本发明专利技术涉及一种用于制造带有基板(1)和多个半导体结构元件(2、3)的半导体装置的方法，其中，半导体结构元件中的每个半导体结构元件具有一个或多个焊盘(6、7、8、9)，所述方法具有下列步骤：先将多个单独的半导体结构元件与共同的中间载体(4)机械地牢固地连接，接着将中间载体与固定于其上的半导体结构元件(2、3)一起相对基板这样布置，使得至少在多个半导体结构元件中，半导体结构元件的至少一个焊盘分别与基板的配属于这个半导体结构元件的焊盘对置，其中，半导体结构元件的焊盘与基板的配属于这个半导体结构元件的焊盘分别形成了焊接部位，并且接着将半导体结构元件的和基板的配属于彼此的焊盘通过布置在它们之间的焊接材料的熔化和凝固而相互连接。料的熔化和凝固而相互连接。料的熔化和凝固而相互连接。
【技术实现步骤摘要】
用于制造半导体装置的方法
[0001]本专利技术涉及电气
并且特别是半导体
并因此能特别有利地使用在制造复杂的半导体装置领域中。
技术介绍
[0002]为了制造带有多个相同的或者也不同的半导体构件的复杂的半导体装置，经常先在半导体晶片上制造许多结构元件，之后将它们分隔开并且在基板上压焊，这就是说定位、紧固和视现有的要求而定触点接通。
[0003]在此期间，半导体结构元件的变得越来越大的组装密度对在自动定位和组装时的图像识别和定位精度提出了特别高的要求。特别是当所要求的精度在1微米或1微米以下的范围内时，不仅对组装自动装置的精度提出了要求，而且原则上也需要越来越多的时间用于各个元件的组装。在已知的技术中，例如形式是芯片或芯粒的半导体结构元件被单独从锯切的晶片取出并且例如借助真空工具运输，以便将它们位置准确地相对目标基板对齐并且通过粘接、钎焊、压力焊或摩擦焊或通过其它方法与基板连接。芯片尺寸在此通常非常小，例如边长小于250μm。对这种芯片的处理提出了特殊的技术要求。特别是在组装有数千个芯片的较大的单元时，组装时间增加到无法忍受的程度。
[0004]到目前为止，为了在基板上安装时各个芯片的准确定位，已知焊接支持的自校正，在自校正时，芯片分别安放在基板上，其中，在芯片侧上以及也在基板侧上分别设有焊盘或在本上下文中同样称为焊盘的能润湿的焊盘，这就是说，在中间接合有焊接材料的情况下相互连接的金属化的所定义的连接面。在重熔期间，这就是说焊接材料熔化和凝固期间，这种焊接材料会润湿焊盘并且试图由于表面张力而最小化液态的焊接材料的总表面，其中，焊接材料施加校正力到焊盘上，校正力使这些焊盘连同构件彼此对称地和配合精确地对齐。此外，可以在芯片上设止动件和止挡，它们限定了彼此焊接的部分的相对定位。
[0005]通过使各个芯片分别相对基板在惟一一个并行的步骤中对齐并且与这个基板焊接，使焊料支持的自校正节省了用于单个芯片的精细校正和连接过程的漫长的过程时间。不过仍然始终需要很长的安装时间将大量单个芯片安装到基板上。
[0006]由DE 102014201635 B3已知一种用于为基板装备半导体结构元件的方法，其中，半导体结构元件首先借助粘接剂固定在载体上并且从这个载体转移到基板上。半导体结构元件在此借助单独的粘接点或粘接图案保持在载体处，它们简化了载体与半导体结构元件后续的分离。
技术实现思路
[0007]在现有技术的背景下，本专利技术的任务是，在可靠性和定位精度未降低的情况下以较小的安装耗费和缩短的安装时间将大量芯片连接在基板上。
[0008]按照本专利技术，该任务通过权利要求1的特征解决。所述方法的有利的设计方案是从属权利要求的主题。权利要求10涉及到一种带有一个中间载体和多个半导体结构元件的特
殊的装置，该装置使得能以很高的精度为基板装备若干半导体结构元件。
[0009]据此，本专利技术涉及到一种用于制造半导体装置的方法，该半导体装置带有基板和多个在基板上分别单独固定在目标位置处的半导体结构元件，其中，半导体结构元件中的每个半导体结构元件具有一个或多个焊盘，并且其中，基板具有多个焊盘，所述焊盘分别借助焊接材料与半导体结构元件的焊盘连接，该方法具有下列步骤：
[0010]首先将多个单独的半导体结构元件与一个共同的中间载体机械地牢固地连接，接着将中间载体与固定在其上的半导体结构元件相对基板这样布置，使得至少在多个半导体结构元件中分别使半导体结构元件的至少一个焊盘与基板的配属于这个半导体结构元件的焊盘面对面，其中，半导体结构元件的焊盘和基板的配属于这个半导体结构元件的焊盘分别形成了焊接部位，
[0011]并且接着将半导体结构元件和基板的配属于彼此的焊盘通过布置于期间的焊接材料的熔化和凝固相互连接，其中，中间载体在焊接材料是液态的阶段期间在一个或多个方向上保持能自由运动，因而通过在基板和半导体结构元件的相应的焊盘之间的焊接材料的表面张力产生了中间载体相对基板的预先确定的优选位置，在该优选位置中，半导体结构元件直至结束校正均相对基板占据目标位置。
[0012]术语“焊盘”为简单起见以相同的方式用于两个接触侧。正确的说明是，在一侧上使用带有可以焊接的金属化结构连同焊料的焊盘，并且在对置的侧面上使用带有可以焊接的金属化结构和有时候额外带有氧化物保护结构(金)的焊盘。焊料原则上可以在芯片上但或者也在相反侧(目标基板)上存在并且能焊接的金属化结构分别面对面。但原则上也可能的是这样的情形，即，两侧上均存在焊料。为简单起见，始终会普遍地提到“焊盘”，此时指的是上面提到的所有的情况。
