专利名称：芯片结合设备的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种芯片结合设备，且特别是有关于一种用以进行芯片对位、力口压及加热的芯片结合设备。
背景技术：
黏晶(chip bonding)是半导体制程中十分重要的步骤之一，其将晶圆切割后的芯片(chip)取出并黏着固定在载板上，以供后续打线接合及封装等步骤。又，芯片黏合程序完成后必须进行烘烤以固化黏胶，故必须将黏有芯片的载板送进烤箱中烘烤。另外一种共晶黏晶(eutectic chip bonding)方法,于载板端加热及/或芯片端加热的方式,使两金属层加热至共晶温度而黏合，藉以克服金属键合的能量障碍，促使芯片黏合于载板上。但若载板的加热区域大，易使未焊接区域因持续受热而累积过多热量，致使产生不良热效应。但若加热区域小，或称局部区域加热，芯片需进入焊接区域(bondingarea)后，方才受热，需费 时等候加热的时间，导致产能降低。此外，温度掌控亦为一个大课题。由于现今的共晶黏晶机为单颗芯片逐一黏合于载板上，除了生产效率低落之外，压焊头的力量与分布若控制不当，容易造成芯片损伤，影响芯片效能。除此之外，当单一芯片黏合时若需同时将焊接区的温度升高至特定温度以上，则需精确地掌控温度，且已焊接芯片的区域与未焊接芯片的区域因持续受热而累积过多热量，造成不良热效应，而影响后续的制程。
发明内容本发明有关于一种芯片结合设备，将芯片吸取、置放、对位用的芯片移转装置、通气装置以及加热装置结合，并以机械正向力或以气体施予正向压力于至少一芯片上，不仅可对整批次芯片及载板同时加热，以减少热累积效应，同时更兼具保护芯片效果，提升生产效率。根据本发明的一方面，提出一种芯片结合设备，其包括一腔室、一芯片移转装置、一加热装置以及一通气装置。芯片移转装置用以移转至少一芯片至于腔室内的一载板上。加热装置用以加热腔室内的至少一芯片及/或载板。通气装置使气体连通腔室，其中当芯片移转装置移转至少一芯片于腔室内的载板上时提供一负压环境，并于加热至少一芯片及/或载板时施加一正向压力于至少一芯片上。为了对本发明的上述及其它方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下
图IA及图IB分别绘示依照本发明一实施例的芯片结合设备的示意图及腔室内部的示意图。图2绘示依照本发明一实施例的芯片结合方法的流程图。
主要组件符号说明100 :芯片结合设备101 :晶圆102:芯片104:载板105 :界面金属106 :焊垫110:腔室 120:芯片移转装置122:吸取器124:对位器126 :芯片压头130:加热装置140 :通气装置142 :泵SlO S50 :步骤
具体实施方式本实施例的芯片结合设备，涵盖芯片吸取及置放系统(例如吸取器)、芯片与载板接合的对位系统(例如对位器)、腔体抽气及进气系统(以下称为通气装置)、对于芯片施加机械压力或气体压力的调整系统(例如泵或芯片压头)、以及腔体加热及温控系统(以下称为加热装置)。本实施例的芯片结合设备可通过多个吸取器同时吸附多个芯片，并移转至载板上，之后再通过对位器的定位以放置各个芯片于载板相对应的位置上，以完成整批次芯片与载板的接合。加热装置(例如加热炉)可单独或同时置放于腔体内，并对整批次芯片及载板同时加热，故不同焊接区域亦无热累积的顾虑。再者，芯片压头或通气装置于加热至少一芯片及/或载板时，于芯片上方施加机械压力、气体压力或上述两者的组合，且使气体均匀分布于各个芯片上，避免造成芯片损伤，兼具保护芯片效果。上述的芯片结合设备可应用在发光二极管芯片与载板的接合上，载板可为导线架、玻璃基板、印刷电路板或金属基板等，本实施例对载板不加以限制。以下提出各种实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限缩本发明欲保护的范围。请参照图IA及图1B，其分别绘示依照本发明一实施例的芯片结合设备的示意图及腔室内部的示意图。芯片结合设备100包括一腔室110、一芯片移转装置120、一加热装置130以及一通气装置140。芯片移转装置120用以移转至少一芯片102于腔室110内的一载板104上。加热装置130用以加热腔室110内的至少一芯片102及/或载板104。通气装置140使气体连通腔室110，以提供一负压环境于腔室110内或提供一正向压力于至少一芯片102上。详细而言，芯片移转装置120包括多个吸取器122可同时吸取晶圆101切割后的多个芯片102，并移转至载板104上，以进行后续的对位。此外，芯片移转装置120更包括一对位器124，用以对位并移转此些芯片102于载板104上，以完成整批次芯片102与载板104的接合。值得注意的是，本实施例于对位时不特别加温、亦不施加压力于芯片102上，在做法上与传统的共晶黏晶机采单颗芯片逐一黏合，必须等待接口金属的温度达到金属液态或共晶温度以上的做法不同。由于本实施例于对位之前，先于载板104上涂布接口金属105 (例如焊锡或金锡合金)，去除氧化并帮助芯片102黏合，随后以对位器124同时将多个芯片102放置于载板104上相对应的焊垫106 (bonding pad)，此时不施加压力与加温(例如于室温及一大气压力下)，因此能加快生产效率。另外，当芯片移转装置120移转至少一芯片102于腔室110内的载板104上时，通气装置140提供一负压环境于腔室110内。负压环境例如是小于一大气压的环境，更可为压力很小(例如O. Itorr)或接近真空状态的环境。在本实施例中，通气装置140包括一泵142，使气体连通腔室110，用以抽离腔室110内的气体以形成负压环境。
