热压键合过程中固定至少一个单独的半导体器件；以及iii）位于主体106内的多个内部管道110（参见图2b），每个内部管道110从位于主体106的第一侧面106a的各自一个支撑表面108的开口110a处延伸至位于主体106的第二侧面106b的开口110b处。具体而言，位于主体106的第二侧面106b的开口110b被操作来和单独的气动真空通路（pneumaticvacuumpaths）112进行流体互通，其中每个真空通路112具有单独可控的气动真空吸附力。从而，位于主体106的第一侧面106a的支撑表面108的开口110a被操作来有选择性地抵靠于位于主体106的第一侧面106a的支撑表面108固定一个或多个半导体器件，或者将它们从那里释放。图2a所示为特别当它们被分开时的键合头100的加热器102和夹体104，并表明了加热器102和夹体104的各自俯视示意图。夹体104的俯视示意图展示了包含有多个气动真空通道200（pneumaticvacuumpassages）的主体106的第二侧面106b，气动真空通道200包括多个半导体器件通道200a和一个夹体通道200b。半导体器件通道200a被操作来和以上提及的单独真空通路112进行流体互通，而夹体通道200b被操作来和再一个具有也独立可控的气动真空吸附力的气动真空通路113进行流体互通。就如图2a所示的加热器102的俯视示意图而言，可以看出，加热器102包含有多个通孔202，其包括第一通孔202a和第二通孔202b。第一通孔202a被操作来和单独的真空通路112进行流体互通，而第二通孔202b被操作来和再一个真空通路113进行流体互通。具体地，真空通路112被连接至单独的气动真空源V1、V2上，而真空通路113被连接至另一个气动真空源V3上。这样通过各自的真空吸附力，使得半导体器件实现了被夹体104有选择性地固定，以及夹体104抵靠于加热器102被固定。由于加热器102和夹体104二者均包含有扁平结构，当夹体104抵靠于加热器102被固定时，加热器102的基座表面和夹体104的顶面（即第二侧面106b）相接触，以在加热器102和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在热压键合过程中固定多个半导体器件的设备，该设备包含有：主体；多个支撑表面，其位于主体的第一侧面上，每个支撑表面被配置来在热压键合过程中固定至少一个半导体器件；多个内部管道，其位于主体内，每个内部管道从位于主体的第一侧面的各自一个支撑表面的开口延伸至主体的第二侧面的开口；其中，主体的第二侧面的开口被配置来连接至各自的气动通路上，以与之进行流体互通，每个气动通路具有单独可控的气动吸附力，以致于位于主体的第一侧面的支撑表面的开口被操作来抵靠于位于主体的第一侧面的支撑表面有选择地固定一个或多个半导体器件，或者从那里将一个或多个半导体器件释放。

【技术特征摘要】
2013.07.29 US 13/953,1521.一种用于在热压键合过程中固定多个半导体器件的设备，该设备包含有：主体；多个支撑表面，其位于主体的第一侧面上，每个支撑表面被配置来在热压键合过程中固定至少一个半导体器件；多个内部管道，其位于主体内，每个内部管道从位于主体的第一侧面的各自一个支撑表面的开口延伸至主体的第二侧面的开口；其中，主体的第二侧面的每个开口被配置来连接至各自的第一气动通路上，以与之进行流体互通，每个第一气动通路具有单独可控的气动吸附力，以致于位于主体的第一侧面的支撑表面的开口被操作来抵靠于位于主体的第一侧面的支撑表面有选择地固定一个或多个半导体器件，或者从那里将一个或多个半导体器件释放；以及一个闭合的夹体通道被设置环绕于主体的第二侧面的表面，其可操作地与在主体上形成真空通道的另一气动通道保持流体互通而将设备抵靠于加热器固定。2.如权利要求1所述的设备，其中，该主体的第二侧面包含有多个第一气动通道，该第一气动通道被操作来和各自部分的第一气动通路进行流体互通。3.如权利要求2所述的设备，其中，主体的第二侧面的开口中的每一个设置在各自部分的第一气动通道的端部。4.如权利要求2所述的设备，其中，每个第一气动通道包含有曲弯。5.如权利要求1所述的设备，其中，该主体的第二侧面包含有夹体通道，其被操作来和具有独立可控的气动吸附力的又一个气动通路进行流体互通。6.如权利要求5所述的设备，其中，该夹体通道沿着主体的第二侧面的边缘设置。7.如权利要求1所述的设备，其中，位于主体的第一侧面的支撑表面设置在用于固定不同半导体器件的不同高度处。8.如权利要求1所述的设备，其中，位于主体的第一侧面的支撑表面包含有用于固定不同半导体器件的不同表面区域。9.一种用于在热压键合过程中固定半导体器件的装置，该装置包含有：加热器；以及如权利要求1所述的设备，其和加热器相耦接；其中，该加热器被操作来加热如权利要求1所述的设备，以藉此加热正被固定的半导体器件。10.如权利要求9所述的装置，其中，该加热器包含有多个通孔，该通孔被操作来和位于如权利要求1所述的设备的主体内的各自部分的内部管道进行流体互通。11.如权利要求10所述的装置，其中，如权利要求1所述的主体的第二侧面还包含有多个第一气动通道，该第一气动通道被操作来和各自部分的第一气动通路进行流体互通，该加热器的每个通孔和位于如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文忠，樊俊豪，
申请(专利权)人：先进科技新加坡有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG