利用激發(fā)的混合氣體的晶粒安裝裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于將半導(dǎo)體晶粒安裝在襯底上的晶粒安裝裝置，該襯底具有金屬表面，該裝置包含有：材料滴涂平臺(tái)，其用于將鍵合材料滴涂在襯底上；晶粒安裝平臺(tái)，其用于將半導(dǎo)體晶粒放置在已經(jīng)滴涂在襯底上的鍵合材料中；以及活化氣體產(chǎn)生器，其設(shè)置在晶粒安裝平臺(tái)前側(cè)，以將激發(fā)的混合氣體引導(dǎo)在襯底上，而便于還原襯底上的氧化物。
【專利說明】利用激發(fā)的混合氣體的晶粒安裝裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及將半導(dǎo)體芯片或晶粒安裝在襯底上，尤其是涉及在這樣的安裝以前對(duì)襯底和/或晶粒安裝介質(zhì)的處理。

【背景技術(shù)】
[0002]電子器件的制造常常包括在最終封裝電子器件以前將半導(dǎo)體晶粒安裝在襯底上。在將半導(dǎo)體安裝于具有金屬表面的襯底如引線框以前，該襯底或引線框通常在加熱通道中被預(yù)熱以便于創(chuàng)造有助于晶粒安裝的環(huán)境。加熱通道具有加熱器以將引線框預(yù)熱至高于軟焊料(soft solder)的熔點(diǎn)以上的溫度，而使得焊料成為晶粒安裝的介質(zhì)。通過一段長(zhǎng)度的焊接導(dǎo)線被降低至預(yù)熱的引線框上并且一旦和預(yù)熱的引線框接觸就融化的方式，焊料可以被滴涂。然后將引線框傳送至位于加熱通道內(nèi)部的鍵合區(qū)，在那里半導(dǎo)體晶粒得以被鍵合。最后，引線框被冷卻以將焊料固化而完成鍵合。傳統(tǒng)的軟焊料晶粒安裝應(yīng)用采用混合氣體(forming gases),該混合氣體可包含有5-15%的氫氣，以防止在這種加熱處理過程中引線框氧化。
[0003]無焊劑焊接(fluxless soldering)是用于晶粒安裝最合適的方法,其被廣泛地使用于工業(yè)中。在各種無焊劑回流和焊接方法中，氫氣作為反應(yīng)氣體以減少襯底上的氧化物的使用尤其具有吸引力，因?yàn)樗乔鍧嵦幚聿⑶壹嫒萦陂_放的連續(xù)的生產(chǎn)線。因此，在存在氫氣的情形下完成無焊劑焊接已經(jīng)成為技術(shù)目標(biāo)一段時(shí)間。一種方法已經(jīng)用來利用在氮?dú)膺\(yùn)載(carrier)氣體中包含有5-15%氫氣的混合氣體，以從加熱通道中排出空氣尤其是氧氣。加熱通道中的氧氣水平保持在50ppm以下，以避免引線框氧化。而且，混合氣體能夠被使用來還原出現(xiàn)在引線框表面上的銅氧化物，以改善焊料的可沾性(wettability)。
[0004]加熱通道通常會(huì)充滿上述的混合氣體。而且，對(duì)于晶粒安裝中所使用的焊接處理而言，主要的限制是還原金屬氧化物速度的低效和緩慢，尤其是關(guān)于焊料氧化物。氫氣的這種低效歸因于低溫時(shí)氫分子(hydrogen molecules)的缺失活性。由于活性的氫對(duì)于還原氧化物而言是重要的，所以高度反應(yīng)性的活性基(reactive radicals)如單原子氫僅僅能夠在高溫下得以形成。例如，用于還原銅氧化物的有效溫度變化范圍是在350° C以上，而甚至更加高得多的溫度(超過450° C的溫度)是有必要地有效還原焊料氧化物的。通常，相對(duì)有限數(shù)量的氫氣能夠在軟焊料晶粒鍵合機(jī)的傳統(tǒng)加熱通道中能夠得以激活。因此，能夠產(chǎn)生高度反應(yīng)性的氫，從而降低所需數(shù)量的氫氣濃度和處理溫度以有效地還原氧化如焊料氧化，是令人期望的。
[0005]另外，由于加熱通道中存在幾個(gè)開放窗口用于處理操作，例如焊料滴涂、拍打(spanking)和晶粒鍵合，空氣常常在作為旋風(fēng)漫射和流動(dòng)進(jìn)入加熱通道。這使得在加熱通道中實(shí)現(xiàn)不受氧氣干擾的環(huán)境具有挑戰(zhàn)性，以達(dá)到高水平的抗氧化而進(jìn)行良好的焊接。在沒有有效還原焊料氧化物的情形下，在晶粒安裝過程中，所產(chǎn)生的焊料氧化將會(huì)導(dǎo)致空洞和晶粒斜置問題，和會(huì)引起可靠性問題。
[0006]更多的負(fù)面趨勢(shì)是越來越多具有低級(jí)焊料可沾性的低檔引線框正被使用。這些引線框更易于在它們的表面形成銅氧化，這證明在使用傳統(tǒng)的混合氣體阻止氧化方面具有挑戰(zhàn)性。
[0007]基于上述理由，傳統(tǒng)意義上已經(jīng)使用的還原氣體(reducing gases)的有效性應(yīng)該被改善。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]所以，本發(fā)明的一個(gè)目的是尋求在焊料晶粒安裝環(huán)境中使用一種活性還原氣體，以避免前述傳統(tǒng)的晶粒安裝裝置的至少部分不足。
[0009]本發(fā)明的另一個(gè)目的是尋求實(shí)現(xiàn)一種比現(xiàn)有技術(shù)更為簡(jiǎn)潔的再激勵(lì)方法(reactivating technique),以便于提高還原處理的速度和有效性。
[0010]因此，本發(fā)明第一方面提供一種用于將半導(dǎo)體晶粒安裝在襯底上的晶粒安裝裝置，該襯底具有金屬表面，該裝置包含有:材料滴涂平臺(tái)，其用于將鍵合材料滴涂在襯底上；晶粒安裝平臺(tái)，其用于將半導(dǎo)體晶粒放置在已經(jīng)滴涂在襯底上的鍵合材料上；以及活化氣體產(chǎn)生器，其設(shè)置在晶粒安裝平臺(tái)前側(cè)，以將激發(fā)的混合氣體引導(dǎo)在襯底上，該激發(fā)的混合氣體被操作來還原襯底上的氧化物。
[0011]本發(fā)明第二方面提供一種用于將半導(dǎo)體晶粒安裝在襯底上的方法，該襯底具有金屬表面，該方法包含有以下步驟:使用活化氣體產(chǎn)生器，將激發(fā)的混合氣體引導(dǎo)在襯底上，以還原襯底上的氧化物；在材料滴涂平臺(tái)處，將鍵合材料滴涂在襯底上；其后在晶粒安裝平臺(tái)處，將半導(dǎo)體晶粒放置在已經(jīng)滴涂在襯底上的鍵合材料上。
[0012]本發(fā)明第三方面提供一種制造電子器件的方法，該電子器件包括具有金屬表面的襯底，該方法包含有以下步驟:使用活化氣體產(chǎn)生器，將激發(fā)的混合氣體引導(dǎo)在襯底上，以還原襯底上的氧化物；在材料滴涂平臺(tái)處，將鍵合材料滴涂在襯底上；其后在晶粒安裝平臺(tái)處，將半導(dǎo)體晶粒放置在已經(jīng)滴涂在襯底上的鍵合材料上。
[0013]參閱后附的描述本發(fā)明實(shí)施例的附圖，隨后來詳細(xì)描述本發(fā)明是很方便的。附圖和相關(guān)的描述不能理解成是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的特點(diǎn)限定在權(quán)利要求書中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]現(xiàn)參考附圖描述本發(fā)明所述具有還原氧化的用于完成晶粒安裝的裝置和工藝的實(shí)例，其中。