接着，当芯片102与载板104在负压环境下完成对位之后，接口金属105不管是金锡合金或分别镀在焊垫106上的金层与锡层，可通过对载板104单独加热，或对载板104及芯片102同时加热，以使接口金属105的温度达到金属液态或共晶温度。在本实施例中，力口热装置130可包括一加热炉，用以加热至少一芯片102及/或载板104至150°C以上。举例来说，当接口金属105为锡铅合金时，其共晶温度需达到180°C以上；当接口金属105为金锡合金时，其共晶温度均达到200°C以上。由于加热装置130对整批次芯片102及载板104同时加热，故不同焊接区域无热累积的顾虑。另外，当进行加热制程时，芯片结合设备100更包括一芯片压头126，用以产生一机械力于至少一芯片102上，以使至少一芯片102以热压合的方式与载板104接合。此外，当加热至少一芯片102及/或载板104时，通气装置140可施加一正向压力于至少一芯片102上。举例来说，当泵142在对位时提供所需的负压环境后，若不需再抽离腔室110内的气体时，泵142更可经由进气口提供一惰性气体，惰性气体例如是氮气、氩气。惰性气体形成正向压力于至少一芯片102上，避免造成芯片102损伤，兼具保护芯片102效果O接着，请参考图2，其绘示依照本发明一实施例的芯片结合方法的流程图。步骤SlO提供一负压环境。步骤S20移转至少一芯片至一载板上。步骤S20更包括对位至少一芯片于载板上。步骤S30停止抽气。步骤S40加热至少一芯片及/或载板。步骤S50施加一正向压力于至少一芯片上。以下以图IA及图IB的芯片结合设备100来说明图2的各个步骤S 10 S60。请参照图1A、图IB及图2，当芯片移转装置120移转至少一芯片102于腔室110内的载板104上时，通气装置140提供一负压环境于腔室110内，以进行步骤SlO及S20。芯片移转装置120包括多个吸取器122以及一对位器124，吸取器122可同时吸取多个芯片102，并移转至载板104上，之后再以对位器124进行对位。载板104上更包括至少一焊垫106，以提供对位器124的对位，如此吸取器122可将多个芯片102放置在相对应的焊垫106上。此外，通气装置140包括一泵142，使气体连通腔室110，用以抽离腔室110内的气体以形成负压环境。在步骤S30中，当通气装置140停止抽气时，泵142更可提供一惰性气体以形成正向压力于至少一芯片102上，以进行步骤S50。
在步骤S50中，除了提供气压正向力之外，芯片结合设备100更包括一芯片压头126，用以产生一机械正向力于至少一芯片102上，以使至少一芯片102以热压合的方式与载板104接合。另外，在步骤S40中，加热装置130用以加热腔室110内的至少一芯片102及/或载板104。在一实施例中，此步骤S40包括加热至少一芯片102及/或载板104至150°C以上，以使接口金属105达到共晶温度以上。本发明上述实施例所揭露的芯片结合设备，将芯片吸取、置放、对位用的芯片移转装置、通气装置以及加热装置结合，以机械正向力或以气体施予芯片压力，不仅可对整批次芯片及载板同时加热，以减少热累积效应，同时更兼具保护芯片效果，提升生产效率。综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动 与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种芯片结合设备，包括 一腔室； 一芯片移转装置，用以移转至少一芯片至于该腔室内之一载板上； 一加热装置，用以加热该腔室内的该至少一芯片及/或该载板；以及 一通气装置，使气体连通该腔室，其中当该芯片移转装置移转该至少一芯片于该腔室内的该载板上时提供一负压环境，并于加热该至少一芯片及/或该载板时施加一正向压力于该至少一芯片上。
2.根据权利要求I所述的芯片结合设备，其特征在于，该芯片移转装置包括多个吸取器可同时吸取多个芯片，并移转至该载板上。
3.根据权利要求2所述的芯片结合设备，其特征在于，该芯片移转装置更包括一对位器，用以对位并移转该些芯片于该载板上。
4.根据权利要求I所述的芯片结合设备，其特征在于，该加热装置包括一加热炉以加热该至少一芯片及/或该载板至150°C以上。
5.根据权利要求I所述的芯片结合设备，其特征在于，该通气装置包括一泵，使气体连通该腔室，用以抽离该腔室内的气体以形成该负压环境。
6.根据权利要求5所述的芯片结合设备，其特征在于，该泵更可提供一惰性气体以形成该正向压力于该至少一芯片上。
7.根据权利要求I所述的芯片结合设备，其特征在于，更包括一芯片压头，用以产生一机械力于该至少一芯片上。
全文摘要
一种芯片结合设备，其包括一腔室、一芯片移转装置、一加热装置以及一通气装置。芯片移转装置用以移转至少一芯片至于腔室内的一载板上。加热装置用以加热腔室内的至少一芯片及/或载板。通气装置使气体连通腔室，其中当芯片移转装置移转至少一芯片于腔室内的载板上时提供一负压环境，并于加热至少一芯片及/或载板时施加一正向压力于至少一芯片上。
文档编号H01L21/58GK102842521SQ20111036888
公开日2012年12月26日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年6月20日
发明者罗伟诚, 陈明堂, 周庭羽, 吴荣昆, 姜崇义 申请人:华新丽华股份有限公司