專利名稱：芯片結合設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種芯片結合設備，且特別是有關于一種用以進行芯片對位、力口壓及加熱的芯片結合設備。
背景技術：
黏晶(chip bonding)是半導體制程中十分重要的步驟之一，其將晶圓切割后的芯片(chip)取出并黏著固定在載板上，以供后續(xù)打線接合及封裝等步驟。又，芯片黏合程序完成后必須進行烘烤以固化黏膠，故必須將黏有芯片的載板送進烤箱中烘烤。另外一種共晶黏晶(eutectic chip bonding)方法,于載板端加熱及/或芯片端加熱的方式,使兩金屬層加熱至共晶溫度而黏合，藉以克服金屬鍵合的能量障礙，促使芯片黏合于載板上。但若載板的加熱區(qū)域大，易使未焊接區(qū)域因持續(xù)受熱而累積過多熱量，致使產(chǎn)生不良熱效應。但若加熱區(qū)域小，或稱局部區(qū)域加熱，芯片需進入焊接區(qū)域(bondingarea)后，方才受熱，需費 時等候加熱的時間，導致產(chǎn)能降低。此外，溫度掌控亦為一個大課題。由于現(xiàn)今的共晶黏晶機為單顆芯片逐一黏合于載板上，除了生產(chǎn)效率低落之外，壓焊頭的力量與分布若控制不當，容易造成芯片損傷，影響芯片效能。除此之外，當單一芯片黏合時若需同時將焊接區(qū)的溫度升高至特定溫度以上，則需精確地掌控溫度，且已焊接芯片的區(qū)域與未焊接芯片的區(qū)域因持續(xù)受熱而累積過多熱量，造成不良熱效應，而影響后續(xù)的制程。

發(fā)明內容本發(fā)明有關于一種芯片結合設備，將芯片吸取、置放、對位用的芯片移轉裝置、通氣裝置以及加熱裝置結合，并以機械正向力或以氣體施予正向壓力于至少一芯片上，不僅可對整批次芯片及載板同時加熱，以減少熱累積效應，同時更兼具保護芯片效果，提升生產(chǎn)效率。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種芯片結合設備，其包括一腔室、一芯片移轉裝置、一加熱裝置以及一通氣裝置。芯片移轉裝置用以移轉至少一芯片至于腔室內的一載板上。加熱裝置用以加熱腔室內的至少一芯片及/或載板。通氣裝置使氣體連通腔室，其中當芯片移轉裝置移轉至少一芯片于腔室內的載板上時提供一負壓環(huán)境，并于加熱至少一芯片及/或載板時施加一正向壓力于至少一芯片上。為了對本發(fā)明的上述及其它方面有更佳的了解，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下

圖IA及圖IB分別繪示依照本發(fā)明一實施例的芯片結合設備的示意圖及腔室內部的示意圖。圖2繪示依照本發(fā)明一實施例的芯片結合方法的流程圖。
主要組件符號說明100 :芯片結合設備101 :晶圓102:芯片104:載板105 :界面金屬106 :焊墊110:腔室 120:芯片移轉裝置122:吸取器124:對位器126 :芯片壓頭130:加熱裝置140 :通氣裝置142 :泵SlO S50 :步驟
具體實施方式本實施例的芯片結合設備，涵蓋芯片吸取及置放系統(tǒng)(例如吸取器)、芯片與載板接合的對位系統(tǒng)(例如對位器)、腔體抽氣及進氣系統(tǒng)(以下稱為通氣裝置)、對于芯片施加機械壓力或氣體壓力的調整系統(tǒng)(例如泵或芯片壓頭)、以及腔體加熱及溫控系統(tǒng)(以下稱為加熱裝置)。本實施例的芯片結合設備可通過多個吸取器同時吸附多個芯片，并移轉至載板上，之后再通過對位器的定位以放置各個芯片于載板相對應的位置上，以完成整批次芯片與載板的接合。加熱裝置(例如加熱爐)可單獨或同時置放于腔體內，并對整批次芯片及載板同時加熱，故不同焊接區(qū)域亦無熱累積的顧慮。再者，芯片壓頭或通氣裝置于加熱至少一芯片及/或載板時，于芯片上方施加機械壓力、氣體壓力或上述兩者的組合，且使氣體均勻分布于各個芯片上，避免造成芯片損傷，兼具保護芯片效果。上述的芯片結合設備可應用在發(fā)光二極管芯片與載板的接合上，載板可為導線架、玻璃基板、印刷電路板或金屬基板等，本實施例對載板不加以限制。以下提出各種實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為范例說明，并非用以限縮本發(fā)明欲保護的范圍。請參照圖IA及圖1B，其分別繪示依照本發(fā)明一實施例的芯片結合設備的示意圖及腔室內部的示意圖。芯片結合設備100包括一腔室110、一芯片移轉裝置120、一加熱裝置130以及一通氣裝置140。芯片移轉裝置120用以移轉至少一芯片102于腔室110內的一載板104上。加熱裝置130用以加熱腔室110內的至少一芯片102及/或載板104。通氣裝置140使氣體連通腔室110，以提供一負壓環(huán)境于腔室110內或提供一正向壓力于至少一芯片102上。詳細而言，芯片移轉裝置120包括多個吸取器122可同時吸取晶圓101切割后的多個芯片102，并移轉至載板104上，以進行后續(xù)的對位。此外，芯片移轉裝置120更包括一對位器124，用以對位并移轉此些芯片102于載板104上，以完成整批次芯片102與載板104的接合。值得注意的是，本實施例于對位時不特別加溫、亦不施加壓力于芯片102上，在做法上與傳統(tǒng)的共晶黏晶機采單顆芯片逐一黏合，必須等待接口金屬的溫度達到金屬液態(tài)或共晶溫度以上的做法不同。由于本實施例于對位之前，先于載板104上涂布接口金屬105 (例如焊錫或金錫合金)，去除氧化并幫助芯片102黏合，隨后以對位器124同時將多個芯片102放置于載板104上相對應的焊墊106 (bonding pad)，此時不施加壓力與加溫(例如于室溫及一大氣壓力下)，因此能加快生產(chǎn)效率。另外，當芯片移轉裝置120移轉至少一芯片102于腔室110內的載板104上時，通氣裝置140提供一負壓環(huán)境于腔室110內。負壓環(huán)境例如是小于一大氣壓的環(huán)境，更可為壓力很小(例如O. Itorr)或接近真空狀態(tài)的環(huán)境。在本實施例中，通氣裝置140包括一泵142，使氣體連通腔室110，用以抽離腔室110內的氣體以形成負壓環(huán)境。
接著，當芯片102與載板104在負壓環(huán)境下完成對位之后，接口金屬105不管是金錫合金或分別鍍在焊墊106上的金層與錫層，可通過對載板104單獨加熱，或對載板104及芯片102同時加熱，以使接口金屬105的溫度達到金屬液態(tài)或共晶溫度。在本實施例中，力口熱裝置130可包括一加熱爐，用以加熱至少一芯片102及/或載板104至150°C以上。舉例來說，當接口金屬105為錫鉛合金時，其共晶溫度需達到180°C以上；當接口金屬105為金錫合金時，其共晶溫度均達到200°C以上。由于加熱裝置130對整批次芯片102及載板104同時加熱，故不同焊接區(qū)域無熱累積的顧慮。另外，當進行加熱制程時，芯片結合設備100更包括一芯片壓頭126，用以產(chǎn)生一機械力于至少一芯片102上，以使至少一芯片102以熱壓合的方式與載板104接合。此外，當加熱至少一芯片102及/或載板104時，通氣裝置140可施加一正向壓力于至少一芯片102上。舉例來說，當泵142在對位時提供所需的負壓環(huán)境后，若不需再抽離腔室110內的氣體時，泵142更可經(jīng)由進氣口提供一惰性氣體，惰性氣體例如是氮氣、氬氣。惰性氣體形成正向壓力于至少一芯片102上，避免造成芯片102損傷，兼具保護芯片102效果O接著，請參考圖2，其繪示依照本發(fā)明一實施例的芯片結合方法的流程圖。步驟SlO提供一負壓環(huán)境。步驟S20移轉至少一芯片至一載板上。步驟S20更包括對位至少一芯片于載板上。步驟S30停止抽氣。步驟S40加熱至少一芯片及/或載板。步驟S50施加一正向壓力于至少一芯片上。以下以圖IA及圖IB的芯片結合設備100來說明圖2的各個步驟S 10 S60。請參照圖1A、圖IB及圖2，當芯片移轉裝置120移轉至少一芯片102于腔室110內的載板104上時，通氣裝置140提供一負壓環(huán)境于腔室110內，以進行步驟SlO及S20。芯片移轉裝置120包括多個吸取器122以及一對位器124，吸取器122可同時吸取多個芯片102，并移轉至載板104上，之后再以對位器124進行對位。載板104上更包括至少一焊墊106，以提供對位器124的對位，如此吸取器122可將多個芯片102放置在相對應的焊墊106上。此外，通氣裝置140包括一泵142，使氣體連通腔室110，用以抽離腔室110內的氣體以形成負壓環(huán)境。在步驟S30中，當通氣裝置140停止抽氣時，泵142更可提供一惰性氣體以形成正向壓力于至少一芯片102上，以進行步驟S50。
在步驟S50中，除了提供氣壓正向力之外，芯片結合設備100更包括一芯片壓頭126，用以產(chǎn)生一機械正向力于至少一芯片102上，以使至少一芯片102以熱壓合的方式與載板104接合。另外，在步驟S40中，加熱裝置130用以加熱腔室110內的至少一芯片102及/或載板104。在一實施例中，此步驟S40包括加熱至少一芯片102及/或載板104至150°C以上，以使接口金屬105達到共晶溫度以上。本發(fā)明上述實施例所揭露的芯片結合設備，將芯片吸取、置放、對位用的芯片移轉裝置、通氣裝置以及加熱裝置結合，以機械正向力或以氣體施予芯片壓力，不僅可對整批次芯片及載板同時加熱，以減少熱累積效應，同時更兼具保護芯片效果，提升生產(chǎn)效率。綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作各種的更動 與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視后附的申請專利范圍所界定者為準。
權利要求
1.一種芯片結合設備，包括 一腔室； 一芯片移轉裝置，用以移轉至少一芯片至于該腔室內之一載板上； 一加熱裝置，用以加熱該腔室內的該至少一芯片及/或該載板；以及 一通氣裝置，使氣體連通該腔室，其中當該芯片移轉裝置移轉該至少一芯片于該腔室內的該載板上時提供一負壓環(huán)境，并于加熱該至少一芯片及/或該載板時施加一正向壓力于該至少一芯片上。
2.根據(jù)權利要求I所述的芯片結合設備，其特征在于，該芯片移轉裝置包括多個吸取器可同時吸取多個芯片，并移轉至該載板上。
3.根據(jù)權利要求2所述的芯片結合設備，其特征在于，該芯片移轉裝置更包括一對位器，用以對位并移轉該些芯片于該載板上。
4.根據(jù)權利要求I所述的芯片結合設備，其特征在于，該加熱裝置包括一加熱爐以加熱該至少一芯片及/或該載板至150°C以上。
5.根據(jù)權利要求I所述的芯片結合設備，其特征在于，該通氣裝置包括一泵，使氣體連通該腔室，用以抽離該腔室內的氣體以形成該負壓環(huán)境。
6.根據(jù)權利要求5所述的芯片結合設備，其特征在于，該泵更可提供一惰性氣體以形成該正向壓力于該至少一芯片上。
7.根據(jù)權利要求I所述的芯片結合設備，其特征在于，更包括一芯片壓頭，用以產(chǎn)生一機械力于該至少一芯片上。
全文摘要
一種芯片結合設備，其包括一腔室、一芯片移轉裝置、一加熱裝置以及一通氣裝置。芯片移轉裝置用以移轉至少一芯片至于腔室內的一載板上。加熱裝置用以加熱腔室內的至少一芯片及/或載板。通氣裝置使氣體連通腔室，其中當芯片移轉裝置移轉至少一芯片于腔室內的載板上時提供一負壓環(huán)境，并于加熱至少一芯片及/或載板時施加一正向壓力于至少一芯片上。
文檔編號H01L21/58GK102842521SQ20111036888
公開日2012年12月26日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權日2011年6月20日
發(fā)明者羅偉誠, 陳明堂, 周庭羽, 吳榮昆, 姜崇義 申請人:華新麗華股份有限公司