TW201921559A - 安裝覆晶之系統及方法 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種用以安裝覆晶之系統，包括：至少一翻轉器臂，其具有一接合端；該翻轉器臂配置成在一垂直平面上旋轉；該接合端配置成接合一晶片並且在接合之後旋轉180度。
Description
本發明係關於半導體晶片的製造。尤其是，本發明係關於一種用於組裝該半導體晶片，特別是用於組裝覆晶的裝置。
一覆晶係定義一種用於將諸如IC晶片和MEMS系統的半導體裝置互連到具有沉積在晶片焊墊上焊錫凸塊的外部系統之系統。
用於製造晶片的一般製程包括在沉積錫球的晶圓上提供IC。然後翻轉晶片讓錫球面向外部系統，然後再次熔化錫球來完成電連接。
這呈現兩不同問題。首先，要有效率地翻轉大量晶片，其次，要施加足夠熱量給晶片再次熔化錫球。
在本發明的第一態樣中提供一種用於安裝一覆晶的系統，包括：至少一翻轉器臂，其具有一接合端；該翻轉器臂配置成在一垂直平面上旋轉；該接合端配置成接合一晶片並且在接合之後旋轉180度。
因此，藉由使可旋轉翻轉器臂配置成分別接合晶圓上的晶片，該系統提供一快速並可控制的配置，以在該等錫球重新熔化之前定位、對準與檢測該等晶片。
在本發明的第二態樣中提供一種用於將一晶片接合至一基材的系統，包括：一熱接合頭總成，該熱接合頭總成包括至少一接合頭；該接合頭配置成接觸已定位至該基材的該晶片，並將熱量施加於該晶片；其中該接合頭配置成施加熱量以熔化介於該晶片與基材中間的錫球。
在本發明的第三態樣中提供一種用於將一晶片接合至一基材的方法，包括：將一晶片置放在一基材上，讓錫球夾在該晶片與基材之間；從一接合頭施加熱量至該晶片；熔化在該晶片與基材之間的錫球。
因此，現有技術的拾取器用於再加熱錫球，本發明提供一種接合頭，用於在基材晶舟上時將熱量直接引導到晶片上，這消除關於加熱拾取器實現再度熔化的問題。
再加熱錫球的一般機構牽涉到使用加熱拾取器，從該晶圓將該晶片轉移至該基材。如此，該拾取器接合該晶片，然後移動從一工作臺至下一工作臺的距離，以便再度熔化錫球來與該基材接合。雖然這可視為通過結合傳遞和加熱應用來供應熱量的有效機構，但實際上這導入明顯的問題。在接合該晶片時，該拾取器必須相對較冷，然後在相對短距離輸送晶片時快速加熱。在沉積晶片時，拾取器必須散熱，以在接合下一晶片之前處於合理的溫度。不管將這些動作組合起來的任何好處，事實上這都會導致瓶頸，因為散熱的傳遞時間有限，這導致在輸送期間要控制距離。傳統的拾取器可非常快速地移動，而覆晶的拾取器由於其返回行程的散熱時間，造成移動速度緩慢。
第一圖顯示根據本發明之一具體實施例的一覆晶接合裝置3。
在此特定具體實施例中，該裝置包括一裝載臺5，其配置成將晶圓10和基材80裝載至個別翻轉臺9和熱接合臺7。
翻轉臺9的處理是從晶圓10接合至晶圓載台15開始。晶圓抓取器20沿著抓取器軌道25移動接合該晶圓，並將其拉到工作臺35上。
翻轉臺9包括包工作臺35，還包括一對翻轉器40A、40B和一退出器45。一旦位於工作臺35上，該工作臺然後沿著垂直主軸移動，如此將每一晶片置放於退出器45上，其配置成將該晶片往上壓，讓翻轉器40A、40B之一的接合端接合。如第五圖所述，翻轉器40A、B然後旋轉180度，如此該晶片顛倒，或者使晶片向上突出，從而「翻轉」晶片。當翻轉器40A、40B同時將其放開，一旦翻轉，晶粒接合拾取器60A、60B沿著拾取器軌道70A、70B移動接合該晶片。然後拾取器將晶片浸入焊劑台55內，將焊劑傳遞到晶片，然後使晶片通過向上指向的定向視覺50A、50B，以確認晶片對準在拾取器。
