專利名稱：芯片接合工具以及相關(guān)設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及芯片接合，更具體地說，涉及芯片接合工具、具有該 芯片接合工具的芯片接合設(shè)備及其方法，其能夠防止在利用激光束將 半導(dǎo)體芯片粘合到基板上的芯片接合處理期間由于粘合劑導(dǎo)致的對(duì)芯 片接合工具的污染。
背景技術(shù)：
通常，半導(dǎo)體封裝通過多種安裝方法來組裝。最近，隨著產(chǎn)品的 小型化和高度集成化，要求高性能的半導(dǎo)體芯片，因此應(yīng)當(dāng)增加管腳 的數(shù)量。這就要求進(jìn)一步地降低管腳之間的距離(即，接合點(diǎn)間距)。 為了滿足這一要求，開發(fā)了倒裝芯片接合技術(shù)。在倒裝芯片接合技術(shù)中，作為用于將半導(dǎo)體芯片粘合到基板上、 并能防止外部物質(zhì)侵入的粘合樹脂，廣泛地使用各向異性導(dǎo)電膜 (ACF)，各向異性導(dǎo)電粘合劑(ACA)，非導(dǎo)電性聚合物(NCP) 等。如上所述，當(dāng)使用ACF、 ACA或NCP將兩種介質(zhì)彼此接合在一 起時(shí)，考慮到接合介質(zhì)的特性，使用通過在恒定的溫度、壓力和時(shí)間 擠壓介質(zhì)來對(duì)介質(zhì)進(jìn)行熱接合的方法。在恒定溫度下對(duì)介質(zhì)進(jìn)行加熱的方法包括利用帶有加熱器的熱 桿(熱壓法)、接觸部位的摩擦熱、超聲波(超聲波法)、激光(激 光法)等。激光法使用激光束作為熱源，光束通過透明窗，同時(shí)在半導(dǎo)體芯 片和基板上施加恒定壓力。韓國專利申請(qǐng)公開號(hào)NO.2005-0123395公開了使用激光束的倒裝 芯片接合設(shè)備，下面對(duì)其進(jìn)行簡要描述。參考圖l和圖2，被施加了粘合劑3a的基板3置于平臺(tái)2上，半 導(dǎo)體芯片6由半導(dǎo)體芯片的吸附部4吸附到吸附塊5的下表面。在該狀態(tài)下，吸附半導(dǎo)體芯片6的吸附塊5向下移動(dòng)，使得半導(dǎo) 體芯片6的連接端子7與基板3的連接端子8接觸。結(jié)果，將半導(dǎo)體 芯片6向下壓，激光束9通過由透明材料形成的吸附塊5。此時(shí)，施加于基板3上的粘合劑3a由于激光束9的加熱而在半 導(dǎo)體芯片6的周圍擴(kuò)散，而后被固化。但是，在使用激光束的傳統(tǒng)倒裝芯片接合設(shè)備中，在倒裝芯片接 合處理期間，粘合劑3a可能沒有在半導(dǎo)體芯片6周圍部分?jǐn)U散并在其 后立即固化，從而固化部可能突出而高于半導(dǎo)體芯片6。ACF、 ACP或NCP的不正確調(diào)整可引起這樣的問題，并可導(dǎo)致 粘合劑對(duì)芯片接合工具的污染。當(dāng)進(jìn)行接合處理、粘合劑被固化時(shí)，這樣的污染可能對(duì)半導(dǎo)體芯 片和擠壓結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的破壞。尤其是，在使用激光束的倒裝芯片接 合設(shè)備中，由于吸附塊由用于傳輸激光束的透明材料形成，當(dāng)產(chǎn)生污 染時(shí)就不能持續(xù)地進(jìn)行接合處理。當(dāng)吸附塊的寬度D1大于半導(dǎo)體芯 片的直徑D2時(shí)，可能產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象。也就是說，在使用激光束的傳統(tǒng)倒裝芯片接合設(shè)備中，吸附塊的 寬度D1大于半導(dǎo)體芯片的直徑D2，吸附塊由透明材料形成，以將激 光束9均勻地照射到半導(dǎo)體芯片6的整個(gè)表面上。然而，當(dāng)吸附塊的寬度D1大于半導(dǎo)體芯片的直徑D2時(shí)，在倒 裝芯片接合處理期間粘合劑3a可能會(huì)污染吸附塊5。如上所述，當(dāng)吸 附塊5被污染時(shí)，激光束9的透射率會(huì)急劇下降，從而造成倒裝芯片 接合處理的延誤或中斷。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種芯片接合工具、具有該芯片接合工具 的芯片接合設(shè)備及其方法，其能夠在芯片接合處理期間有效地防止對(duì) 擠壓塊的污染。一方面，本發(fā)明提供一種芯片接合工具，包括擠壓塊，用于擠 壓半導(dǎo)體芯片并且激光束從中通過；和突出部，置于擠壓塊之下，激 光束從中通過，半導(dǎo)體芯片被吸附在其上，并且在擠壓塊和半導(dǎo)體芯 片之間保持間隔。該擠壓塊可具有大于半導(dǎo)體芯片寬度的寬度，突出部可具有小于 半導(dǎo)體芯片寬度的寬度，從而使得突出部的與半導(dǎo)體芯片接觸的下表 面置于半導(dǎo)體芯片的上表面內(nèi)。