[0015]圖1所示為根據(jù)本發(fā)明第一較佳實(shí)施例所述的使用激發(fā)的(activated)混合氣體的軟焊料晶粒安裝裝置的剖面示意圖。
[0016]圖2所示為根據(jù)本發(fā)明第二較佳實(shí)施例所述的使用激發(fā)的混合氣體的軟焊料晶粒安裝裝置的剖面示意圖。
[0017]圖3所示為根據(jù)本發(fā)明第三較佳實(shí)施例所述的晶粒安裝裝置的局部放大示意圖，其中活化氣體產(chǎn)生器被安裝在導(dǎo)線滴涂器(wire dispenser)上。
[0018]圖4所示為同根據(jù)本發(fā)明第一和第二較佳實(shí)施例所述裝置一起使用的活化氣體產(chǎn)生器的實(shí)施例；和。
[0019]圖5 (a)至圖5 (c)所示為使用根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的清潔工序進(jìn)行還原之后去除氧化物的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]圖1所示為根據(jù)本發(fā)明第一較佳實(shí)施例所述的使用激發(fā)的混合氣體22的晶粒安裝裝置10的剖面示意圖。雖然此處所述的工序涉及軟焊料的使用，值得注意的是，晶粒安裝裝置10也可以適用于不使用軟焊料的晶粒安裝的其它方式。
[0021]晶粒安裝裝置10包含有封閉加熱通道11的加熱通道封蓋12，具有金屬表面的襯底14，如引線框被配置來傳輸通過該加熱通道，以便于將半導(dǎo)體晶粒36安裝至襯底14上。保護(hù)氣體16，其可能是氮?dú)饣蚧旌蠚怏w，被引導(dǎo)進(jìn)入和充滿加熱通道11的通路中，以當(dāng)襯底14正在進(jìn)行處理時(shí)封閉容置在加熱通道11中的襯底14，并保護(hù)設(shè)置在通路中的元件避免氧化。晶粒安裝裝置10具有至少一個(gè)加熱器，以將襯底14加熱至高于所使用的軟焊料的熔點(diǎn)大約30-80° C的溫度，以便于軟焊料一旦和襯底14接觸將會(huì)熔化。
[0022]活化氣體產(chǎn)生器18設(shè)置在加熱通道封蓋12上開口的上方，以將激發(fā)的混合氣體噴射通過該開口進(jìn)入加熱通道11和襯底14之上，以還原襯底14上的氧化物。在焊接之前，激發(fā)的混合氣體主要被引入來清潔襯底14，其另外也被操作來在將半導(dǎo)體晶粒鍵合至襯底以前還原軟焊料安裝介質(zhì)，如下所述?？晒┻x擇的是，活化氣體產(chǎn)生器18可以被直接集成在加熱通道封蓋12上。氣體供應(yīng)管道20耦接至活化氣體產(chǎn)生器18上，以提供大氣壓力下的已經(jīng)激活的混合氣體22。
[0023]混合氣體22已經(jīng)被激發(fā)以產(chǎn)生活性物質(zhì)(activated species)或活性基(excited radicals),和氫離子。激發(fā)的混合氣體24和尤其是在混合氣體中出現(xiàn)的活性基作用在預(yù)熱襯底14上以還原氧化物。滑動(dòng)蓋26閉合了活化氣體產(chǎn)生器18和加熱通道封蓋12之間的間隙，以使得保護(hù)氣體16和激發(fā)的混合氣體24從加熱通道11的通路處的流失最小化。
