提供了用于将半导体元件结合至基片的结合系统。结合系统包括结合头组件，用于在结合系统的结合区域处将半导体元件结合至基片；还原气体输送系统，用于在半导体元件结合至基片的过程中将还原气体提供至结合区域；以及气体成分分析仪，被配置成在结合系统的操作的过程中连续地监测还原气体的成分。中连续地监测还原气体的成分。中连续地监测还原气体的成分。
【技术实现步骤摘要】
用于将半导体元件结合至基片的结合系统、以及相关方法
[0001]交叉相关申请
[0002]本申请要求2021年10月28日提交的美国临时申请No.63/272,802的优先权，其全文结合在此引作参考。
[0003]本申请涉及结合(bonding)系统和过程(例如倒装、热压、热学超声波结合系统和过程)，并且更具体地涉及用于将半导体元件结合至基片的改进的系统和方法。
技术介绍
[0004]传统的半导体封装通常涉及管芯附接过程以及引线结合过程。先进的半导体封装技术(例如倒装结合、热压结合等)连续在工业中获取吸引力。例如，在热压结合(即TCB)中，热量和/或压力(以及有时超声波能量)被用于在(i)半导体元件上的导电结构与(ii)基片上的导电结构之间形成多个互连。
[0005]在特定的倒装结合或热压结合应用中，半导体元件和/或基片的导电结构可以包括铜结构(例如铜柱)或者其它材料，它们遭受氧化和/或其它污染。在此类应用中，期望的是提供适合结合的环境。传统地，这样一种环境可以通过这样一种方式来提供，即在结合区域处使用还原气体，以减少半导体元件或者其将被结合至的基片的导电结构的潜在氧化和/或污染。
[0006]与利用还原气体的结合有关的示例性技术在如下的专利文献中被公开，它们每个结合在此引作为参考：(名称为“METHODS OF BONDING SEMICONDUCTOR ELEMENTS TO A SUBSTRATE,INCLUDING USE OF A REDUCING GAS,AND RELATED BONDING MACHINES”的)美国专利No.10,861,820；(名称为“METHODS OF BONDING OF SEMICONDUCTOR ELEMENTS TO SUBSTRATES,AND RELATED BONDING SYSTEMS”的)美国专利No.11,205,633；以及(名称为“METHODS OF BONDING OF SEMICONDUCTOR ELEMENTS TO SUBSTRATES,AND RELATED BONDING SYSTEMS”的)美国专利申请公开No.2021/0265303。
[0007]期望的是提供利用还原气体的使用来将半导体结合至基片的改进的方法。
技术实现思路
[0008]根据本专利技术的示意性实施例，提供用于将半导体元件结合至基片的结合系统。结合系统包括用于在结合系统的结合区域处将半导体元件结合至基片的结合头组件；用于在半导体元件结合至基片的过程中将还原气体提供至结合区域的还原气体输送系统；以及配置成在结合系统操作的过程中连续监测还原气体的成分的气体成分分析仪。
[0009]根据本专利技术的另一个示意性实施例，提供将半导体元件结合至基片的方法。所述方法包括如下步骤：(a)在半导体元件结合至基片的过程中将还原气体提供至结合系统的结合区域；以及(b)利用气体成分分析仪在结合系统操作的过程中连续监测还原气体的成分。
[0010]根据本申请的一个方面，提供了一种用于将半导体元件结合至基片的结合系统，所述结合系统包括：
[0011]结合头组件，用于将半导体元件在结合系统的结合区域处结合至基片；
[0012]还原气体输送系统，用于在半导体元件结合至基片的过程中将还原气体提供至结合区域；以及
[0013]气体成分分析仪，所述气体成分分析仪被配置成在结合系统的操作的过程中连续地监测还原气体的成分。
[0014]可选地，还原气体是甲酸蒸气，并且其中，气体成分分析仪被配置成连续地监测甲酸蒸气的成分。
[0015]可选地，还原气体是包含氮的甲酸蒸气，并且其中，气体成分分析仪被配置成连续地监测甲酸蒸气的成分。
[0016]可选地，气体成分分析仪包括二元气体分析仪、FTIR气体分析仪、以及质谱气体分析仪中的至少之一。
[0017]可选地，气体成分分析仪监测还原气体的成分是否满足至少一项标准。
[0018]可选地，结合系统被配置成如果还原气体的成分未满足至少一项标准的话则警告操作者。
[0019]可选地，结合系统被配置成如果还原气体的成分未满足至少一项标准的话则调整还原气体的成分。
[0020]可选地，还原气体输送系统与结合头组件集成在一起。
