接合装置及接合方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种能够在没有利用包含如接合膜和焊料凸点那样的接合介质的情况下将芯片等的接合对象接合到基板上的接合装置及接合方法。本发明专利技术的实施例所涉及的接合方法包括以下步骤：对待接合所述接合对象的所述基板上的接合区域和待接合到所述基板上的所述接合对象的接合面进行亲水化；以及通过所述接合对象的经亲水化的接合面与所述基板的经亲水化的接合区域之间的接合力而将所述接合对象预接合到所述基板上。在进行亲水化的步骤中，通过等离子体装置在所述接合面或所述接合区域形成等离子体区域，同时通过液滴喷雾装置向所述等离子体区域喷射液滴而对所述接合面或所述接合区域进行亲水化。

Jointing device and method

【技术实现步骤摘要】
接合装置及接合方法
本专利技术涉及一种接合(bond，亦为键合)装置及接合方法，更详细而言，能够在没有利用包含接合膜(adhesionfilm)和焊料凸点(solderbump)的接合介质的情况下将芯片(die)等的接合对象接合到基板上的接合装置及接合方法。
技术介绍
近年来，随着半导体元件的集成度达到极限，将半导体元件层压成三维的3D封装技术受到瞩目。代表性地，正在研究利用硅通孔技术(TSV；ThroughSiliconVia)将三维集成电路商业化的技术。能够通过层压并接合TSV芯片的芯片接合工艺来制造三维半导体。图1至图3是表示现有的芯片接合工艺的图。参照图1，为了将TSV芯片3接合到主晶片(masterwafer)1上，在TSV芯片3a的下部接合面上设置有作为接合介质的接合膜3b和焊料凸点3c。设置有接合膜3b和焊料凸点3c的TSV芯片3在由接合头部4传送到主晶片1的上部并在接合位置对齐后，放置在主晶片1的上表面或接合到主晶片1上的TSV芯片2的上表面上。TSV芯片3的接合工艺包括预接合工艺(prebonding)和后接合工艺(postbonding)。参照图2，通过利用接合头部4将TSV芯片3在主晶片1上加压及升温的预接合工艺，TSV芯片3初步接合到主晶片1上。为了进行TSV芯片3的预接合，接合头部4具备用于将TSV芯片3在主晶片1上加压及升温的机构。在TSV芯片3预接合到主晶片1上的情况下，执行对TSV芯片3进行高温热处理并加压而使接合膜3b和焊料凸点3c硬化的后接合工艺，通过以接合膜3b和焊料凸点3c为介质的热压而TSV芯片3完全接合到主晶片1上。参照图3，TSV芯片2、3、4逐个依次经由层压、预接合及后接合过程而逐个接合到主晶片1上。现有的芯片接合方法在逐个接合芯片时需要经过利用接合头部4来加压及加热芯片并通过高温热处理使芯片热熔接的后接合工艺。因此，后接合工艺所需的时间与接合到主晶片1的芯片的个数成比例地增加。此外，如果为了在作为TSV之间的间隔的I/O间距(pitch)逐渐微细化的同时使层压的TSV芯片完全接合，进行高温/高负荷接合，则有可能会发生焊料凸点摆动(sweep)并与周边的焊料凸点连接而引起短路的不良情况。由此，难以使用接合介质。为了防止该不良情况，需要将焊料凸点的大小制作为逐渐减小，但这因存在物理局限而不可能成为完善的应对方案。此外，对于现有的芯片接合方法来说，主晶片和TSV芯片越是薄膜化，在高温/高负荷的后接合工艺中TSV芯片和主晶片越有可能发生裂纹等损伤。
技术实现思路
技术问题本专利技术用于提供一种在没有利用如接合膜和焊料凸点的接合介质的情况下能够将芯片等的接合对象接合到基板上的接合装置及接合方法。此外，本专利技术用于提供一种能够通过同时产生等离子体和微细液滴以有效地亲水化处理基板和/或接合对象而将接合对象接合到基板上的接合装置及接合方法。此外，本专利技术用于提供一种能够缩短基板与接合对象之间的预接合及后接合所需的工艺时间的接合装置及接合方法。技术方案本专利技术的一方面所涉及的接合方法用于将接合对象接合到基板上，包括以下步骤：对待接合所述接合对象的所述基板上的接合区域和待接合到所述基板上的所述接合对象的接合面进行亲水化；以及通过所述接合对象的经亲水化的接合面与所述基板的经亲水化的接合区域之间的接合力而将所述接合对象预接合到所述基板上。