[0024]材料滴涂平臺(tái)27設(shè)置在活化氣體產(chǎn)生器18的下游，用于滴涂鍵合材料。在所描述的實(shí)施例中，以軟焊料形式存在的鍵合材料被滴涂在襯底14上。在材料滴涂平臺(tái)27處，導(dǎo)線滴涂器28引入一段焊接導(dǎo)線30以將焊料滴涂在襯底14上，此時(shí)一旦焊接導(dǎo)線30和襯底14接觸會(huì)熔化而形成焊點(diǎn)32?？蛇x的是，導(dǎo)線滴涂器28也可以生成焊料圖案。在焊點(diǎn)32已經(jīng)滴涂在襯底14上之后，其上具有焊點(diǎn)32的襯底14被步進(jìn)器(圖中未示)傳輸至晶粒安裝平臺(tái)33。設(shè)置在晶粒安裝平臺(tái)33上的鍵合工具34拾取和放置半導(dǎo)體晶粒36于已經(jīng)滴涂在襯底14上的焊點(diǎn)32上。最后，半導(dǎo)體晶粒36連同來自焊點(diǎn)32的鍵合焊料38一起被冷卻以固化半導(dǎo)體晶粒36和襯底14之間的鍵合。襯底14和鍵合后的半導(dǎo)體晶粒36然后被封裝成電子器件。
[0025]圖2所示為根據(jù)本發(fā)明第二較佳實(shí)施例所述的使用激發(fā)的混合氣體的晶粒安裝裝置50的剖面示意圖。在這個(gè)實(shí)施例中，除了設(shè)置在導(dǎo)線滴涂器28前面的第一活化氣體產(chǎn)生器18之外，第二活化氣體產(chǎn)生器52設(shè)置在位于導(dǎo)線滴涂器28和鍵合工具34之間的加熱通道封蓋12中另一個(gè)開口的上方。第二活化氣體產(chǎn)生器52還包括:用于提供大氣壓力下的已經(jīng)激活的混合氣體56的第二氣體供應(yīng)管道54，用于閉合第二活化氣體產(chǎn)生器52和加熱通道封蓋12之間的間隙的滑動(dòng)蓋60，以使得保護(hù)氣體16和激發(fā)的混合氣體58從加熱通道11的通路處的流失最小化。
[0026]當(dāng)?shù)谝换罨瘹怏w產(chǎn)生器18至少在襯底14上滴涂有一定數(shù)量焊料的一個(gè)位置處(和在襯底14的其它部位上)被操作來還原襯底14上的氧化物的同時(shí)，第二活化氣體產(chǎn)生器52被操作來主要還原已經(jīng)滴涂在襯底14上的一定數(shù)量焊料上的氧化物。具體地，第二活化氣體產(chǎn)生器52主要地被操作來還原形成在已滴涂的焊點(diǎn)32上或已經(jīng)于導(dǎo)線滴涂器28位置處引入于襯底14上的焊料圖案上的任何焊料氧化物。
[0027]也就是說，在晶粒安裝裝置50的這個(gè)實(shí)施例中采用了兩個(gè)活化氣體產(chǎn)生器18、52，它們安裝在導(dǎo)線滴涂器28之前和之后，以分別還原襯底14和焊點(diǎn)32上的氧化物。在晶粒安裝過程中，在襯底14已經(jīng)被加熱至預(yù)定的溫度之后，襯底14上的任何氧化物被來自第一活化氣體產(chǎn)生器18的激發(fā)的混合氣體還原。在焊點(diǎn)32已經(jīng)被滴涂在襯底14上之后，在半導(dǎo)體晶粒36被放置在焊點(diǎn)32或焊料圖案上以前，出現(xiàn)在焊點(diǎn)32或焊料圖案上的焊料氧化物被第二活化氣體產(chǎn)生器52還原。此后，鍵合后的焊料38被冷卻以將半導(dǎo)體晶粒36牢牢地鍵合在襯底14上。由于焊料相當(dāng)清潔和可沾濕良好，所以良好的晶粒鍵合能夠得以實(shí)現(xiàn)。
[0028]在另一個(gè)較佳的應(yīng)用中，在材料滴涂平臺(tái)27處，所述的活化氣體產(chǎn)生器18、52可以直接被集成至導(dǎo)線滴涂器62上。圖3所示為根據(jù)本發(fā)明第三較佳實(shí)施例所述的晶粒安裝裝置的局部放大示意圖，其中活化氣體產(chǎn)生器18被安裝在導(dǎo)線滴涂器62上。
