專利名稱：形成倒裝芯片互連的原位熔化和回流處理及其系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及封裝半導體部件或器件的方法。更具體地，本發(fā)明涉及制備倒裝芯片半導體封裝的方法。
背景技術：
半導體封裝一般包括將半導體部件或器件(例如，半導體芯片)包封或容納在器件載體或襯底內(nèi)。器件載體或襯底支撐半導體芯片并且便于方便地處理半導體芯片。此外， 器件載體包括用于將半導體芯片電連接至外部電路的外部連接或終端。已知的半導體封裝方法，更具體地，在引線框(FCOL)半導體封裝上形成倒裝芯片的方法采用了電鍍引線框。引線框是有圖案的金屬片。金屬片(一般是銅)通常被鍍有銀、 鎳或鈀中的一種。電鍍是必要的，從而防止金屬片氧化并且提供表面，其中，焊料將黏附至該表面上，或者當采用導線焊接時，金或鋁可焊接至該表面上。金屬片的圖案提供了用于形成FCOL半導體封裝的引線框。一般地，用于形成FCOL半導體封裝的引線框具有包括內(nèi)部引線部分和外部引線部分的引線。內(nèi)部引線部分排列成在內(nèi)部引線部分上具有互連位置的圖案，該圖案與半導體芯片表面上形成的焊盤的圖案相匹配。焊料凸塊或焊料球沉積于在半導體芯片表面上形成的焊盤上。焊料凸塊的回流便于半導體芯片的焊盤與引線框的焊接，更具體地，便于半導體芯片的焊盤與引線框的內(nèi)部引線部分上的互連位置的焊接。然后將半導體芯片放置在引線框上，半導體芯片的焊盤鄰接于引線框的內(nèi)部引線部分上的互連位置。然后將半導體芯片和引線框的組件加熱至高溫，以回流焊料凸塊，從而在半導體芯片和引線框之間形成焊料互連。組件的加熱通常是在加熱腔或加熱爐中進行。 由此形成的半導體封裝在本領域中被稱為FCOL半導體封裝。如上所述用于回流焊料凸塊的當前加熱處理已被認為是非常耗時的，從而損害了半導體封裝的制備或生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)能力。此外，半導體芯片的熱膨脹系數(shù)(CTE) —般不同于引線框或其他襯底的熱膨脹系數(shù)。因此，當加熱半導體芯片和引線框的組件時，在半導體芯片和引線框之間出現(xiàn)差異膨脹。半導體芯片和引線框之間的差異膨脹會導致半導體芯片的焊盤上的焊料凸塊和引線框的內(nèi)部引線部分上的焊料凸塊之間未對準，從而導致半導體芯片和引線框之間焊料互連受損或故障。這種未對準和受損的焊料互連尤其普遍存在于具有精細間距的半導體芯片或封裝中?，F(xiàn)代電子設備日益增加的功能、速度和便攜性已導致了越來越多的將更多電子部件或元件集成到半導體芯片中的需要。因此，在半導體產(chǎn)業(yè)中，半導體芯片的相鄰焊盤或電互連之間、以及在相鄰焊盤或電互連上形成的焊料凸塊之間的間距或距離的減少變得日益重要。然而，半導體芯片的焊盤或電互連之間減少的間距或距離增加了相鄰焊盤或電互連之間橋接的風險和發(fā)生，從而導致電短路。
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相應地，在相鄰焊盤或電連接之間電短路的增加的風險和發(fā)生對所制備的半導體封裝的可靠性和質(zhì)量造成不良影響。因此，本領域技術人員將理解，需要制備倒裝芯片半導體封裝的改進方法，其能夠解決上述問題中至少一個。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題中的至少一個問題，本發(fā)明提供了半導體部件或器件封裝的示例性方法。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，公開了一種用于器件封裝的方法，所述方法包括將半導體器件加熱至第一溫度。所述半導體器件包括多個凸塊結構，所述多個凸塊結構的每一個都包括焊料部分。所述第一溫度至少是所述多個凸塊結構的每一個的所述焊料部分的熔化溫度。所述方法進一步包括將襯底加熱至第二溫度，所述襯底包括多個接觸焊盤；以及在加熱所述半導體器件和所述襯底之后，通過使用對準裝置在空間上使所述多個凸塊結構與所述多個接觸焊盤對準。在將所述半導體器件加熱至所述第一溫度期間，所述半導體器件遠離所述襯底設置，隨后所述半導體器件和所述襯底中的至少一個可向另一個位移，從而使所述多個凸塊結構的每一個與所述多個接觸焊盤中相應的一個接觸焊盤相鄰接。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，公開了一種用于封裝器件的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于將半導體器件加熱至第一溫度的裝置。所述半導體器件包括多個凸塊結構，所述多個凸塊結構的每一個都包括焊料部分。所述第一溫度至少是所述多個凸塊結構的每一個的所述焊料部分的熔化溫度。所述系統(tǒng)進一步包括用于將襯底加熱至第二溫度的裝置，所述襯底包括多個接觸焊盤。所述系統(tǒng)進一步包括對準裝置，所述對準裝置用于在加熱所述半導體器件和所述襯底之后，在空間上使所述多個凸塊結構與所述多個接觸焊盤對準。在將所述半導體器件加熱至所述第一溫度期間，所述半導體器件遠離所述襯底設置。將半導體器件加熱至第一溫度使得焊料部分能夠達到處于熔融狀態(tài)的熔點。隨后，所述半導體器件和所述襯底中的至少一個可向另一個位移，從而使所述多個凸塊結構的每一個與所述多個接觸焊盤中相應的一個接觸焊盤相鄰接。所述半導體器件和所述襯底中的至少一個的厚度被校準， 從而控制所述半導體器件和所述襯底中的至少一個向另一個的位移。


下面將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施方式，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式用于制造倒裝芯片半導體封裝的示例性方法的部分方法流程圖；圖2是在圖1的示例性方法的步驟中執(zhí)行的示例性半導體芯片處理過程的部分過程流程圖；圖3a至圖3h示出了圖2的示例性半導體芯片處理過程的步驟；圖4是圖1的示例性方法的步驟中執(zhí)行的示例性襯底處理過程的部分過程流程圖；圖5a至圖5i示出了圖4的示例性襯底處理過程的步驟；圖6是由圖4的示例性襯底處理過程的步驟執(zhí)行的示例性焊劑轉移過程的部分過程流程圖；圖7示出了圖6的示例性焊劑轉移過程的步驟；圖8是圖1的示例性方法的步驟中執(zhí)行的示例性焊接過程的部分過程流程圖；圖9a至圖9d示出了圖6的示例性焊接過程的步驟；圖10示出了在圖6的示例性焊接過程期間，用于管理位移高度的部分公式；圖11示出了圖1的示例性方法的關鍵步驟的部分過程流程圖；圖12示出了在圖1的示例性方法期間的示例性溫度曲線；圖13示出了通過圖1的示例性方法制造的倒裝芯片半導體封裝的部分截面圖；圖14示出了圖13的倒裝芯片半導體封裝分解的部分截面圖“A”；圖15a至圖15b提供了在通過圖1的示例性方法制造的倒裝芯片半導體封裝的襯底上形成的焊料凸塊或互連之間的間距補償?shù)膱D樣概況；圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式用于制造倒裝芯片半導體封裝的示例性系統(tǒng)的部分系統(tǒng)示意圖；圖17和圖18示出了圖16的示例性系統(tǒng)的示例性焊接臺的部分等距視圖；以及圖19示出了圖16的示例性系統(tǒng)的水制冷機制的部分等距視圖。