突出部可以與擠壓塊單獨(dú)形成，也可以與擠壓塊整體形成。此外，可以預(yù)定間隔形成多個(gè)突出部。另一方面，本發(fā)明提供一種芯片接合設(shè)備，包括用于支持基板 的平臺(tái)；擠壓塊，用于擠壓半導(dǎo)體芯片并且激光束從中通過；和突出 部，置于擠壓塊之下，激光束從中通過，半導(dǎo)體芯片被吸附在其上， 并且在擠壓塊和半導(dǎo)體芯片之間保持一定間隔。擠壓塊和突出部可具有用于吸附半導(dǎo)體芯片的真空孔。再一方面，本發(fā)明提供一種芯片接合方法，包括將粘合劑施加 于基板上，使用抽吸組件將半導(dǎo)體芯片吸附到突出部的下表面上，使 得擠壓塊與半導(dǎo)體芯片隔開；將擠壓塊向下移動(dòng)；使半導(dǎo)體芯片對(duì)準(zhǔn) 基板；以及發(fā)射激光束以固化施加于基板上的粘合劑。當(dāng)半導(dǎo)體芯片與基板對(duì)準(zhǔn)時(shí)，在使用攝像頭(vision camera )檢 測半導(dǎo)體芯片與基板的位置，以驗(yàn)證半導(dǎo)體芯片的端子與基板的端子 接觸后，可將半導(dǎo)體芯片向下壓。


通過下文中詳細(xì)描述的本發(fā)明的實(shí)施例及其附圖，本發(fā)明的上述 和其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。附圖不必按比例，強(qiáng)調(diào)的是本發(fā)明的原理。圖l是使用激光束的傳統(tǒng)倒裝芯片接合設(shè)備的剖面圖。圖2是使用激光束的傳統(tǒng)倒裝芯片接合設(shè)備的剖面圖，示出對(duì)吸 附塊的污染。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的芯片接合設(shè)備的側(cè)視圖。圖4和圖5是圖3的芯片接合設(shè)備的剖面圖，示出倒裝芯片接合處理。圖6是根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)示例性實(shí)施例的芯片接合工具的分解透視圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)示例性實(shí)施例的芯片接合工具的剖面圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)示例性實(shí)施例的芯片接合工具的剖面圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的芯片接合處理的流程圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的芯片接合方法中使用 的激光束的波長和透射率的圖。
具體實(shí)施方式
以下參照其中示出本發(fā)明的示例性實(shí)施例的附圖，更全面地描述 本發(fā)明。圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的芯片接合設(shè)備的側(cè)視圖，圖 4和圖5是圖3的芯片接合設(shè)備的剖面圖，示出倒裝芯片接合處理， 圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的芯片接合工具的分解透視圖。參考圖3，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的芯片接合設(shè)備100 包括用于支持基板的平臺(tái)110;和芯片接合工具120，該芯片接合工 具120具有用于擠壓半導(dǎo)體芯片6并且激光束從中穿過的擠壓塊121 和激光束從中穿過、半導(dǎo)體芯片6被吸附在其上并且置于擠壓塊下方以將擠壓塊121從半導(dǎo)體芯片6隔開的突出部123。光管101安裝于芯片接合設(shè)備100的主體102的前部以引導(dǎo)激光束?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4和圖5，芯片接合工具120包括擠壓塊121，激 光束從中穿過，由透明材料構(gòu)成，并且擠壓半導(dǎo)體芯片6;以及突出 部123，置于擠壓塊121下方，在芯片接合處理期間將擠壓塊121從 半導(dǎo)體芯片6隔開預(yù)定間隔G。用于吸附半導(dǎo)體芯片6的真空孔121b形成于擠壓塊121的中心。 從安裝于光管101上方的激光束產(chǎn)生設(shè)備(未示出)發(fā)出的激光束9 穿過透明擠壓塊121。用于吸入空氣的抽吸組件(未示出)連接至真 空孔121b。真空孔123a形成于突出部123上，與擠壓塊121的真空孔121b 連接。通過操作抽吸組件從真空孔121b和123a吸出空氣，將半導(dǎo)體 芯片6吸附在突出部123的下表面上。