[0021]可选地，结合系统还包括基片支承结构，用于在半导体元件结合至基片的过程中支承基片，并且其中，还原气体输送系统与基片支承结构集成在一起。
[0022]可选地，结合系统还包括基片防氧化室，所述基片防氧化室被配置成在半导体元件结合至基片之前接收基片，所述基片防氧化室具有在接收基片时的惰性环境。
[0023]可选地，结合系统还包括基片氧化还原室，所述基片氧化还原室被配置成在基片由基片防氧化室接收之前接收基片，还原气体由还原气体供应部提供，还原气体输送系统和基片氧化还原室中的每个被配置成从还原气体供应部接收还原气体。
[0024]可选地，结合系统还包括基片氧化还原室，所述基片氧化还原室被配置成在半导体元件结合至基片之前接收基片，还原气体由还原气体供应部提供，还原气体输送系统和基片氧化还原室中的每个被配置成从还原气体供应部接收还原气体。
[0025]可选地，半导体元件是半导体管芯。
[0026]可选地，基片是半导体晶片。
[0027]根据本申请的另一个方面，提供了一种将半导体元件结合至基片的方法，所述方法包括如下步骤：
[0028](a)在半导体元件结合至基片的过程中将还原气体提供至结合系统的结合区域；以及
[0029](b)在结合系统的操作的过程中利用气体成分分析仪连续地监测还原气体的成分。
[0030]可选地，方法还包括这样的步骤，即利用结合系统的结合头组件在结合系统的结合区域处将半导体元件结合至基片。
[0031]可选地，还原气体是甲酸蒸气，并且其中步骤(b)包括连续地监测甲酸蒸气的成分。
[0032]可选地，气体成分分析仪包括二元气体分析仪、FTIR气体分析仪、以及质谱气体分析仪中的至少之一。
[0033]可选地，气体成分分析仪监测还原气体的成分是否满足至少一项标准。
[0034]可选地，结合系统被配置成如果还原气体的成分未满足至少一项标准的话则警告操作者。
[0035]可选地，结合系统被配置成如果还原气体的成分未满足至少一项标准的话则调整还原气体的成分。
附图说明
[0036]从结合附图阅读时的如下详细说明将更佳地理解本专利技术。强调的是，根据通常实践，附图的各种特征是不成比例的。相反，各种特征的尺寸为了清楚而任意地扩大或缩小。
[0037]图1是框图，示出了根据本专利技术的示意性实施例的用于将半导体元件结合至基片的结合系统；
[0038]图2是框图，示出了示出了根据本专利技术的示意性实施例的用于将半导体元件结合至基片的另一结合系统；
[0039]图3是框图，示出了示出了根据本专利技术的示意性实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于将半导体元件结合至基片的结合系统，所述结合系统包括：结合头组件，用于将半导体元件在结合系统的结合区域处结合至基片；还原气体输送系统，用于在半导体元件结合至基片的过程中将还原气体提供至结合区域；以及气体成分分析仪，所述气体成分分析仪被配置成在结合系统的操作的过程中连续地监测还原气体的成分。2.根据权利要求1的结合系统，其特征在于，还原气体是甲酸蒸气，并且其中，气体成分分析仪被配置成连续地监测甲酸蒸气的成分。3.根据权利要求1的结合系统，其特征在于，还原气体是包含氮的甲酸蒸气，并且其中，气体成分分析仪被配置成连续地监测甲酸蒸气的成分。4.根据权利要求1的结合系统，其特征在于，气体成分分析仪包括二元气体分析仪、FTIR气体分析仪、以及质谱气体分析仪中的至少之一。5.根据权利要求1的结合系统，其特征在于，气体成分分析仪监测还原气体的成分是否满足至少一项标准。6.根据权利要求5的结合系统，其特征在于，结合系统被配置成如果还原气体的成分未满足至少一项标准的话则警告操作者。7.根据权利要求5的结合系统，其特征在于，结合系统被配置成如果还原气体的成分未满足至少一项标准的话则调整还原气体的成分。8.根据权利要求1的结合系统，其特征在于，还原气体输送系统与结合头组件集成在一起。9.根据权利要求1的结合系统，还包括基片支承结构，用于在半导体元件结合至基片的过程中支承基片，并且其中，还原气体输送系统与基片支承结构集成在一起。10.根据权利要求1的结合系统，还包括基片防氧化室，所述基片防氧化室被配置成在半导体元件结合至基片之前接收基片，所述基片防氧化室具有在接收基片时的惰性环境。11.根据权利要求10的结合系统，还包括基片氧化还原室，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：库利克和索夫工业公司，
类型：发明
国别省市：
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