[0029]連同活化氣體產(chǎn)生器，興奮的氫離子被引入和噴射在滴涂區(qū)域上，以不僅覆蓋將要滴涂焊料的襯底14的鍵合盤，而且覆蓋襯底14上已經(jīng)滴涂的焊點(diǎn)32和焊料圖案。加熱后的襯底14被傳送至材料滴涂平臺(tái)27處，襯底14上存在的氧化物(如銅氧化物)立即被激發(fā)的混合氣體24還原。在同一個(gè)位置，已經(jīng)滴涂在襯底14的鍵合盤上的焊點(diǎn)32同樣也被還原。所以，在這個(gè)實(shí)施例中，單個(gè)的活化氣體產(chǎn)生器18可同時(shí)還原襯底14和焊點(diǎn)32。清潔后的襯底14上具有良好沾濕的清潔鍵合焊料38將會(huì)產(chǎn)生具有期望鍵合性能的焊料鍵八口 ο
[0030]激活的混合氣體能夠被使用來處理不同類型的封裝件，包括單排或多排引線框和其他襯底?；罨瘹怏w產(chǎn)生器18、52相對(duì)于引線框設(shè)置在加熱通道封蓋12上，以還原設(shè)置在同一列上的所有單元，每列垂直于引線框的傳輸方向。較佳地，在加熱通道11的內(nèi)部，活化氣體產(chǎn)生器18、52應(yīng)該至少可垂直于襯底14的傳輸方向移動(dòng)?；瑒?dòng)蓋26、60連接至活化氣體產(chǎn)生器18、52，且其被利用來蓋住加熱通道封蓋12的開口。在這種定位過程中，它被進(jìn)一步適合來連同活化氣體產(chǎn)生器18、52 —起移動(dòng)。當(dāng)活化氣體產(chǎn)生器18、52被使用來處理多排封裝件或器件時(shí)，滑動(dòng)蓋26、60尤其可用于使得激發(fā)的混合氣體24、58自加熱通道處的泄漏最小化。
[0031]圖4所示為同根據(jù)本發(fā)明第一和第二較佳實(shí)施例所述裝置一起使用的活化氣體產(chǎn)生器18、52的實(shí)施例。具體地，活化氣體產(chǎn)生器18、52行使激發(fā)混合氣體中氫離子的功倉(cāng)泛。
[0032]活化氣體產(chǎn)生器18、52包含有:以中央圓柱形電極80形式存在的第一電極、氣體潤(rùn)旋式噴嘴(gas swirler) 74、絕緣材料72 (dielectric material)和包括產(chǎn)生器固定器70的第二電極，和/或加熱通道封蓋12。這個(gè)氣體渦旋式噴嘴74會(huì)適合通過多個(gè)氣體渦旋式噴嘴的孔洞76使得混合氣體22旋轉(zhuǎn)進(jìn)行圓周分布。第一和第二電極被操縱來產(chǎn)生電場(chǎng)。
[0033]在這個(gè)實(shí)施例中，交流電場(chǎng)被提供在活化氣體產(chǎn)生器18、52中以激勵(lì)氫氣。活化氣體產(chǎn)生器18被連接至加熱通道11。交流電場(chǎng)產(chǎn)生自一種包含有錐形的中央圓柱形電極80的裝置，該中央圓柱形電極80是導(dǎo)電的和凸伸的，并具有高表面曲率。該中央圓柱形電極80在其上部被絕緣材料72部分地環(huán)繞，其接著被導(dǎo)電的產(chǎn)生器固定器70所環(huán)繞。在其最低點(diǎn)，中央圓柱形電極80相鄰于加熱通道封蓋12的在加熱通道11中開設(shè)的開口設(shè)置。所述的產(chǎn)生器固定器70和加熱通道封蓋12電性連接至交流電源82上。包含于產(chǎn)生器固定器70中的第二電極圍繞中央圓柱形電極80，并被接地(參見圖4)。交流電源82的頻率除了可從1kHz變化至20MHz之外不被特定地限制，較合適地是在10至50kHz之間變化。電壓為100V至50kV，更為合適地是IkV至1kV的交流電已經(jīng)被證明是特別有益于完成根據(jù)本發(fā)明所述的方法。