隨後將晶片置放在基材晶舟57A、B內的基材55A上。連同拾取器60A、B安裝是一進一步對準視覺65A、B，用於向下檢查以幫助晶片置放在基材上時對準。一旦已經通過最終對準檢查，則將該基材傳遞至輸出盒80以進行封裝。
針對此具體實施例，根據先前技術，熔化錫球的方法可通過使用加熱的拾取器。另外或結合之下，基材晶舟57A、B可包括一加熱單元，用於將熱量施加於該基材與晶片，如此熔化放上的錫球。該加熱單元可包括位於該基材晶舟內的一感應線圈，或諸如珀爾帖單元(peltier unit)的電熱裝置。
第二圖顯示一替代熱接合臺90。如圖所示，使用相同位於基材晶舟57內的一基材100的配置。基材晶舟57包括軌道95，軌道可選擇性降低以便讓拾取器60接近該基材，並且一旦晶片已置放在該基材上，軌道95再次升高以確保基材100在晶舟57內的定向。
第二圖的具體實施例與第一圖的具體實施例之差別在於其包括一熱接合頭總成105。第二圖所示的該熱接合臺連同第一圖所示的該翻轉臺一起使用。或者，第二圖的該熱接合臺可連同一不同裝置使用。熱接合頭總成105包括全都安裝在一軌道115上的兩接合頭110，如此將該等接合頭定位在該基材上，尤其是直接在該晶片與該基材上。熱接合頭總成105配置成將熱與壓力組合施加於該晶片與基材，以確定錫球有效率地再度熔化並接合該基材。這是呈現於第四圖，其中基材晶舟57包括基材100，而且其中複數個晶片175透過錫球180而接合基材100。
熱接合頭總成165包括至少一以及可能數個接合頭170，其配置成透過熱接合頭總成165下降，以接觸晶片185。接合頭170然後施加熱於該晶片，以及後續的錫球180，如此再次熔化該等錫球以接合基材100。在一進一步具體實施例中，除了施加熱以外，接合頭170也可施加壓縮力量，以使熔化的錫球稍微變形，確保與基材的可行連接。該接合頭可透過許多不同機構施加熱量，包括感應與熱電裝置。或者，該接合頭可使用超音波裝置來熔化該等錫球。應了解，如前述的一已加熱基材晶舟可結合熱接合頭總成使用。
在仍舊進一步具體實施例中，雖然基材晶舟57透過真空密封接合該基材，但在此具體實施例中，該真空密封明顯高於正常需求，以致不只將該基材接合至基材晶舟57，也確保透過施加真空讓基材100平坦化。然後，此平坦化壓力確保該等錫球透過該基材均勻接合該基材無間隙，或透過基材的彎曲完全連接。熟習該項技藝者將了解，將基材保持在適當位置所需的真空將處於一定壓力，並且使基材平坦化所需的真空將明顯更高。此外，由於本發明適用於覆晶製程的一系列基材與晶片，因此這種壓力將隨著對基材尺寸的應用而變化，但是可由熟習該項技藝者使用及瞭解。
第三圖顯示翻轉臺120的具體實施例，在此翻轉器40A、40B配置成將晶片140接合在晶圓30上。
翻轉器40A、40B與工作臺162一起操作，其中該工作臺相對於翻轉器40A、B移動160。移動的工作臺162移動160晶圓30，以將晶片140定位在退出器145上。翻轉器40A、B包括翻轉臂125A、B，其在一替代製程中於該垂直平面內旋轉，以在接合點157上接合晶片。退出器145抬升晶片150，以接合該翻轉器的翻轉臂125A，然後翻轉臂125B繞著一軸135旋轉130，以顛倒或翻轉晶片155，並使晶片由拾取器(未顯示)接合。如此，當該工作臺移動呈現接合晶片時，該等翻轉臂交替接合該晶片並遞送至其個別拾取器。
3‧‧‧覆晶接合裝置
5‧‧‧裝載臺
7‧‧‧熱接合臺
9‧‧‧翻轉臺
10‧‧‧晶圓
15‧‧‧晶圓載台
20‧‧‧晶圓抓取器