在进行亲水化的步骤中，通过等离子体装置在所述接合面或所述接合区域形成等离子体区域，同时通过液滴喷雾装置向所述等离子体区域喷射液滴而对所述接合面或所述接合区域进行亲水化。在进行亲水化的步骤中，所述液滴喷雾装置可以通过超声波液滴喷雾器向所述等离子体区域喷射微细液滴。在进行亲水化的步骤中，所述液滴喷雾装置可以向所述等离子体装置与所述基板之间的空间或所述等离子体装置与所述接合对象之间的空间喷射所述液滴。在进行亲水化的步骤中，所述液滴喷雾装置可以向与所述基板的接合区域或所述接合对象的接合面并排的方向喷射所述液滴。在进行亲水化的步骤中，所述液滴喷雾装置可以通过对纯水施加超声波而生成微细液滴，并且将所述微细液滴喷射到所述等离子体区域而从所述微细液滴中生成OH自由基，并且在所述基板上的接合区域或所述接合对象的接合面形成用于预接合所述基板和所述接合对象的液膜。本专利技术的实施例所涉及的接合方法可进一步包括以下步骤：通过接合头部拾取支撑在支撑单元上的所述接合对象并将所述接合对象传送到支撑在接合台上的所述基板的上部区域。进行亲水化的步骤可以包括以下步骤：通过所述等离子体装置在所述支撑单元与所述接合台之间的所述接合对象的传送路径上形成所述等离子体区域；通过所述液滴喷雾装置向所述等离子体区域喷射微细液滴；以及在使所述接合对象在喷射有所述微细液滴的所述等离子体区域中移动的同时对所述接合对象的接合面进行亲水化。进行亲水化的步骤可以包括以下步骤：通过第一亲水化处理部在所述基板上的接合区域形成等离子体区域的同时喷射微细液滴而对所述基板上的接合区域进行亲水化；以及通过第二亲水化处理部在所述接合对象的接合面形成等离子体区域的同时喷射微细液滴而对所述接合对象的接合面进行亲水化。进行亲水化的步骤可以包括以下步骤：通过包括所述等离子体装置和所述液滴喷雾装置的亲水化处理部在所述基板上的接合区域形成等离子体区域的同时喷射微细液滴而对所述基板上的接合区域进行亲水化；以及在对所述基板上的接合区域进行亲水化之前或之后，通过所述亲水化处理部在所述接合对象的接合面形成等离子体区域的同时喷射微细液滴而对所述接合对象的接合面进行亲水化。在进行亲水化的步骤中，可以通过向利用介质阻挡放电方式形成的所述等离子体区域供给微细液滴而在所述基板的接合区域或所述芯片的接合面上生成液体等离子体。本专利技术的实施例所涉及的接合方法可进一步包括以下步骤：在所述基板和所述接合对象预接合的状态下进行热处理以将所述接合对象后接合到所述基板上。本专利技术的另一方面所涉及的接合装置用于将接合对象接合到基板上，包括：接合头部，其用于拾取所述接合对象并将所述接合对象传送到所述基板上的接合区域；以及亲水化处理部，其用于对所述基板上的接合区域及所述接合对象的接合面进行亲水化，从而将所述接合对象预接合到所述基板上。所述亲水化处理部包括：等离子体装置，其用于在所述接合对象的接合面或所述基板上的接合区域形成等离子体区域；以及液滴喷雾装置，其用于向所述等离子体区域喷射液滴。所述液滴喷雾装置可以包括超声波液滴喷雾器，所述超声波液滴喷雾器用于向所述等离子体区域喷射微细液滴。所述液滴喷雾装置可以向所述等离子体装置与所述基板之间的空间或所述等离子体装置与所述接合对象之间的空间喷射所述液滴，并且向与所述基板的接合区域或所述接合对象的接合面并排的方向喷射所述液滴。所述液滴喷雾装置可以通过对纯水施加超声波而生成微细液滴，并且将所述微细液滴喷射到所述等离子体区域而从所述微细液滴中生成OH自由基，并且在所述基板上的接合区域或所述接合对象的接合面形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将接合对象接合到基板上的接合方法，包括以下步骤：/n对待接合所述接合对象的所述基板上的接合区域和待接合到所述基板上的所述接合对象的接合面进行亲水化；以及/n通过所述接合对象的经亲水化的接合面与所述基板的经亲水化的接合区域之间的接合力而将所述接合对象预接合到所述基板上，/n其中，在进行亲水化的步骤中，通过等离子体装置在所述接合面或所述接合区域形成等离子体区域，同时通过液滴喷雾装置向所述等离子体区域喷射液滴而对所述接合面或所述接合区域进行亲水化。/n