擠壓塊121具有大于或等于半導(dǎo)體芯片6的寬度D2的寬度D1， 突出部123具有小于半導(dǎo)體芯片6的寬度D2的寬度D3。擠壓塊121具有大于或等于半導(dǎo)體芯片6的寬度D2的寬度Dl 的理由是，這樣激光束9可以始終照射到半導(dǎo)體芯片6的邊緣和中心， 以快速地固化粘合劑3a。用于根據(jù)本發(fā)明的 一 個(gè)示例性實(shí)施例的芯片接合處理設(shè)備中的 粘合劑可包括非導(dǎo)電性聚合物(NCP)、各向異性導(dǎo)電粘合劑(ACA )、 各向異性導(dǎo)電膜(ACF)等。這些粘合劑可將半導(dǎo)體芯片粘于基板上， 并防止外部物質(zhì)的侵入。突出部123可以與擠壓塊121單獨(dú)形成，而后粘附于擠壓塊121 的下表面上。使突出部123與擠壓塊121單獨(dú)形成的原因是為了增加處理的便 利性以及降低生產(chǎn)成本?？商娲兀瑪D壓塊121和突出部123也可以用相同的材料整體形成o突出部123成臺(tái)階狀形成于擠壓塊121的下表面上。這樣，突出 部123具有小于寬度Dl的寬度D3，在芯片接合處理期間將擠壓塊121 與半導(dǎo)體芯片6隔開預(yù)定間距G。具體地說，當(dāng)突出部123的寬度D3大于或等于擠壓塊121的寬 度D1時(shí)，即，當(dāng)與半導(dǎo)體芯片6接觸的突出部123的表面沒有置于 半導(dǎo)體芯片6的上表面之內(nèi)時(shí)，在芯片接合處理期間粘合劑可能污染 突出部123。因此，最好是，與半導(dǎo)體芯片6接觸的突出部123的表 面置于半導(dǎo)體芯片6的上表面之內(nèi)。如圖6所示，為了便于更換接合工具120，擠壓塊121可插入到 夾持外殼103中，插入了擠壓塊121的夾持外殼103可用螺釘105固 定于光管101的下部。為了更換新的擠壓塊121，首先松開螺釘105，夾持外殼103與 之分離，然后從夾持外殼103中取出接合工具120。接下來，在將新的接合工具(未示出)以上述相同的方式插入到 夾持外殼103中以后，使用螺釘105將插入了新的接合工具(未示出) 的夾持外殼103固定于光管101上。此外，門檻或臺(tái)階103a形成于夾持外殼103的內(nèi)表面，以便與 擠壓塊121的上邊緣表面接觸。擠壓塊121的上邊緣表面由門揲或臺(tái)階103a支持，以將擠壓塊 121可靠地固定在夾持外殼103內(nèi)。在根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)示例性實(shí)施例的芯片接合設(shè)備100和芯片接 合工具120中，粘合劑3a被施加于置于平臺(tái)110上的基板3上。同時(shí)，抽吸組件進(jìn)行操作，以通過真空孔121b和123a吸取空氣， 從而將半導(dǎo)體芯片6吸附在突出部123的下表面上。此時(shí)，利用突出部123將半導(dǎo)體芯片6與擠壓塊121隔開預(yù)定間隔G。在此，由于將粘合劑3a施加于基板3上的處理與將半導(dǎo)體芯片6 吸附在突出部123的下表面上的處理獨(dú)立進(jìn)行，因此這些處理可同時(shí) 或以顛倒的次序進(jìn)行。而后，擠壓塊121將半導(dǎo)體芯片6向下移動(dòng)以將半導(dǎo)體芯片6與 基板3對(duì)準(zhǔn)。此時(shí)，由于擠壓塊121的寬度D1大于半導(dǎo)體芯片的寬度D2，激 光束9均勻地照射到半導(dǎo)體芯片6的邊緣和中心。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)粘合劑3a施加于基板3上，并通過激光束的加 熱而固化時(shí)，即使在由于ACF、 ACP或NCP的不適當(dāng)調(diào)整造成粘合 劑3a部分置于半導(dǎo)體芯片6上方的情況下，也可以防止對(duì)擠壓塊121 的污染。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的倒裝芯片接合設(shè)備100和接 合工具120中，為了形成預(yù)定間隔G，突出部可形成各種形狀?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7，示出了根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的接合工具。 接合工具220具有與擠壓塊221整體形成的突出部230。利用突 出部223，在半導(dǎo)體芯片6和擠壓塊221之間保持間隔G。根據(jù)本發(fā) 明，當(dāng)粘合劑3a施加于基板3上并且利用激光束9的加熱被固化時(shí)， 即使在粘合劑3a部分置于半導(dǎo)體芯片6上方的情況下，也可以防止對(duì) 擠壓塊221的污染。此時(shí)，在處理的方便性上略微不利，但在強(qiáng)度上 非常有利?