[0034]在中央圓柱形電極80和絕緣材料72之間以及絕緣材料72和包含于產(chǎn)生器固定器70的第二電極之間分別形成有細(xì)微的間隙。兩個(gè)電極之間的絕緣材料72被極性化以提供電場(chǎng)。交流電場(chǎng)同樣也產(chǎn)生在位于加熱通道封蓋12和中央電極80之間的活化氣體產(chǎn)生器18的底部。首先，混合氣體被氣體渦旋式噴嘴74旋轉(zhuǎn)，然后旋轉(zhuǎn)的氣體78高速地向下通過交流電場(chǎng)進(jìn)入加熱通道11。包含于氣體混合物中的氫氣被至少部分地激活以形成活性基，其后它進(jìn)入加熱通道11的腔室以進(jìn)行清潔的目的。
[0035]中央圓柱形電極80相鄰于活化氣體產(chǎn)生器18的噴嘴設(shè)置一段預(yù)定的距離，該距離位于中央圓柱形電極80的端部和待清潔的襯底14的表面或焊點(diǎn)32之間。該距離相對(duì)于中央電極的直徑得以確定，且該距離可以是中央電極的直徑的0.1倍至5倍之間，較合適地是0.5倍至3倍之間的范圍。在中央圓柱形電極80和第二電極或絕緣材料72之間的間隙可以在從Imm至20mm之間，較合適地是從5mm變化至1mm的范圍，該間隙包含有交流電場(chǎng)。在活化氣體產(chǎn)生器18、52的排出口，加熱通道封蓋12的開口具有很大的直徑，以便于減緩激活的混合氣體24、58進(jìn)入加熱通道11和分別噴射在襯底14、焊點(diǎn)32上的速度，而為了避免任何損壞，尤其是對(duì)熔融焊料的損壞。
[0036]在氫氣從氣體渦旋式噴嘴74處被彈出之后，當(dāng)氫氣通過由位于中央圓柱形電極80和包含于產(chǎn)生器固定器70的第二電極和/或加熱通道封蓋12之間的、頻率為10-50kHz的低頻交流電源82或RF電源產(chǎn)生的交流電場(chǎng)時(shí)，氫氣至少進(jìn)一步被部分地激發(fā)。激發(fā)的氫物質(zhì)可能進(jìn)一步包含在氣體混合物中，其包括分子、原子、非氫離子和其他活性物質(zhì)?；钚晕镔|(zhì)被傳送通過加熱通道封蓋12中的開口進(jìn)入加熱通道11，并作用在已經(jīng)接地的襯底14和/或焊料32上。
[0037]圖5 (a)至圖5 (c)所示為使用根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的清潔工序進(jìn)行還原之后去除氧化物的示意圖。處理以前，金屬氧化物層84位于襯底14或焊點(diǎn)32的表面(參見圖5(a))?；钚曰徒饘傺趸?MO: metal oxide)在高溫下有效地反應(yīng)，以將氧化物還原成純金屬和氣態(tài)水，該氣態(tài)水可能從加熱通道中得以耗盡，參見圖5(b)所示。
[0038]活性基是類似等離子體顆粒，其包括原子、離子和放電氫，以及其他活性物質(zhì)。它們?cè)厣a(chǎn)，并作用在襯底14或焊點(diǎn)32的表面。激發(fā)的活性基非?；顫娗宜鼈兊拿芏确浅８?，和傳統(tǒng)的軟焊料晶粒鍵合中的熱分解顆粒相比多達(dá)100至1000倍。
[0039]大家相信，氧化物的還原發(fā)生如下:
分解:nH2 -> H2*(激發(fā)的分子)+ 2H (激發(fā)的原子)+ 2H (離子)+ 2e’
氧化物的還原:2H(+) + MO -> H20 (氣態(tài))+ M (此處M=焊料或銅) 圖5(c)顯示了還原之后，帶有良好可沾濕性效果的清潔后的金屬表面86。
[0040]所以，此處所述的是一種使用活化氣體產(chǎn)生器18、52的方式用于從襯底14和/或焊料32處移除金屬氧化物(MO)的裝置和方法。激發(fā)的活性基可得以被創(chuàng)造出，其后直接被引導(dǎo)入晶粒安裝裝置10、50、60的加熱通道11中，以還原諸如銅和焊料表面之類的金屬表面。在大氣壓力下，從混合氣體中活性基被激發(fā)出，它們高速地通過強(qiáng)大的電場(chǎng)，該電場(chǎng)通過來自電發(fā)生器的無線電波所產(chǎn)生。激發(fā)出的活性基也可以由相對(duì)于絕緣屏障環(huán)繞的放電所產(chǎn)生。
[0041]基于氮?dú)庀鄬?duì)較低的成本和釋放的排出廢氣的環(huán)境友好的原因，氣體混合物通常包含有作為還原氣體的氫氣和作為載體的氮?dú)狻］d體氣體也可以包括但不限于氦氣(helium)和気氣(argon)。在所描述的實(shí)施例中，氣體混合物可包括體積占0.1%至15%的氫氣，更為合適地為體積占3%至5%的氫氣；混合氣體流動(dòng)可以以0.1-0.5Mpa的壓力被引入，但是更為合適地是從0.2Mpa至0.4Mpa。
[0042]此處描述的本發(fā)明在所具體描述的內(nèi)容基礎(chǔ)上很容易產(chǎn)生變化、修正和/或補(bǔ)充，可以理解的是所有這些變化、修正和/或補(bǔ)充都包括在本發(fā)明的上述描述的精神和范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于將半導(dǎo)體晶粒安裝在襯底上的晶粒安裝裝置，該襯底具有金屬表面，該裝置包含有: 材料滴涂平臺(tái)，其用于將鍵合材料滴涂在襯底上； 晶粒安裝平臺(tái)，其用于將半導(dǎo)體晶粒放置在已經(jīng)滴涂在襯底上的鍵合材料上；以及 活化氣體產(chǎn)生器，其設(shè)置在晶粒安裝平臺(tái)前側(cè)，以將激發(fā)的混合氣體引導(dǎo)在襯底上，該激發(fā)的混合氣體被操作來還原襯底上的氧化物。
2.如權(quán)利要求1所述的晶粒安裝裝置，該裝置還包含有:加熱通道，其填充有保護(hù)氣體和使用加熱通道封蓋封閉以在襯底于各個(gè)平臺(tái)經(jīng)過處理時(shí)容置襯底。
3.如權(quán)利要求2所述的晶粒安裝裝置，其中，活化氣體產(chǎn)生器設(shè)置在加熱通道封蓋中的開口上方，激發(fā)的混合氣體通過該開口噴射在位于加熱通道中的襯底上。
4.如權(quán)利要求3所述的晶粒安裝裝置，其中，活化氣體產(chǎn)生器至少垂直于襯底在加熱通道內(nèi)部的傳送方向移動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述的晶粒安裝裝置，該裝置還包含有:滑動(dòng)蓋，其連接于活化氣體產(chǎn)生器并隨著活化氣體產(chǎn)生器移動(dòng)，該滑動(dòng)蓋被操作來使得激發(fā)的混合氣體通過該開口從加熱通道處的泄漏最小化。
6.如權(quán)利要求3所述的晶粒安裝裝置，其中，該加熱通道封蓋中的開口具有足夠大的直徑以減緩激活的混合氣體從活化氣體產(chǎn)生器露出進(jìn)入加熱通道的速度。
7.如權(quán)利要求1所述的晶粒安裝裝置，其中，該活化氣體產(chǎn)生器包含有第一氣體產(chǎn)生器和/或第二氣體產(chǎn)生器，該第一氣體產(chǎn)生器設(shè)置在材料滴涂平臺(tái)前側(cè)，第二氣體產(chǎn)生器設(shè)置在材料滴涂平臺(tái)和晶粒安裝平臺(tái)之間。
8.如權(quán)利要求7所述的晶粒安裝裝置，其中，該第一氣體產(chǎn)生器被操作來在襯底上至少將要滴涂一定數(shù)量的鍵合材料的位置處還原襯底上的氧化物，而第二氣體產(chǎn)生器被操作來還原已經(jīng)滴涂在襯底上的一定數(shù)量的鍵合材料上的氧化物。