具體實施例方式制造倒裝芯片半導體封裝的現(xiàn)有方法是，在將半導體芯片和器件載體(例如，襯底)的組件加熱以回流焊料凸塊并在半導體芯片和器件載體之間形成焊料互連之前，通常將在半導體芯片的焊盤或柱上形成的焊料凸塊放置于在器件載體上形成的接觸焊盤上。這個加熱過程通常是耗時的，從而對倒裝芯片半導體封裝的制造或生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)能力造成不利影響?，F(xiàn)有方法一般也包括使用相當大的力來使半導體芯片的焊盤鄰接于器件載體的接觸焊盤，從而產(chǎn)生可靠的焊點。因此，在其加熱期間使用相當大的力會對半導體芯片或器件載體造成損害。此外，制造倒裝芯片半導體封裝的現(xiàn)有方法與在半導體芯片和器件載體之間形成的相鄰互連之間的電短路的問題相關聯(lián)。相鄰互連之間的電短路的問題尤其普遍存在于具有精細間距的半導體芯片和封裝中。而且，在半導體芯片和器件載體之間的互連或焊料互連的形成過程中，半導體芯片關于器件載體的準確定位或對準也會難以實現(xiàn)。 因此，本發(fā)明提供了用于封裝半導體器件的改進方法，更具體地提供了用于制造半導體倒裝芯片封裝的改進方法，其能夠解決上述問題中的至少一個。為了簡潔和清楚，下文中本發(fā)明實施方式的描述僅限于制造或生產(chǎn)倒裝芯片半導體封裝的方法。然而，本領域技術人員將理解的是，這并沒有排除本發(fā)明的其他應用，在其他應用中需要普遍存在于本發(fā)明的各種實施方式中的基本原則，如操作、功能或性能特征。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提供了制造倒裝芯片半導體封裝10的示例性方法100。 在圖1中示出了示例性方法100的方法流程圖。在示例性方法100的步驟110中，處理半導體器件或部件。半導體器件例如是半導體芯片12，并且在下文中被稱為半導體芯片12。優(yōu)選地，通過執(zhí)行本發(fā)明所提供的示例性半導體芯片處理過程200，發(fā)生半導體芯片12的處理。圖2中示出了示例性半導體芯片處理過程200的過程流程圖。在示例性半導體芯片處理過程200的步驟210中，提供了半導體芯片12。優(yōu)選地，半導體芯片12設置在芯片托盤14或包含有多個半導體芯片12的芯片容器上。半導體芯片12優(yōu)選地包括在其表面上形成的凸塊結構16。這種凸塊結構16優(yōu)選地包括金屬樁18， 在金屬樁18的自由端處形成有焊料部分20。用于焊料部分20的焊料類型包括但不限于金屬和金屬合金，如銀、錫。可選地，凸塊結構16與第09/564，382號美國專利申請中描述的柱凸塊的凸塊結構相似，該申請以引用方法并入本說明書?？蛇x地，半導體芯片12包括在半導體芯片12的表面上形成的接觸焊盤(集合在一起稱為焊盤陣列)上形成的凸塊或焊料凸塊。凸塊結構 16用于促進半導體芯片12與襯底22或外部電路的電通信。本領域技術人員將理解的是， 可選的凸塊結構或電互連也可用于執(zhí)行凸塊結構16的上述功能。在步驟220，半導體芯片12從芯片托盤14轉移到芯片拾取工具24。為了執(zhí)行步驟220，轉移工具26或夾持器用于從芯片托盤14拾取半導體芯片12。優(yōu)選地，轉移工具26 采用真空或抽吸以拾取半導體芯片12，并且確保將半導體芯片12固定至轉移工具26。然后，轉移工具26將半導體芯片12豎直翻轉180度，以將半導體芯片12放置在拾取位置，以用于隨后由芯片拾取工具24拾取或者轉移至拾取工具24。然而，本領域技術人員將理解的是，轉移工具26可以可選地被移動或者旋轉，從而對半導體芯片12進行移動和定位。然后，在步驟230中測量半導體芯片12的厚度或高度?？蛇x地，半導體芯片12被轉移到高度校準臺(未示出)，以測量半導體芯片12的厚度或高度。使用編碼器(未示出) 測量半導體芯片12的厚度或高度，該編碼器連接至芯片拾取工具24，以確定其空間位置。 優(yōu)選地，通過首先讀回與第一視覺透鏡30相接觸的點處的編碼器值(其用作基準面)，隨后當與第一視覺透鏡30上放置的校準量規(guī)相接觸時測量附加的編碼器值，從而執(zhí)行芯片拾取工具24的校準。在步驟230中，半導體芯片12也被定向或對準。更具體地，半導體芯片12被定向或對準，從而對應于在芯片預熱臺28上形成的槽(未示出)。通過使用第一視覺透鏡30， 半導體芯片12的定位或定向是很方便的。第一視覺透鏡30使得在定位到芯片預熱臺28 之前，能夠視覺校正或視覺對準半導體芯片12。在隨后的步驟240中，半導體芯片12被放置在芯片預熱臺28上。更具體地，半導體芯片12優(yōu)選地放置于在芯片預熱臺28上形成的槽上。半導體芯片12優(yōu)選地通過真空或抽吸被保持或固定至芯片預熱臺28?？蛇x地，半導體芯片12通過機械裝置(例如通過夾持器(未示出))被保持或固定至芯片預熱臺28。然后在步驟250中，將放置在芯片預熱臺28上的半導體芯片12預加熱至預定溫度。預定溫度是，例如20(TC。通過將半導體芯片12越過一系列加熱器34移向焊接工具位置來逐步執(zhí)行半導體芯片12的預熱。更具體地，半導體芯片12被附接到預熱緩沖臺(也被稱為轉臺)，其被旋轉以使半導體芯片12越過一系列加熱器34移動。加熱器34優(yōu)選地是對流加熱器。優(yōu)選地，預設每個加熱器34的溫度，從而當半導體芯片12沿著一系列加熱器34從一個進行到另一個時，提供對半導體芯片12的增量加熱。通過加熱器對半導體芯片12的加熱可被傳導、對流或輻射中的至少之一所影響。而且優(yōu)選地，根據(jù)需要，每個加熱器34的溫度可以維持不變或者可以改變。半導體芯片12的逐步預熱(這也可被稱為半導體芯片12的受控預熱)減少或消除了對半導體芯片12的熱沖擊。本領域技術人員將理解的是，根據(jù)需要，通過改變?nèi)我粋€