25‧‧‧桌取器軌道
30‧‧‧晶圓
35‧‧‧工作臺
40A、40B‧‧‧翻轉器
45‧‧‧退出器
50A、50B‧‧‧向上指向的定向視覺
55‧‧‧焊劑台
55A‧‧‧基材
57A、57B‧‧‧基材晶舟
60A、60B‧‧‧晶粒貼合拾取器
65A、65B‧‧‧進一步對準視覺
70A、70B‧‧‧時取器軌道
80‧‧‧基材
90‧‧‧熱接合臺
95‧‧‧軌道
100‧‧‧基材
105‧‧‧熱接合頭總成
110‧‧‧黏合頭
115‧‧‧軌道
125A、125B‧‧‧翻轉臂
130‧‧‧旋展
135‧‧‧軸
140‧‧‧晶片
145‧‧‧退出器
150‧‧‧晶片
155‧‧‧晶片
157‧‧‧接合點
160‧‧‧移動
162‧‧‧工作臺
165‧‧‧熱接合頭總成
175‧‧‧晶片
180‧‧‧錫球
185‧‧‧晶片
參考例示本發明可能配置的附圖將有助於進一步說明本發明。本發明的其他配置是可能，因此不應將附圖的特殊性認為代替本發明前述說明的一般性。 第一圖為根據本發明之一具體實施例的一覆晶接合裝置之平面圖； 第二圖為根據本發明之一進一步具體實施例的熱接合臺之平面圖； 第三圖為根據本發明之一進一步具體實施例的一翻轉系統之立面圖；及 第四圖為根據本發明之一進一步具體實施例的一熱接合臺之立面圖。
Claims (12)
- 一種用於安裝覆晶之系統，包括： 至少一翻轉器臂，其具有一接合端； 該翻轉器臂配置成在一垂直平面上旋轉； 該接合端配置成接合一晶片並且在接合之後旋轉180度。
- 如申請專利範圍第1項之系統，其更包括一工作臺，其配置成接收單個晶片的一晶圓；該翻轉臂，其配置成接合該晶片並旋轉，如此從該晶圓移除該晶片；使得在旋轉180度，該晶片顛倒。
- 如申請專利範圍第2項之系統，其中該工作臺配置成相對於該翻轉臂移動該晶圓，以將一晶片定位在一接合點上，如此透過該翻轉臂接合。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之系統，其中有至少兩翻轉臂配置成依序接合來自該接合點的晶片。
- 如申請專利範圍第2至4項中任一項之系統，其更包括一退出器，其位於該工作臺之下並配置成將在該接合點上的一晶片往上壓，以由該至少一翻轉臂接合。
- 如申請專利範圍第1至5項中任一項之系統，其更包括至少一拾取器，其配置成接合來自該至少一翻轉臂的該接合端之該已顛倒晶片，該拾取器配置成將來自該至少一翻轉臂的該晶片遞送至一基材晶舟。
- 如申請專利範圍第1至6項中任一項之系統，其中該拾取器進一步配置成將該晶片置放在該基材晶舟中的一基材上。
- 如申請專利範圍第1至7項中任一項之系統，其中該基材晶舟配置成加熱該基材，以熔化夾在該晶片與該基材中間的錫球。
- 一種用於將一晶片接合至一基材之系統，包括： 一熱接合頭總成，該熱接合頭總成包括至少一接合頭； 該接合頭配置成接觸已定位至該基材的該晶片，並將熱量施加於該晶片； 其中該接合頭配置成施加熱量以熔化介於該晶片與基材中間的錫球。
- 如申請專利範圍第9項之系統，其中該接合頭進一步配置成施加一壓縮力量至該晶片。
- 一種用於將一晶片接合至一基材之方法，包括步驟： 將一晶片置放在一基材上，讓錫球夾在該晶片與基材之間； 從一接合頭施加熱量至該晶片； 熔化在該晶片與基材之間的錫球。
- 如申請專利範圍第11項之方法，其中該基材在一基材晶舟內，該基材晶舟包括一加熱單元，以加熱基材，如此熔化該等錫球。
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