9.如權(quán)利要求1所述的晶粒安裝裝置，其中，活化氣體產(chǎn)生器設(shè)置在材料滴涂平臺(tái)處。
10.如權(quán)利要求9所述的晶粒安裝裝置，其中，活化氣體產(chǎn)生器被安裝在設(shè)置于材料滴涂平臺(tái)處的材料滴涂器上，活化氣體產(chǎn)生器被操作來既引導(dǎo)激發(fā)的混合氣體至少在襯底將要滴涂鍵合材料的局部處，又引導(dǎo)激發(fā)的混合氣體在已經(jīng)滴涂在襯底的所述局部的鍵合材料上。
11.如權(quán)利要求1所述的晶粒安裝裝置，其中，活化氣體產(chǎn)生器包含有:用于產(chǎn)生電場(chǎng)的第一電極和第二電極、氣體渦旋式噴嘴，該氣體渦旋式噴嘴包含有多個(gè)氣體渦旋式孔洞，以使得混合氣體進(jìn)行圓周分布的情形下旋轉(zhuǎn)通過電場(chǎng)。
12.如權(quán)利要求11所述的晶粒安裝裝置，其中，第一電極包含有錐形的圓柱形電極，該圓柱形電極是導(dǎo)電的和凸伸的。
13.如權(quán)利要求12所述的晶粒安裝裝置，其中，在其最低點(diǎn)，錐形的圓柱形電極相鄰于加熱通道中的開口設(shè)置，該加熱通道被操作來在各個(gè)平臺(tái)處理期間容置襯底。
14.如權(quán)利要求12所述的晶粒安裝裝置，該裝置還包含有:絕緣材料，其設(shè)置在錐形的圓柱形電極和活化氣體產(chǎn)生器的固定器之間，該絕緣材料被極性化以提供電場(chǎng)。
15.如權(quán)利要求12所述的晶粒安裝裝置，其中，第二電極連接至交流電源上，其包含有用于活化氣體產(chǎn)生器的固定器和/或加熱通道封蓋，該加熱通道封蓋用于封閉加熱通道，該加熱通道被操作來在各個(gè)平臺(tái)處理襯底期間容置襯底。
16.如權(quán)利要求15所述的晶粒安裝裝置，其中，交流電源的頻率是在1kHz至20MHz之間，電壓是在100V至50kV之間。
17.如權(quán)利要求1所述的晶粒安裝裝置，其中，激發(fā)的混合氣體被活化氣體產(chǎn)生器所激勵(lì)，以產(chǎn)生活性物質(zhì)和/或活性基而還原氧化物。
18.如權(quán)利要求1所述的晶粒安裝裝置，其中，激發(fā)的混合氣體包含有激發(fā)的氫物質(zhì)，該氫物質(zhì)被激發(fā)來形成類似等離子體顆粒，該類似等離子體顆粒包括原子、離子和放電氫，以及其他活性物質(zhì)。
19.一種用于將半導(dǎo)體晶粒安裝在襯底上的方法，該襯底具有金屬表面，該方法包含有以下步驟: 使用活化氣體產(chǎn)生器，將激發(fā)的混合氣體引導(dǎo)在襯底上，以還原襯底上的氧化物； 在材料滴涂平臺(tái)處，將鍵合材料滴涂在襯底上； 在晶粒安裝平臺(tái)處，將半導(dǎo)體晶粒放置在已經(jīng)滴涂在襯底的鍵合材料上。
20.一種制造電子器件的方法，該電子器件包括具有金屬表面的襯底，該方法包含有以下步驟: 使用活化氣體產(chǎn)生器，將激發(fā)的混合氣體引導(dǎo)在襯底上，以還原襯底上的氧化物； 在材料滴涂平臺(tái)處，將鍵合材料滴涂在襯底上； 在晶粒安裝平臺(tái)處，將半導(dǎo)體晶粒放置在已經(jīng)滴涂在襯底的鍵合材料上。
【文檔編號(hào)】H01L23/495GK104425289SQ201310410954
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】林鉅淦, 屠平亮, 楊召, 齊軍, 葉鎮(zhèn)鴻 申請(qǐng)人:先進(jìn)科技新加坡有限公司