【技术特征摘要】
20181120 KR 10-2018-01432221.一种用于将接合对象接合到基板上的接合方法，包括以下步骤：
对待接合所述接合对象的所述基板上的接合区域和待接合到所述基板上的所述接合对象的接合面进行亲水化；以及
通过所述接合对象的经亲水化的接合面与所述基板的经亲水化的接合区域之间的接合力而将所述接合对象预接合到所述基板上，
其中，在进行亲水化的步骤中，通过等离子体装置在所述接合面或所述接合区域形成等离子体区域，同时通过液滴喷雾装置向所述等离子体区域喷射液滴而对所述接合面或所述接合区域进行亲水化。


2.根据权利要求1所述的接合方法，其中，
在进行亲水化的步骤中，所述液滴喷雾装置通过超声波液滴喷雾器向所述等离子体区域喷射微细液滴。


3.根据权利要求1所述的接合方法，其中，
在进行亲水化的步骤中，所述液滴喷雾装置向所述等离子体装置与所述基板之间的空间或所述等离子体装置与所述接合对象之间的空间喷射所述液滴。


4.根据权利要求1所述的接合方法，其中，
在进行亲水化的步骤中，所述液滴喷雾装置向与所述基板的接合区域或所述接合对象的接合面并排的方向喷射所述液滴。


5.根据权利要求1所述的接合方法，其中，
在进行亲水化的步骤中，所述液滴喷雾装置通过对纯水施加超声波而生成微细液滴，并且将所述微细液滴喷射到所述等离子体区域而从所述微细液滴中生成OH自由基，并且在所述基板上的接合区域或所述接合对象的接合面形成用于预接合所述基板和所述接合对象的液膜。


6.根据权利要求1所述的接合方法，还包括以下步骤：
通过接合头部拾取支撑在支撑单元上的所述接合对象并将所述接合对象传送到支撑在接合台上的所述基板的上部区域，
其中，进行亲水化的步骤包括以下步骤：
通过所述等离子体装置在所述支撑单元与所述接合台之间的所述接合对象的传送路径上形成所述等离子体区域；
通过所述液滴喷雾装置向所述等离子体区域喷射微细液滴；以及
在使所述接合对象在喷射有所述微细液滴的所述等离子体区域中移动的同时对所述接合对象的接合面进行亲水化。


7.根据权利要求1所述的接合方法，其中，
进行亲水化的步骤包括以下步骤：
通过第一亲水化处理部在所述基板上的接合区域形成等离子体区域的同时喷射微细液滴而对所述基板上的接合区域进行亲水化；以及
通过第二亲水化处理部在所述接合对象的接合面形成等离子体区域的同时喷射微细液滴而对所述接合对象的接合面进行亲水化。


8.根据权利要求1所述的接合方法，其中，
进行亲水化的步骤包括以下步骤：
通过包括所述等离子体装置和所述液滴喷雾装置的亲水化处理部在所述基板上的接合区域形成等离子体区域的同时喷射微细液滴而对所述基板上的接合区域进行亲水化；以及
在对所述基板上的接合区域进行亲水化之前或之后，通过所述亲水化处理部在所述接合对象的接合面形成等离子体区域的同时喷射微细液滴而对所述接合对象的接合面进行亲水化。


9.根据权利要求1所述的接合方法，其中，
在进行亲水化的步骤中，通过向利用介质阻挡放电方式形成的所述等离子体区域供...

【专利技术属性】
技术研发人员：金度延，李忠现，李恒林，金旼永，
申请(专利权)人：细美事有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR