晶粒键合装置的制作方法

本发明涉及一种半导体晶粒键合装置，例如涉及一种在将晶粒键合到基板上时能够排出由键合工具产生的烟雾，从而防止键合头模块受到污染的半导体晶粒键合装置。

背景技术：

1、通常，将半导体芯片附接于电路基板的工艺以非常高的精度实施，并且基板上设置有用于固定半导体芯片的多个安装区域。

2、另一方面，由于半导体芯片与电路基板的安装区域之间需要实现精确的电连接，因此，为了降低不良率，将半导体芯片安装于安装区域的准确位置的半导体芯片安装工艺非常重要。

3、通常，半导体芯片安装工艺被称为键合工艺，并且根据该工艺需要精密作业的特殊性，在完成对电路基板的整体位置以及电路基板的半导体芯片固定部的位置（安装区域）的检查之后，半导体芯片被立即安装于电路基板。

4、实施这种半导体芯片安装工艺的热压键合装置是如下装置：从晶圆分离出单个半导体芯片，并由键合拾取器拾取该半导体芯片，使半导体芯片的底面、即形成有凸块的半导体芯片的底面朝下，在该状态下将半导体芯片键合至作为键合对象的基板。

5、这种半导体芯片键合方法包括：在凸块上涂覆助焊剂并将凸块附接至基板的连接端子的方法、在基板上涂覆助焊剂并将连接端子附接至基板的方法等。

6、此时，半导体芯片在被加热的状态下受压而附接至基板，这种在加热半导体芯片之后将其附接至基板的方法被称为热压方法。

7、图1是示出现有热压方法的晶粒键合装置、具体而言为热压键合工具的附图。

8、参照图1，用于通过热压方法将半导体芯片的导电连接部件附接至基板的热压键合工具10具有如下结构：与真空供应单元及冷却空气供应单元连接的歧管块11、加热器12以及用于吸附固定芯片的吸附件15从上向下依次层叠组装。

9、此时，可以形成贯通歧管块11和加热器12以通过真空夹持吸附件15的吸附件真空孔16，并且还可以形成贯通至吸附件15以通过真空吸附芯片的芯片吸附真空孔17。

10、此外，在歧管块11和加热器12中贯通形成有用于冷却陶瓷加热器14的冷却空气送风孔18。

11、下面说明使用这种热压键合工具的键合方法。

12、首先，键合工具10被移送至在芯片供应部中对准的半导体芯片，然后下降，直至吸附件15的底面接触半导体芯片的上表面。

13、接着，借助由真空供应单元供应至芯片吸附真空孔17的真空，将半导体芯片吸附固定于吸附件15。

14、吸附固定有半导体芯片的键合工具10在被移送至基板对准的位置的同时下降，并且基板的上表面预先涂覆有非导电胶（ncp：non-conductive paste）。

15、借助键合工具下降所产生的压力，半导体芯片的底面按压非导电胶，使非导电胶扩散于基板的上表面，同时导电凸块的焊料穿过非导电胶而处于接触基板的导电焊盘的状态。

16、此时，当半导体芯片因键合工具10下降所产生的压力而按压非导电胶时，如果键合工具10内的加热器12升温至用于熔接导电凸块的温度（约300℃），则非导电胶可能在尚未均匀扩散于基板的上表面之前即发生固化。因此，在键合工具10按压非导电胶并使其均匀扩散于基板之前，需要将加热器12维持在冷却至约150℃的状态。

17、在半导体芯片的底面借助键合工具10下降所产生的压力按压非导电胶，使非导电胶均匀扩散于基板的上表面之后，键合工具10内的加热器12升温至用于熔接导电凸块的温度（约300℃）。

18、随着半导体芯片的导电凸块的焊料熔化，其被熔接至基板的导电图案而实现互连（interconnection），同时非导电胶被固化。

19、完成上述过程之后，为了将下一个半导体芯片接合至基板，加热器12再次被冷却。

20、然而，当利用这种热压键合工具将晶粒键合到基板上时，不可避免地会产生烟雾（fume）。

21、键合时产生的烟雾可能流入用于吸附晶粒或芯片的吸附件真空孔和/或芯片吸附真空孔。流入吸附件真空孔或芯片吸附真空孔的烟雾沉积在吸附件真空孔和/或芯片吸附真空孔的内部，并且由于烟雾的沉积，吸附件真空孔和/或芯片吸附真空孔的内部管路可能被污染或堵塞，从而不可避免地在作业过程中造成不良。

22、此外，在清洁沉积于吸附件真空孔和/或芯片吸附真空孔内部的污染物时，吸附件真空孔和/或芯片吸附真空孔的内部管路发生破损的频率会增加。

23、因此，需要一种具有键合工具的晶粒键合装置，其能够防止在将晶粒键合到基板上等热压键合作业过程中产生的烟雾流入吸附件真空孔和/或芯片吸附真空孔的内部。

24、【现有技术文献】

25、美国授权专利：us9620476b2号（2017.04.11）

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种晶粒键合装置，其在键合工具中设置有能够吸入并排出烟雾的烟雾排出管路，从而能够防止在将晶粒键合到基板上等热压键合作业过程中产生的烟雾流入吸附件真空孔和/或芯片吸附真空孔的内部或者被吸附并固化，并且能够防止因烟雾吸附于吸附件真空孔和/或芯片吸附真空孔而导致管路堵塞，或者防止在清洁所吸附的烟雾时发生管路破损。

3、本发明的技术问题不限于以上所述的技术问题，本领域技术人员可以根据以下记载清楚地理解未述及的其他技术问题。

4、技术方案

5、为了解决上述技术问题，根据本发明的实施例的晶粒键合装置可以包括：烟雾排出管路部件，部件配备于用于晶粒键合的键合工具的歧管块，并被配备成吸入当热量通过吸附件从配备于所述歧管块的一表面的加热器传导到晶粒时产生的助焊剂烟雾，并将所述助焊剂烟雾排出至所述歧管块的外部。

6、所述烟雾排出管路部件可以包括：吸入模块，配备于所述吸附件与所述歧管块之间，并从所述晶粒的前表面的周边部吸入所述助焊剂烟雾；以及排气管路，配备于所述歧管块的内部，并配备为与所述吸入模块连通，以将通过所述吸入模块流入的所述助焊剂烟雾排出至所述歧管块的外部。

7、所述吸入模块可以包括：吸入结合部件，从所述吸附件朝向所述歧管块而配备且至少一个配备于所述加热器的周边部，在其内侧形成吸入所述助焊剂烟雾的中空，并以能够与所述排气管路连通的方式结合；盖部件，结合于所述歧管块的一表面以覆盖所述歧管块，并结合所述吸入结合部件的端部，以在所述歧管块的一表面形成用于流入所述助焊剂烟雾的共用烟雾流路；以及支撑部件，配备于所述加热器的一端周边周围，并配备为将所述吸入结合部件固定支撑于所述歧管块的一表面，并使所述吸入结合部件的端部与所述排气管路连接。

8、所述支撑部件可以包括：结合导向件，沿所述加热器的一表面的周边部配备，并供所述吸入结合部件贯通结合；以及间隔件，支撑所述结合导向件与所述盖部件之间，并配备为使所述吸入结合部件贯通其内侧。

9、所述盖部件的一表面可以形成有与所述吸入结合部件的中空连通的连通孔，并且所述吸入结合部件可以通过所述连通孔与所述排气管路连通。

10、所述排气管路可以包括：引入流路，配备于所述歧管块的一表面，并与所述盖部件相互配合而形成所述助焊剂烟雾的所述共用烟雾流路；排出流路，从所述歧管块内部的预定位置贯通形成至所述歧管块的外侧面，并配备为将所述助焊剂烟雾排出至所述歧管块的外侧；以及至少一个连接流路，配备于所述引入流路与所述排出流路之间，并连接所述引入流路和所述排出流路。

11、本发明的其他具体事项包含在具体实施方式及附图中。

12、发明效果

13、根据本发明的实施例，至少具有如下效果。

14、通过在键合工具中设置能够吸入晶粒键合时产生的烟雾并将其排出至外部的烟雾排出管路部件，具有能够防止键合时产生的烟雾流入吸附件真空孔和/或芯片吸附真空孔的优点。

15、此外，不仅能够防止在热压键合作业过程中产生的烟雾吸附于吸附件真空孔和/或芯片吸附真空孔的内部并固化，而且能够由此防止吸附件真空孔和/或芯片吸附真空孔的内部管路发生堵塞。

16、此外，由于在热压键合作业过程中产生的烟雾不会流入吸附件真空孔和/或芯片吸附真空孔的内部，并因而不会吸附并固化于其内部管路，因此具有无需实施用于清洁吸附件真空孔和/或芯片吸附真空孔内部的附加作业的优点。

17、本发明的效果不限于以上例示的内容，本说明书中还包含更多样的效果。