8或多個輻射式加熱器34的溫度，可以調(diào)節(jié)半導體芯片12的預熱曲線(profile)。本領域技術人員還將理解的是，根據(jù)需要，通過改變預熱臺的移動速度和/或半導體芯片12與輻射式加熱器34之間的間隔，可以調(diào)節(jié)半導體芯片12的預熱曲線。芯片預熱臺28的速度控制和半導體芯片12的預熱控制可以是手動控制或軟件控制的。如前所述，在步驟250期間，朝向焊接工具位置移動芯片預熱臺28。在焊接工具位置處，在步驟260中通過焊接工具36拾取半導體芯片12。半導體芯片12優(yōu)選地通過真空或抽吸被保持或固定至焊接工具36?？蛇x地，半導體芯片12通過機械裝置(例如通過夾持器(未示出))被保持或固定至焊接工具36。優(yōu)選地，在步驟260中拾取半導體芯片12之前，焊接工具36被預熱并且維持在預定的高溫。預定的溫度優(yōu)選地足夠高，從而足以熔化凸塊結構16的焊料部分20。焊接工具 36的預定高溫例如是260°C。然而，本領域技術人員將理解的是，根據(jù)需要，通過本領域公知的方法可以調(diào)整預定的高溫。還將理解的是，在半導體芯片12被拾取之后，根據(jù)需要，焊接工具36的溫度可以被調(diào)節(jié)，更具體地是升高或降低。焊接工具36的溫度控制可以是手動控制或軟件控制的。然后在步驟270中，通過焊接工具36將半導體芯片12加熱至芯片處理溫度。在將半導體芯片12加熱至芯片處理溫度期間，焊接工具36的溫度優(yōu)選地被維持在預定溫度， 例如260°C。優(yōu)選地，芯片處理溫度足夠高，以加熱半導體芯片12，從而熔化在半導體芯片 12上形成的凸塊結構16的焊料部分20。此外，芯片處理溫度優(yōu)選地足夠高，從而足以使凸塊結構16的焊料部分20保持在熔融狀態(tài)或液態(tài)。在接收到半導體芯片12之后，根據(jù)需要可以改變焊接工具36的溫度。使用本領域技術人員已知的方法可以實現(xiàn)焊接工具36的溫度的變化或改變。在步驟280中，附接有半導體芯片12的焊接工具36被定位在第二視覺透鏡38之上。第二視覺透鏡38便于半導體芯片12關于襯底22進行x、y平移對準和θ角對準。更具體地，第二視覺透鏡38便于半導體芯片12的凸塊結構16關于在襯底22上形成的焊接焊盤64或凸塊結構(也稱為互連)進行x、y平移對準和θ角對準。步驟280的完成優(yōu)選地完成了半導體芯片12處理過程200。然而，本領域技術人員將理解的是，通過過程200可以附加地執(zhí)行其他半導體芯片12處理步驟和技術。示例性方法100進一步包括處理襯底22的步驟120。優(yōu)選地，同時執(zhí)行步驟110 和步驟120?？蛇x地，順序執(zhí)行步驟110和步驟120。襯底22可以是半導體芯片12的載體，或者是載體的一部分?？蛇x地，襯底22可以是引線框。優(yōu)選地，通過執(zhí)行本發(fā)明提供的示例性襯底處理過程300，對襯底22進行處理。圖4中示出了示例性襯底處理過程300的處理流程圖。在示例性襯底處理過程300的步驟310中，提供了襯底22。優(yōu)選地，經(jīng)由襯底盒50 提供襯底22。然后在步驟320中，襯底22通過襯底拾取工具52或襯底拾取裝置被拾取并且被轉移到焊劑臺54上。優(yōu)選地，通過真空或抽吸將襯底22保持或固定至焊劑臺54。可選地，襯底22通過機械裝置(例如通過夾持器(未示出))被保持或固定至焊劑臺54。在步驟330，焊劑56 (也被稱為熔劑)從焊劑轉移臺58被轉移至襯底22的表面， 更具體地，轉移至襯底22的焊接焊盤64上。經(jīng)由示例性焊劑轉移過程400，優(yōu)選地實現(xiàn)了步驟330。圖6中示出了示例性焊劑轉移過程400的過程流程圖。
在示例性焊劑轉移過程400的步驟410中，預定量的焊劑56被分配到焊劑轉移臺 58上。焊劑56或熔劑包括本領域技術人員所公知的一種或多種材料或化學品。在步驟420 中，塞子工具60被按壓在焊劑轉移臺58上的焊劑56上。優(yōu)選地，塞子工具60以預定壓力按壓在焊劑56上。塞子工具60的末端62是彈性的，并且符合在焊劑轉移臺58上形成的圖案。優(yōu)選地，在焊劑轉移臺58上形成的圖案對應于在焊劑轉移臺58上形成的孔或結構 (未示出)的圖案。優(yōu)選地，焊劑56包含于在焊劑轉移臺58上形成的孔或結構內(nèi)。根據(jù)需要，可以使用本領域技術人員已知的技術來確定并且改變在焊劑轉移臺58 上形成的孔或結構的圖案。優(yōu)選地，焊劑轉移臺58上的孔或結構的圖案對應于在襯底22上形成的焊接焊盤64的圖案。當塞子工具60被按壓在焊劑轉移臺58上的焊劑56上時，焊劑56的一部分附接至塞子工具60的末端62或者通過塞子工具60的末端62被拾取。優(yōu)選地，焊劑轉移臺58上的孔或結構的圖案被確定，從而使從焊劑轉移臺58轉移到襯底22 的焊接焊盤64上的焊劑56定位。換句話說，焊劑轉移臺58上的孔的圖案優(yōu)選地提高了焊劑轉移到襯底22的焊接焊盤64上的準確性。在隨后的步驟430中，塞子工具60對準或定位在襯底22的上方。優(yōu)選地，塞子工具60相對于在襯底22的表面上形成的焊接焊盤64對準或定位。在步驟440中，塞子工具 60然后被移動，從而以預定速度和壓力按壓在襯底22的表面上。在步驟450中，優(yōu)選地，將塞子工具60按壓到襯底22的表面上引起了焊劑56從塞子工具60的末端62轉移到襯底22的表面上。雖然上面僅描述了示例性焊劑轉移過程400，但是本領域技術人員將理解的是，將焊劑56轉移到襯底22的表面上的其他方法和設備可以用于執(zhí)行步驟330。例如，通過絲網(wǎng)印刷或針轉移技術或方法可以實現(xiàn)步驟330中的焊劑56的轉移。 優(yōu)選地，針轉移的使用使得能夠自動對準，并且由于軟針設計而為平行度/平面度提供魯棒性更強的焊劑轉移過程?？蛇x地，焊劑56可以被直接分配到襯底22的表面上。本領域技術人員也將理解的是，焊劑56可以包括本領域技術人員所公知的任一種或多種焊劑材料或熔劑。焊劑轉移過程400也可以替換為使用無流式底部填充。無流式底部填充可以經(jīng)由本領域技術人員已知的方法轉移或分配到襯底22的表面上。例如，無流式底部填充可以通過使用針狀物(未示出)直接分配到襯底22上。在步驟340中，通過使用襯底拾取工具72將在其表面上包含焊劑56的襯底22從焊劑臺54轉移到襯底預熱臺66 (也被稱為襯底預熱板或支架)上。優(yōu)選地，襯底預熱臺66 被預熱并且維持在預定的高溫，例如150°C。本領域技術人員將理解的是，根據(jù)需要，通過本領域已知的技術可以預先確定和改變襯底預熱臺66的預定高溫。在步驟350，襯底預熱臺66上的襯底22被加熱至轉變溫度。根據(jù)需要，襯底22的轉變溫度可以選擇并且還是可變的。