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖8，示出了本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例。接合工具 320包括多個(gè)以預(yù)定間隔置于擠壓塊321中心周圍的突出部323。突出 部323可以具有多個(gè)分別與擠壓塊321的真空孔321b連通的真空孔 323a。利用突出部323在半導(dǎo)體芯片6和擠壓塊321之間保持間隔G。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)粘合劑3a施加于基板3上并且利用激光束9的 加熱被固化時(shí)，即使在粘合劑3a部分置于半導(dǎo)體芯片6上方的情況下， 也可以防止對(duì)擠壓塊321的污染。此時(shí)，由于半導(dǎo)體芯片6能夠被均勻下壓，半導(dǎo)體芯片6可以牢 固地粘附于基板3上。圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的芯片接合處理的流程 圖。以下將參考圖4、 5和9描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的倒 裝芯片接合方法。首先，使用粘合劑供應(yīng)單元(未示出)將粘合劑3a施加于基板3 上，并順序地置于平臺(tái)110之上。同時(shí)，當(dāng)芯片運(yùn)輸機(jī)器人(未示出)拾取一個(gè)半導(dǎo)體芯片6并在 擠壓塊下移動(dòng)該半導(dǎo)體芯片6時(shí)，抽吸組件通過形成于擠壓塊121和 突出部123中的真空孔121b和123a抽吸空氣，以將半導(dǎo)體芯片6吸 附在突出部123的下表面上(S110)。此時(shí)，置于擠壓塊121下表面上的突出部123將半導(dǎo)體芯片6與 擠壓塊121以一定間隔G隔開。然后，擠壓塊121向下移動(dòng)(S120)。接下來，半導(dǎo)體芯片6與 基板3對(duì)準(zhǔn)(S130)。在該狀態(tài)下，激光束9照射到半導(dǎo)體芯片6的上表面上，使得不 污染擠壓塊121，從而固化施加于基板3上的粘合劑3a (S140)。由 于突出部123在擠壓塊121和芯片6之間保持間隔，從而防止了來自 粘合劑3a的污染。當(dāng)半導(dǎo)體芯片6與基板3對(duì)準(zhǔn)時(shí)(S130)，半導(dǎo)體芯片6的連接 端子7與基板3的連接端子8接觸，半導(dǎo)體芯片6被向下擠壓。圖10是在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的倒裝芯片接合方法中使 用的激光束的波長和透射率的圖。參考圖10 ，在根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)示例性實(shí)施例的倒裝芯片接合方 法中，可以使用波長為800-900nm的激光束，同時(shí)，該激光通過擠 壓塊的透射率可為80 _ 100 % 。在這種情況下，可以將半導(dǎo)體芯片加熱到某一合適的溫度，通過 使粘合劑在半導(dǎo)體芯片周圍向下流動(dòng)，同時(shí)使粘合劑固化，可以有效 的防止對(duì)擠壓塊的污染。例如，盡管參照倒裝芯片接合技術(shù)來描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例 性實(shí)施例的芯片接合設(shè)備，但可以將同樣的設(shè)備適用于將模具粘合到 引線框、印刷電路板(PCB)、電路帶等的模具接合技術(shù)。當(dāng)然，半導(dǎo)體芯片的連接端子和基板的連接端子之間的連接結(jié)構(gòu) 可適用例如球形網(wǎng)格陣列(BGA)等多種連接結(jié)構(gòu)。如上所述，由于突出部在半導(dǎo)體芯片和擠壓塊之間保持了間隔， 從而可避免擠壓塊被污染。此外，通過有效地防止對(duì)擠壓塊的污染， 可順利地執(zhí)行芯片接合處理并延長擠壓工具的生命周期。在此示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，盡管使用了特定術(shù)語，但它 們是在一般性和描述性的意義上、而非為了限制性的目的被使用和解 釋。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離如下權(quán)利要求所闡明 的精神和范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明的形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行多種改變。
權(quán)利要求