[0013]焊接材料应当为此有利地在一个阶段中在所有的焊接部位处同时是液态的，所有的焊接部位用于通过焊接材料的表面张力进行校正，因此中间载体能相对基板运动。这在极端情况下可以是仅一个单独的焊接部位，但在很多情况下则是多个或所有有待连接的焊接部位。可以在进一步的步骤中焊接可能剩下的、在校正时还没有连接的焊接部位。
[0014]所述方法的目的是，将多个半导体结构元件位置精确地布置在基板上并且与这个基板固定和必要时电接触。在此，焊盘可以用于使半导体结构元件的特定的接头与基板或基板上的导体或元件接触。
[0015]此外，单个的或一些或所有焊盘在液相期间在焊接材料焊接时用于产生校正力。视中间载体相对基板的初始定位而定，通过液化的焊接材料的表面张力在每个焊接部位处将彼此对置的焊盘拉向彼此，其中，彼此间的间距趋向于变小和/或在焊盘侧向错开时生成校正力，校正力产生了中间载体相对基板横向于中间载体接近基板的接近方向或也平行于形成在中间载体和基板之间的分离平面的移动。迄今为止，这种焊接支持的自校正方法仅用于将各个芯片或芯粒定位在基板上。迄今为止，无论在单独定位时还是在多个芯片相对基板共同定位时，仅力求通过光学的校正和图像分析优化所述定位。已经证实的是，即使在芯片在中间载体上的布置中在各个焊盘的不规则性很小的情况下，在多个焊接部位处产生的校正力也是有利的，并且足以在定位每个处在中间载体上的单独的半导体结构元件时达到期望的精度。在这种方法中产生的优点例如在于，实际的校正力可以通过所有的焊接部位或者仅通过单个的焊接部位施加，所述焊接部位在一个或多个和特别是在少于所有要定
位的芯片处产生。中间载体上半导体结构元件的数量在此可以大于5、特别是大于50、更特别是大于100、大于1000或大于10000。总共需要设置仅很少数量的、例如小于半导体结构元件数量的1/10的对应的定位止挡或定位止挡元件，因为仅中间载体本身相对基板以力求的精度的定位就足以定位半导体结构元件中的每个单独的半导体结构元件。焊堆的制造可以例如极为精准地通过到焊盘上的结构化的电沉积完成，例如用富锡(Sn、SnAg)或富铟的焊料或焊料合金完成。特别合适的高熔点焊料合金可以通过AuSn焊料或也还有金或锡的沉积在两个层中产生，其中，焊料合金通过重熔产生。其它已知的焊料合金同样适用于此。
[0016]在此例如可以使用已知的回流焊方法作为焊接方法，在回流焊方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于制造带有基板(1)和多个在基板上分别单独固定在目标位置处的半导体结构元件(2、3)的半导体装置的方法，其中，半导体结构元件中的每个半导体结构元件具有一个或多个焊盘(6、7、8、9)，并且其中，基板具有多个焊盘(10、11、12、13)，它们分别借助焊接材料(14、15、16、17)与半导体结构元件的焊盘连接，所述方法具有下列步骤：先将多个单独的半导体结构元件与共同的中间载体(4)机械牢固地连接，接着将中间载体与固定于其上的半导体结构元件(2、3)一起相对基板这样布置，使得至少在多个半导体结构元件中，半导体结构元件的至少一个焊盘分别与基板的配属于这个半导体结构元件的焊盘对置，其中，半导体结构元件的焊盘与基板的配属于这个半导体结构元件的焊盘分别形成了焊接部位，并且接着将半导体结构元件的和基板的配属于彼此的焊盘通过布置在它们之间的焊接材料的熔化和凝固而相互连接，其中，中间载体在焊接材料是液态的阶段期间保持沿一个或多个方向能自由运动，因而通过在基板的和半导体结构元件的相应的焊盘之间的焊接材料的表面张力产生了中间载体相对基板的预先确定的优选位置，在该优选位置中，半导体结构元件相对基板分别占据目标位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊接材料通过回流焊方法熔化，其中，为了这个目的，所述焊接材料(14、15、16、17)在熔化之前附着布置在所述基板(1)的焊盘(10、11、12、13)处和/或所述半导体结构元件(2、3)的焊盘(6、7、8、9)处或者部分布置在所述基板的焊盘处并且部分布置在所述半导体结构元件的焊盘处。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述半导体结构元件(2、3)中的大多数半导体结构元件在所述中间载体(4)上并排布置在一个平面中或多个彼此平行错开的平面中，并且其中，中间载体的平面平行于所述基板(1)的一个或多个彼此错开的平面对齐，其特征在于，所述中间载体在焊接过程期间首先相对基板保持在这样一个位置中，在该位置中，在一个或多个焊接部位处、特别是少于全部焊接部位的焊接部位处，通过所述焊接材料(14、15、16、17)的表面张力产生了平行于所述平面中的至少一个平面定向的校正力。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过所述中间载体(4)在焊接过程期间的定位，所述中间载体通过借助所述焊接材料(14、15、16、17)的表面张力产生的校正力这样平行于中间载体的所述一个或所述多个平面移动，使得所述半导体结构元件(2、3)中的其中一个半导体结构元件的至少一个侧向的止挡元件贴靠在所述基板(1)的侧向的止挡元件(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯赫尔曼，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：
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