襯底預熱臺66上的襯底22的加熱控制可以是手動控制或軟件控制的。在襯底22已經(jīng)轉移到襯底預熱臺66上并且被加熱至轉變溫度之后，可選地，可以執(zhí)行步驟330中發(fā)生的焊劑54的轉移。在步驟360中，通過使用襯底轉移工具72將襯底22從襯底預熱臺66轉移到焊接臺70 (也被稱為焊接板或支架)。襯底拾取工具52和68以及襯底轉移工具72可以是相同的工具。襯底22優(yōu)選地通過利用真空或抽吸被保持或固定至焊接臺70上?？蛇x地，襯底通過可選的機械裝置或機制被保持或固定至焊接臺70上。優(yōu)選地，真空或抽吸被應用到保持在焊接臺70上的襯底22上的特定或預定位置處。更優(yōu)選地，特定位置不對應于襯底22 上的焊接焊盤64的位置。這是為了防止在加熱襯底22時，襯底22變形或翹曲。優(yōu)選地，焊接臺70被預熱并且維持在預定的高溫。焊接臺70的預定高溫是，例如 200°C。根據(jù)需要，使用本領域技術人員已知的技術可以選擇并且改變焊接臺70的預定高溫。焊接臺70的溫度可以是手動控制或軟件控制的。焊接臺70的溫度可以根據(jù)很多因素來選擇和改變。例如，焊接臺70的溫度可以根據(jù)凸塊結構16上的焊料部分20的熔點來選擇和改變。優(yōu)選地，焊接臺70的溫度維持在這樣的溫度，其使得不能夠使半導體芯片12的凸塊結構16上的焊料部分20熔化，并且不能夠使半導體芯片12的凸塊結構16上的焊料部分20維持在熔融狀態(tài)或液態(tài)。進一步優(yōu)選地，焊接臺70的溫度維持在比半導體芯片12的凸塊結構16的焊料部分20的熔點更低的溫度。焊接臺70的溫度可以進一步依賴于焊劑的活化溫度或者依賴于無流式底部填充的固化溫度(當無流式底部填充代替焊劑使用時)。在焊接臺70接收襯底22之后，焊接臺70的溫度可以根據(jù)需要改變。使用本領域技術人員已知的方法可以實現(xiàn)焊接臺70的溫度的變化或改變。焊接臺70被設計為減少或防止熱量從襯底22消散到焊接臺70。優(yōu)選地，焊接臺70被設計為使得可能存在于襯底22 上的銅跡線不會接觸到焊接臺70，從而減少熱消散或熱損失?？蛇x地，焊接臺70被設計為， 其與銅跡線接觸的區(qū)域由絕熱材料(包括但不限于陶瓷)構成。然后在步驟370中，通過焊接臺70將位于焊接臺70上的襯底22進一步加熱至襯底處理溫度。襯底22的襯底處理溫度優(yōu)選地低于半導體芯片12的芯片處理溫度?？蛇x地， 襯底22的襯底處理溫度優(yōu)選地等于或類似于半導體芯片12的芯片處理溫度。優(yōu)選地，在步驟350中將襯底22加熱至轉變溫度減少了步驟370中將襯底22進一步加熱至襯底處理溫度所需的時間。焊接臺70的溫度優(yōu)選地維持在預定的高溫，例如200°C。在步驟380中，通過襯底厚度測量工具74或設備測量并記錄襯底22的厚度或高度。襯底厚度測量工具74優(yōu)選地參照由焊接臺70限定的基準來確定襯底22的厚度或高度。進一步優(yōu)選地，襯底厚度測量工具74測量不包括焊接焊盤64和焊劑56的襯底22的厚度。優(yōu)選地，襯底厚度測量工具74進一步測量襯底22上焊劑56的厚度和襯底22上形成的焊接焊盤64 (也被稱為接觸焊盤)的高度中的至少一個。然后在步驟390中，焊接臺70被定位在第二視覺透鏡38的下方。優(yōu)選地，第二視覺透鏡38便于襯底22關于半導體芯片12進行x、y平移對準和θ角對準中的至少一個。 更具體地，第二視覺透鏡38便于在襯底22上形成的焊接焊盤64相對于半導體芯片12上形成的凸塊結構16進行x、y平移對準和θ角對準。可選地，第二視覺透鏡可以被稱為上下查看相機，以便于襯底22關于半導體芯片12進行x、y平移對準和θ角對準中的至少一個。然而，本領域技術人員將理解的是，通過第三視覺透鏡(未示出)或本領域中已知的其他對準裝置可以實現(xiàn)在襯底22上形成的焊接焊盤64相對于半導體芯片12上形成的凸塊結構16進行x、y平移對準和θ角對準。步驟110中的半導體芯片12的處理以及步驟120中的襯底22的處理為步驟130 中半導體芯片12和襯底22之間的焊接做準備。優(yōu)選地，經(jīng)由本發(fā)明提供的示例性焊接過程500，進行步驟130中半導體芯片12和襯底22之間的焊接。圖8中示出了示例性焊接過程500的過程流程圖。如前所述，第二視覺透鏡38便于半導體芯片12關于襯底焊接焊盤位置進行χ、y 線性對準和θ角對準中的至少一個。更具體地，第二視覺透鏡38便于半導體芯片12上形成的凸塊結構16相對于在襯底22上形成的焊接焊盤64進行x、y線性對準和θ角對準中的至少一個。在步驟510中，焊接工具36將半導體芯片12定位并對準在位于焊接臺70上的襯底22的上方。優(yōu)選地，步驟510中將半導體芯片12定位在襯底22的上方使得半導體芯片 12的凸塊結構16對準襯底22的焊接焊盤64。優(yōu)選地，第二視覺透鏡38便于限定半導體芯片12的第一坐標系以及與半導體芯片12的凸塊結構16相交并在設置上相對應的多個基準軸線。此外，第二視覺透鏡38進一步便于限定襯底22的第二坐標系以及與襯底22的焊接焊盤64重疊并且在設置上相對應的多個基準頂點。優(yōu)選地，第二視覺透鏡38與可編程控制器(未示出)連接或電通信?？删幊炭刂破鲀?yōu)選地被編程，以限定第一坐標系和第二坐標系。此外，可編程控制器使得第一坐標系能夠對準第二坐標系，以使得多個基準軸線中的每一個均與多個基準頂點中相應的一個頂點基本上重疊，從而使半導體芯片12的凸塊結構16能夠與襯底22的焊接焊盤64準確地空間對準，或者幫助半導體芯片12的凸塊結構16與襯底22的焊接焊盤 64準確地空間對準。半導體芯片12優(yōu)選地處于芯片處理溫度，而且襯底22優(yōu)選地處于襯底處理溫度。 將半導體芯片12維持在芯片處理溫度優(yōu)選地將其凸塊結構16上的焊料部分20維持在熔融狀態(tài)或液態(tài)。在步驟520中，進行焊接工具36朝向焊接臺70的第一階段移動或位移。焊接工具36朝向焊接臺70的移動使得附接至焊接工具36的半導體芯片12朝向焊接臺70上的襯底22位移。步驟520中焊接工具36的第一階段移動優(yōu)選地是快速完成的，這可以是預定的并且根據(jù)需要是可以改變的。 在步驟530中，進行焊接工具36進一步朝向焊接臺70的第二階段移動或位移。焊接工具36朝向焊接臺70的移動使得附接至焊接工具36的半導體芯片12朝向焊接臺70 上的襯底22位移。焊接工具36的第二階段移動優(yōu)選地是以比焊接工具36的第一階段移動更慢的速度完成的。在第二階段移動期間，焊接工具36的更慢速度使得熔融或液體焊料毛細作用或噴灑到相鄰焊接焊盤64以及導致不期望的電短路的風險最小化。