1. 一種芯片接合工具，包括擠壓塊，用于擠壓半導(dǎo)體芯片并且激光束從中通過；和突出部，置于擠壓塊之下，激光束從中通過，半導(dǎo)體芯片被吸附在其上，并且在擠壓塊和半導(dǎo)體芯片之間保持間隔。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的芯片接合工具，其中擠壓塊的寬度大于半 導(dǎo)體芯片的寬度，突出部的寬度小于半導(dǎo)體芯片的寬度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1的芯片接合工具，其中突出部的與半導(dǎo)體芯 片接觸的下表面置于半導(dǎo)體芯片的上表面內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1的芯片接合工具，其中擠壓塊和突出部由透 明材料形成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1的芯片接合工具，其中突出部與擠壓塊單獨(dú)形成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1的芯片接合工具，其中突出部以臺(tái)階的方式 形成于擠壓塊的下表面上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1的芯片接合工具，其中突出部與擠壓塊整體形成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1的芯片接合工具，其中多個(gè)突出部以預(yù)定間 隔形成。
9、 一種芯片接合設(shè)備，包括 用于支持基板的平臺(tái)；擠壓塊，用于擠壓半導(dǎo)體芯片并且激光束從中通過；和 突出部，置于擠壓塊之下，激光束從中通過，半導(dǎo)體芯片被吸附 在其上，并且在擠壓塊和半導(dǎo)體芯片之間保持一定間隔。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9的芯片接合設(shè)備，其中擠壓塊和突出部具有 用于吸附半導(dǎo)體芯片的真空孔。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9的芯片接合設(shè)備，其中擠壓塊的寬度相對(duì)地 大于或等于半導(dǎo)體芯片的寬度，突出部的寬度相對(duì)地小于半導(dǎo)體芯片的寬度。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9的芯片接合設(shè)備，其中突出部與擠壓塊單獨(dú)形成o
13、 根據(jù)權(quán)利要求9的芯片接合設(shè)備，其中突出部以臺(tái)階的方式 形成于擠壓塊的下表面上。
14、 根據(jù)權(quán)利要求9的芯片接合設(shè)備，其中突出部與擠壓塊整體形成。
15、 根據(jù)權(quán)利要求9的芯片接合設(shè)備，其中多個(gè)突出部以預(yù)定間 隔形成。
16、 一種芯片接合方法，包括將粘合劑施加于基板上，使用抽吸組件將半導(dǎo)體芯片吸附到突出 部的下表面上，使得擠壓塊與半導(dǎo)體芯片隔開； 將擠壓塊向下移動(dòng)； 使半導(dǎo)體芯片對(duì)準(zhǔn)基板；以及 發(fā)射激光束以固化施加于基板上的粘合劑。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16的芯片接合方法，其中當(dāng)半導(dǎo)體芯片對(duì)準(zhǔn) 基板時(shí)，在對(duì)半導(dǎo)體芯片和基板的位置進(jìn)行檢測后，半導(dǎo)體芯片的端子與基板的端子接觸，并且將半導(dǎo)體芯片向下擠壓。
18、 根據(jù)權(quán)利要求16的芯片接合方法，其中擠壓塊的寬度相對(duì) 地大于或等于半導(dǎo)體芯片的寬度，突出部的寬度相對(duì)地小于半導(dǎo)體芯 片的寬度。
19、 根據(jù)權(quán)利要求16的芯片接合方法，其中突出部與擠壓塊單 獨(dú)形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種芯片接合工具以及相關(guān)設(shè)備和方法，芯片接合工具包括擠壓塊，用于擠壓半導(dǎo)體芯片并且激光束從中通過；和突出部，置于擠壓塊之下，激光束從中通過，半導(dǎo)體芯片被吸附在其上，并且在擠壓塊和半導(dǎo)體芯片之間保持間隔。
文檔編號(hào)H01L21/58GK101256971SQ200710110129
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2007年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月28日
發(fā)明者玉智泰 申請(qǐng)人:三星Techwin株式會(huì)社