步驟520和530便于在步驟MO中將半導體芯片12和襯底22定位在焊接位置。 根據(jù)本說明書提供的內(nèi)容，本領域技術人員將理解的是，可以實現(xiàn)焊接工具36關于焊接臺 70的附加階段的移動或位移。與步驟520中第一階段移動或步驟530中第二階段移動的速度相比，在附加階段移動期間焊接工具36的移動速度更快或者更慢。此外，在附加階段移動期間焊接工具36的移動可以朝向或者遠離焊接臺70。在焊接位置，半導體芯片12的熔融的或液態(tài)的焊料部分20接觸襯底22的相應焊接焊盤64。在焊接位置處，半導體芯片12和襯底22之間的分離或間隔可以被稱為焊接距離(也被稱為分離距離)優(yōu)選地，根據(jù)在步驟380中所測量的襯底22的厚度的需要，焊接距離被確定并且是可變的。進一步優(yōu)選地，基于步驟230中所測量的半導體芯片12的高度，焊接距離進一步被確定或改變。優(yōu)選地，半導體芯片12的高度被獲取，以包括在其上形成的凸塊結構16 的高度。圖10中示出了測量并管理焊接距離(以及在步驟520至540期間，半導體芯片12 和襯底22之間距離)的示例性計算公式。應該理解的是，在步驟520和530中各自的第一階段移動和第二階段移動期間，焊接工具36朝向焊接臺70的位移幅度分別被仔細地確定并且選擇，以將半導體芯片12的凸塊結構16定位在襯底22相應的焊接焊盤64上。在步驟230期間，測量半導體芯片或管芯的高度或厚度(Hd)。在步驟380期間， 測量襯底的高度或厚度(Hs)。優(yōu)選地，在步驟520和530期間，半導體芯片12的位移幅度被稱為實際行程。使用圖10中所示的示例性計算公式來計算實際行程。優(yōu)選地，通過從參考高度(Hf)中減去Hd和Hs并且加上預定的壓縮偏移值來計算實際行程(S卩，實際行程= Hf-Hd-Hs+壓縮偏移值)，參考高度(Hf)是焊接工具36和焊接臺70之間的高度或者是半導體芯片12和襯底22之間的高度。增加壓縮偏移以克服來自半導體芯片12和襯底22的任何共面差異。焊接距離(以及步驟520至540期間半導體芯片12和襯底22之間的距離) 的管理提高了半導體芯片12和襯底22之間形成的焊接的精確性和穩(wěn)定性。焊接工具36和焊接臺70分別將半導體芯片12和襯底22維持在芯片處理溫度和襯底處理溫度。在方法100期間，焊接工具36和焊接臺70中的每個的溫度優(yōu)選地被仔細地控制和管理。圖12中示出了在方法100期間的示例性溫度曲線。優(yōu)選地，在方法100期間，焊接工具36和焊接臺70中的每個的溫度均可以根據(jù)需要被仔細地、精確地測量、監(jiān)控和調(diào)整。優(yōu)選地，焊接工具36和焊接臺70中的每個的溫度的控制和維持相應地使得在焊接過程500期間能夠分別對半導體芯片12和襯底22進行熱管理。此外，焊接工具36和焊接臺70中的每個的溫度的控制和維持幫助控制并維持在凸塊結構16的焊料部分20和焊接焊盤64之間連結處的溫度。如上所述，重要的是設置并維持焊接工具36的溫度，以將半導體芯片12加熱至足夠高的溫度，從而熔化半導體芯片12的凸塊結構16上的焊料部分，并且使半導體芯片12 的凸塊結構16的焊料部分20維持在熔融狀態(tài)或液態(tài)。優(yōu)選地，焊接臺70被設計并且被構造為防止快速的熱排放(即，將熱量保持在其中)。優(yōu)選地，焊接臺70包括與其相連接或者并入其中的絕緣層76。絕緣層76有助于通過焊接臺70進行緩慢的熱排放或者熱傳遞。也就是說，絕緣層76延長了焊接臺70內(nèi)的熱量保留。優(yōu)選地，保留在焊接臺70內(nèi)的熱量使凸塊結構16的焊料部分20和襯底22的焊接焊盤64之間連結處的溫度維持在足夠的高溫下，從而使焊料部分20維持在熔融狀態(tài)或液態(tài)。絕緣層76優(yōu)選地在其之中包括氣囊或氣泡。可選地，絕緣層76由具有低熱導率的材料制成。優(yōu)選地，水冷機構或機制610連接到焊接臺70，用于減少或者防止熱量從焊接臺 70消散到其他部件。水冷機構或機制610優(yōu)選地包括鄰近焊接臺70的表面放置的至少一個板，以及至少一個管連接器612，用于循環(huán)通過該至少一個板的流體，從而減少從焊接臺 70的熱消散(或者絕緣的)。在步驟550中，將半導體芯片12和襯底22維持在焊接位置預定時間，從而允許或便于半導體芯片12和襯底22之間形成充分的焊接或互連。更具體地，將半導體芯片12和襯底22維持在焊接位置預定時間，從而便于半導體芯片12的凸塊結構16上的焊料部分20
13和襯底22的焊接焊盤64之間充分地焊接。優(yōu)選地，在步驟550期間，半導體芯片12和襯底22達到焊接溫度。更具體地，在步驟550期間，半導體芯片12的凸塊結構16和襯底22的焊接焊盤64之間的連結達到焊接溫度。在步驟550期間的焊接溫度優(yōu)選地處于芯片處理溫度和襯底處理溫度之間。更具體地，焊接溫度低于芯片處理溫度并且高于襯底處理溫度。然后，在步驟560中，焊接工具36將半導體芯片12釋放到襯底22上。優(yōu)選地，在步驟560中將半導體芯片12釋放到襯底22之前，通過焊接工具36進行空氣吹掃?？諝獯祾弑阌趶暮附庸ぞ?6移除或分離半導體芯片12。優(yōu)選地，空氣吹掃的壓力被控制，以防止不期望的壓力被施加到存在于半導體芯片12和襯底22之間、更具體地存在于半導體芯片 12的凸塊結構16和襯底22的焊接焊盤64之間的熔化焊料上。然后，半導體芯片12的凸塊結構16和襯底22的焊接焊盤64之間的焊料固化，從而完成半導體芯片12和襯底22之間的焊接。示例性方法100的步驟110至130的性能便于將半導體芯片12焊接至襯底22，從而形成倒裝芯片半導體封裝10。在圖13和圖14中示出了倒裝芯片半導體封裝10的部分截面圖。也就是說，示例性方法100的步驟110至130表示封裝半導體芯片12的方法中的步驟。在步驟140中，形成的倒裝芯片半導體封裝10 (更具體地，焊接有襯底22的半導體芯片12的組件)從加熱的焊接臺70被轉移或卸載至卸載臺(未示出)。然后，倒裝芯片半導體封裝10在卸載臺上冷卻至室溫。可選地，當?shù)寡b芯片半導體封裝10處于卸載臺上時，根據(jù)需要冷卻至不同溫度(其低于焊接臺的溫度)。優(yōu)選地，卸載臺的溫度可以根據(jù)需要被控制和改變，從而便于倒裝芯片半導體封裝10的受控冷卻。倒裝芯片半導體封裝10的冷卻可以自然地實現(xiàn)?？蛇x地，倒裝芯片半導體封裝10的冷卻可以通過強制對流冷卻實現(xiàn)。對于強制對流冷卻，流體(例如氮等不活潑氣體)被泵抽向倒裝芯片半導體封裝10，用于實現(xiàn)其冷卻?？蛇x地，倒裝芯片半導體封裝10在轉移到卸載臺上之前，可以轉移至一個或多個中間臺(未示出)。優(yōu)選地，中間臺的溫度在焊接臺70的溫度和卸載臺的溫度之間。進一步優(yōu)選地，對中間臺溫度的維持或控制便于倒裝芯片半導體封裝10的受控冷卻。對倒裝芯片半導體封裝10的冷卻的控制可以是手動控制或軟件控制的。雖然上面僅描述了用于制造由實施方式提供的倒裝芯片半導體封裝的示例性方法100，但是本領域技術人員將理解的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以對過程200、 300,400,500中的一個或多個的步驟或其順序的進行各種修改。本領域技術人員還將理解的是，方法100的步驟表示封裝半導體部件或裝置(例如半導體芯片和晶體管)的一般方法中的步驟。在示例性方法100中，通過焊接工具36的熱管理，使半導體芯片12上形成的凸塊結構16的焊料部分20維持在熔融狀態(tài)或液態(tài)。然而，根據(jù)本說明書提供的內(nèi)容，本領域技術人員將理解的是，在焊接過程的步驟510至530之前以及在這些步驟期間，半導體芯片12 上形成的凸塊結構16的焊料部分20可選地可以維持在固態(tài)。在這種情況下，在步驟540 中將半導體芯片12定位在焊接位置期間，半導體芯片12上形成的凸塊結構16的焊料部分 20熔化。
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根據(jù)本說明書提供的內(nèi)容，本領域技術人員還將理解的是，用于制造倒裝芯片半導體封裝10的示例性方法100在加熱以使半導體芯片12的凸塊結構16和襯底22的焊接焊盤64之間的焊料回流期間，使得半導體芯片12的凸塊結構16能夠相對于襯底22的焊接焊盤64準確地定位，從而有助于半導體芯片12和襯底22之間形成精確且可靠的互連。通常，與襯底或載體相比，半導體芯片(以及其他半導體裝置)具有不同的熱膨脹系數(shù)(CTE)。加熱CTE不同的物質(zhì)會引起它們不均勻的熱膨脹。因此，加熱半導體芯片12 和襯底22典型地在半導體芯片12和襯底22之間引起不均勻的熱膨脹。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，對于襯底22的焊接焊盤64進行間距補償。襯底22的焊接焊盤64之間的間距補償優(yōu)選地被計算并且確定，從而抵消由于其不同的熱膨脹系數(shù)(CTE)所引起的半導體芯片12和襯底22之間的不均勻熱膨脹，由此確保在半導體芯片12的凸塊結構16和襯底 22的其相應焊接焊盤64之間準確地焊接或互連形成。進一步優(yōu)選地，進行襯底22的焊接焊盤64之間的間距補償，以防止所形成的互連之間的電短路。圖15a至圖1 中示出了襯底22的焊接焊盤64的間距補償?shù)牟糠謭D樣概況?？蛇x地，在半導體芯片12的凸塊結構16之間執(zhí)行間距補償。半導體芯片12的凸塊結構16之間的間距補償優(yōu)選地被計算并且確定，從而抵消由于其不同的熱膨脹系數(shù) (CTE)所引起的半導體芯片12和襯底22之間的不均勻熱膨脹。進一步可選地，對于半導體芯片12的凸塊結構16并且對于襯底22的焊接焊盤64 執(zhí)行間距補償，從而抵消由于其不同的熱膨脹系數(shù)(CTE)所引起的半導體芯片12和襯底22 之間的不均勻熱膨脹。上述間距補償過程或技術優(yōu)選地確保了通過示例性方法100在半導體芯片12和襯底22之間(更具體地在半導體芯片12的凸塊結構16和襯底22的焊接焊盤64之間) 精確或接近精確地焊接。此外，上述間距補償過程或技術優(yōu)選地使半導體芯片12和襯底22 之間的對準偏移或焊接偏移最小化。根據(jù)本說明書提供的內(nèi)容，本領域技術人員將理解的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以對間距補償過程進行修改。本發(fā)明還提供了用于封裝半導體器件或部件的示例性系統(tǒng)600或設備，更具體地，用于制造倒裝芯片半導體封裝10的示例性系統(tǒng)。圖16中示出了示例性系統(tǒng)600。示例性系統(tǒng)600包括用于執(zhí)行上述方法100的裝置。更具體地，示例性系統(tǒng)600包括用于執(zhí)行方法100的步驟100至140、執(zhí)行過程200的步驟210至觀0、執(zhí)行過程300的步驟310至390、執(zhí)行過程400的步驟410至450、執(zhí)行過程500的步驟510至560中任意一個或多個的裝置。上述裝置例如是部件、工具、元件或設備，它們可以使用本領域技術人員已知的技術來確定形狀和結構。為了簡潔和清楚，下面將進一步描述系統(tǒng)600的一些關鍵部件。然而，根據(jù)本說明書提供的內(nèi)容，本領域技術人員將理解的是，以下描述并不是對本發(fā)明所覆蓋的系統(tǒng)600 的范圍的限制。如上所述，系統(tǒng)600包括用于執(zhí)行過程200的步驟210至觀0的裝置。優(yōu)選地，系統(tǒng)600包括便于提供半導體芯片12的步驟210所使用的半導體芯片供給器臺架602。系統(tǒng)600進一步包括用于測量半導體芯片12的厚度或高度的裝置。優(yōu)選地，半導體芯片12的厚度或高度的測量通過芯片拾取工具M以及上述編碼器信息來實現(xiàn)或變得容易。然而，本領域技術人員將理解的是，可選的機構可用于測量半導體芯片12的厚度或高度。系統(tǒng)600還包括在步驟240期間預熱半導體芯片12以及在步驟270期間將半導體芯片12進一步加熱至芯片處理溫度的加熱裝置、元件或器件。重點注意的是，芯片處理溫度優(yōu)選地足夠高，以使得能夠熔化凸塊結構16上的焊料部分20。對半導體芯片12的預熱和進一步加熱中的至少一個的控制和維持是使用本領域技術人員已知的技術來軟件控制或手動控制的。另外，系統(tǒng)600進一步包括用于在過程300中處理襯底22或執(zhí)行過程300中的步驟310至390的裝置。系統(tǒng)600優(yōu)選地包括用于在步驟310中提供襯底22的襯底供給器臺架604。系統(tǒng)600進一步包括在步驟320中將焊劑56轉移到襯底22上的裝置。如上所述，通過使用將沉積在焊劑轉移臺58上的焊劑56轉移到襯底22上的塞子工具60，可以執(zhí)行焊劑轉移?？蛇x地，系統(tǒng)60可以包括將焊劑56轉移到襯底22上的其他裝置或機制。進一步可選地，系統(tǒng)60包括將代替焊劑56的無流式底部填充轉移到襯底22上的其他裝置或機制。系統(tǒng)600進一步包括襯底厚度測量工具74，如圖證所示，用于測量襯底22的厚度或高度。本領域技術人員將理解的是，可選的裝置或機制可用于測量襯底22的厚度或高度。系統(tǒng)600進一步包括在步驟350中預熱襯底22以及在步驟370中將襯底22進一步加熱至襯底處理溫度的加熱裝置、元件或器件。優(yōu)選地，襯底22由焊接臺70加熱至襯底處理溫度。焊接臺70被設計和構造為便于焊接臺70的熱管理以及放置在其上的襯底22的熱管理。圖17和圖18示出了示例性焊接臺70的設計。焊接臺70可以包括便于將熱量保留在襯底22內(nèi)(即，防止熱量從中排放)的氣囊606。焊接臺70優(yōu)選地包括真空槽608。 真空槽608便于施加真空或抽吸，以將襯底22固定至焊接臺70。真空槽608的形狀和位置被預定，從而與存在于襯底22上的銅跡線的位置不一致。重要的是，系統(tǒng)600被裝配并且設計為，在方法100期間對半導體芯片12和襯底 22中的每個進行熱管理。更具體地，系統(tǒng)600包括在示例性焊接處理500期間對半導體芯片12和襯底22進行熱管理的裝置或機制。通過使用本領域技術人員已知的一個或多個計算機軟件程序以及手動或機械輸入中的一種或多種，熱管理可以是很方便的。在半導體芯片12移向襯底22之前，系統(tǒng)600優(yōu)選地使得凸塊結構16上的焊料部分20能夠維持在熔融狀態(tài)，以便以后能夠在凸塊結構16和襯底22的焊接焊盤64之間形成焊接。系統(tǒng)600進一步包括如圖19所示的水冷機制610。水冷機制610包括管連接器擴展612、制冷板614、襯底表基絕緣體616、熱板618以及筒式加熱器620。優(yōu)選地，水冷機制 610可以連接至焊接臺70，從而至少用于便于其絕緣和制冷之一。換句話說，水冷機制610 優(yōu)選地便于焊接臺70的熱管理。本領域技術人員將理解的是，系統(tǒng)600進一步包括執(zhí)行示例性焊接過程500的步驟的裝置。優(yōu)選地，系統(tǒng)600包括第二視覺透鏡38 (也被稱為上下查看相機)，用于在示例性焊接過程500的步驟510中使半導體芯片12關于襯底22對準。更具體地，第二視覺透鏡38便于半導體芯片12的凸塊結構16相對于襯底22的焊接焊盤64精確對準。本領域技術人員將理解的是，系統(tǒng)600可以利用可選的對準裝置或機制，從而使半導體芯片12上形成的凸塊結構16與襯底22上形成的焊接焊盤64對準。此外，系統(tǒng)600使得能夠仔細地或精確地管理半導體芯片12和襯底22之間的焊接距離。系統(tǒng)600包括裝置，該裝置用于控制在步驟520和530中焊接工具36朝向焊接臺 70的第一階段移動和第二階段移動中每一個的速度和位移幅度中的至少一個。焊接工具 36朝向焊接臺70的位移幅度的控制或管理優(yōu)選地依賴于通過圖10中所示的示例性公式所計算的實際行程值。換句話說，半導體芯片12和襯底22中每一個的厚度或高度的計算使得能夠在步驟520和530期間管理焊接工具36朝向焊接臺70的位移幅度以及半導體芯片 12和襯底22之間的焊接距離。優(yōu)選地，步驟520和530中焊接工具70朝向焊接臺70的位移幅度將半導體芯片12的凸塊結構16定位，使其與襯底22的焊接焊盤64相接觸。系統(tǒng)600進一步包括用于在步驟140期間卸載已形成的倒裝芯片半導體封裝10 的裝置。如上所述，倒裝芯片半導體封裝10優(yōu)選地在卸載臺(未示出)冷卻。如上所述，本領域技術人員將理解的是，系統(tǒng)可以包括可用于冷卻已形成的倒裝芯片半導體封裝10的可選的冷卻裝置和機制。例如，系統(tǒng)600可以包括用于實現(xiàn)倒裝芯片半導體封裝20的強制冷卻的流體系統(tǒng)。通過使用本領域技術人員已知的計算機軟件和手動或機械裝置中的至少一個，便于對已形成的倒裝芯片半導體封裝10的冷卻進行控制。如上所述，根據(jù)本說明書提供的內(nèi)容，本領域技術人員將理解的是，系統(tǒng)600的裝置、部件或元件可以被改變，同時仍有能夠實現(xiàn)方法100的步驟110至140的性能。也就是說，用于執(zhí)行方法100的各步驟以及過程200、300、400和500中的每一個過程的各步驟的系統(tǒng)600的部件、工具或設備可以根據(jù)需要通過使用本領域技術人員已知的技術而被改變、確定形狀、確定尺寸以及確定結構。在上述方法中，描述了用于制造本發(fā)明提供的倒裝芯片半導體封裝的示例性方法 100和系統(tǒng)600。上面也描述了對示例性方法100和系統(tǒng)600的各種改變和修改，并且這也將被本領域技術人員理解為是在本發(fā)明的范圍內(nèi)的。本領域技術人員還將理解的是，本發(fā)明不限于上述實施方式的特定形式、布置或結構。由于本公開從而對本領域技術人員來說顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以對本發(fā)明進行多種改變和/ 或修改。
權利要求
1.一種用于器件封裝的方法，包括將半導體器件加熱至第一溫度，所述半導體器件包括多個凸塊結構，所述多個凸塊結構的每一個都包括焊料部分，所述第一溫度至少是所述多個凸塊結構的每一個的所述焊料部分的熔化溫度，從而使所述焊料部分達到熔融狀態(tài)；將襯底加熱至第二溫度，所述襯底包括多個接觸焊盤；以及在空間上使所述多個凸塊結構與所述多個接觸焊盤對準，其中，在將所述半導體器件加熱至所述第一溫度期間，所述半導體器件被設置為距所述襯底一定距離，在加熱所述半導體器件之后，所述半導體器件和所述襯底中的至少一個向另一個位移，從而使所述多個凸塊結構的每一個均與所述多個接觸焊盤中相應的一個接觸焊盤相鄰接。
2.如權利要求1所述的方法，其中加熱所述襯底的步驟包括 將所述襯底加熱至第二溫度，所述第二溫度低于所述第一溫度。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述第二溫度低于所述多個凸塊結構的每一個的所述焊料部分的所述熔化溫度。
4.如權利要求2所述的方法，進一步包括使所述半導體器件和所述襯底中的至少一個向另一個位移，從而使所述多個凸塊結構的每一個均與所述多個接觸焊盤中相應的一個接觸焊盤相鄰接，由此獲得半導體器件封裝。
5.如權利要求4所述的方法，其中將所述半導體器件加熱至所述第一溫度的步驟包括將所述半導體器件加熱至第三溫度，所述第三溫度低于所述多個凸塊結構的每一個的所述焊料部分的所述熔化溫度；以及利用夾持器工具夾持所述半導體器件，所述夾持器工具用于將所述半導體器件加熱至所述第一溫度。
6.如權利要求5所述的方法，其中將所述半導體器件加熱至第三溫度的步驟包括使所述半導體器件位移越過多個加熱元件，所述加熱元件被操作，以產(chǎn)生跨過所述加熱元件的熱量曲線，所述熱量曲線被控制，以將所述半導體器件逐漸加熱至所述第三溫度。
7.如權利要求6所述的方法，其中將所述半導體器件加熱至第三溫度的步驟進一步包括將所述半導體器件設置在板上，所述板能夠移動，從而使所述半導體器件位移越過所述多個加熱元件。
8.如權利要求7所述的方法，其中將所述半導體器件加熱至第三溫度的步驟進一步包括以旋轉方式或線性方式中的一種使所述半導體器件位移，從而以所需的方向將所述半導體器件設置在所述板上；以及參照由所述板限定的基準確定所述半導體器件的高度。
9.如權利要求4所述的方法，其中將所述襯底加熱至第二溫度的步驟包括將所述襯底設置在第一支架上，所述第一支架用于將所述襯底加熱至第四溫度，所述第四溫度低于所述第二溫度；以及在所述襯底達到所述第四溫度后將所述襯底設置在第二支架上，所述第二支架用于將所述襯底加熱至所述第二溫度。
10.如權利要求9所述的方法，進一步包括當所述襯底被設置在所述第一支架上時，將熔劑沉積在所述多個接觸焊盤上，所述第二溫度低于所述熔劑的活化溫度。
11.如權利要求9所述的方法，進一步包括當所述襯底被設置在所述第一支架上時，將至少一種底部填充材料沉積在所述多個接觸焊盤上，所述第二溫度低于所述底部填充材料的固化溫度。
12.如權利要求9所述的方法，進一步包括在將所述襯底加熱至所述第二溫度后，參照由所述第二支架限定的基準確定器件載體的高度。
13.如權利要求4所述的方法，其中在空間上使所述多個凸塊結構與所述多個接觸焊盤對準的步驟包括限定所述半導體器件上的第一坐標系以及與所述多個凸塊結構相交且在設置上相對應的多個基準軸線；限定所述襯底上的第二坐標系以及與所述襯底的所述多個接觸焊盤重疊且在設置上相對應的多個基準頂點；以及將所述第一坐標系對準所述第二坐標系，以使得所述多個基準軸線中的每一個與所述多個基準頂點中相應的一個基準頂點基本重疊，從而在空間上使所述多個凸塊結構與所述多個接觸焊盤對準。
14.一種用于封裝器件的系統(tǒng)，包括用于將半導體器件加熱至第一溫度的裝置，所述半導體器件包括多個凸塊結構，所述多個凸塊結構的每一個都包括焊料部分，所述第一溫度至少是所述多個凸塊結構的每一個的所述焊料部分的熔化溫度，從而使所述焊料部分達到熔融狀態(tài)；用于將襯底加熱至第二溫度的裝置，所述襯底包括多個接觸焊盤；以及用于在空間上使所述多個凸塊結構與所述多個接觸焊盤對準的裝置，其中，在將所述半導體器件加熱至所述第一溫度期間，將所述半導體器件設置為距所述襯底一定距離，在將所述半導體器件加熱至所述第一溫度之后，所述半導體器件和載體器件中的至少一個向另一個位移，從而使所述多個凸塊結構的每一個均與所述多個接觸焊盤中相應的一個接觸焊盤相鄰接。
15.如權利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述第二溫度低于所述第一溫度。
16.如權利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述第二溫度低于所述多個凸塊結構的每一個的所述焊料部分的所述熔化溫度。
17.如權利要求15所述的系統(tǒng)，進一步包括用于使所述半導體器件和器件載體中的至少一個向另一個位移的裝置，從而使所述多個凸塊結構的每一個均與所述多個接觸焊盤中相應的一個接觸焊盤相鄰接，由此獲得半導體器件封裝。
18.如權利要求17所述的系統(tǒng)，進一步包括用于夾持所述半導體器件的夾持器工具，所述夾持器工具用于將所述半導體器件加熱至所述第一溫度。
19.如權利要求18所述的系統(tǒng)，進一步包括多個加熱元件，所述多個加熱元件能夠被操作，以產(chǎn)生越過所述多個加熱元件的熱量曲線，所述熱量曲線能夠被控制，以將所述半導體器件逐漸加熱至第三溫度，所述第三溫度低于所述多個焊接結構的每一個的所述焊料部分的所述熔化溫度。
20.如權利要求19所述的系統(tǒng)，進一步包括板，用于越過所述多個加熱元件設置所述半導體器件。
21.如權利要求20所述的系統(tǒng)，進一步包括用于以旋轉方式或線性方式中的一種使所述半導體器件位移的裝置，從而以預定方向將所述半導體器件設置在所述板上；以及用于參照由所述板限定的基準確定所述半導體器件的高度的裝置。
22.如權利要求17所述的系統(tǒng)，進一步包括第一支架，用于將所述襯底加熱至第四溫度，所述第四溫度低于所述第二溫度；第二支架，用于將所述襯底加熱至所述第二溫度；以及用于在所述襯底達到所述第四溫度后將所述襯底設置在所述第二支架上的裝置。
23.如權利要求22所述的系統(tǒng)，進一步包括用于當所述襯底被設置在所述第一支架上時，將熔劑沉積在所述多個接觸焊盤上的裝置，所述第二溫度低于所述熔劑的活化溫度。
24.如權利要求23所述的系統(tǒng)，其中，所述第四溫度低于所述熔劑的所述活化溫度。
25.如權利要求22所述的系統(tǒng)，進一步包括用于當所述襯底被設置在所述第一支架上時，將底部填充材料沉積在所述多個接觸焊盤上的裝置，所述第二溫度低于所述底部填充材料的固化溫度。
26.如權利要求22所述的系統(tǒng)，進一步包括用于在將所述器件載體加熱至所述第二溫度后，參照由所述第二支架限定的基準確定所述器件載體的高度的裝置。
27.如權利要求14所述的系統(tǒng)，其中用于在空間上使所述多個凸塊結構與所述多個接觸焊盤對準的裝置包括用于限定所述半導體器件上的第一坐標系以及與所述多個凸塊結構相交且在設置上相對應的多個基準軸線的裝置；用于限定所述襯底上的第二坐標系以及與所述襯底的所述多個接觸焊盤重疊并且在設置上相對應的多個基準頂點的裝置；以及用于將所述第一坐標系與所述第二坐標系對準的裝置，使得所述多個基準軸線中的每一個均與所述多個基準頂點中相應的一個基準頂點基本重疊，從而在空間上使所述多個凸塊結構與所述多個接觸焊盤對準。
全文摘要
一種用于制造倒裝芯片半導體封裝的方法，該方法包括處理半導體器件(例如半導體芯片)以及處理器件載體(例如襯底)。半導體器件包括在其表面上形成的凸塊結構。襯底包括在其表面上形成的焊接焊盤。半導體芯片被加熱至芯片處理溫度。芯片處理溫度使凸塊結構上的焊料部分熔化。襯底被加熱至襯底處理溫度，其中，所述襯底處理溫度可以不同于芯片處理溫度。半導體芯片在空間上關于襯底進行對準，從而相應地使凸塊結構關于焊接焊盤進行對準。半導體芯片朝向襯底移動，從而使凸塊結構鄰接焊接焊盤，從而在它們之間形成焊接。還公開了執(zhí)行上述方法的系統(tǒng)。
文檔編號H01L21/68GK102272907SQ200980153949
公開日2011年12月7日 申請日期2009年11月9日 優(yōu)先權日2008年11月7日
發(fā)明者周輝星, 林少雄, 林建福, 王志堅, 阿穆蘭·賽恩 申請人:豪銳恩科技私人有限公司