專利名稱：半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)以及半導(dǎo)體器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造在端子接合焊接凸塊(solder bump)的半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)和半導(dǎo)體器件制造方法。
背景技術(shù)：
在制造半導(dǎo)體器件時(shí)，在由半導(dǎo)體晶片形成的IC基板(芯片)中，進(jìn)行將焊接凸塊接合至由金屬形成的端子的工序。端子在通過(guò)蒸鍍等形成以后，接觸大氣中的氧氣等，在表面上形成氧化膜，該氧化膜阻礙端子和焊接凸塊的接合。因而，現(xiàn)有技術(shù)中在將焊接凸塊接合至端子之前，進(jìn)行用焊劑去除端子表面的氧化膜的工序。具體地講，焊劑將端子表面活性化，去除(還原)氧化膜，并且覆蓋該表面，防止新的氧化，維持端子表面的活性化狀態(tài)。然而，焊劑有時(shí)作為殘?jiān)鼩埩粼诙俗拥谋砻嬉约昂附油箟K之間。另外，在熔融焊接凸塊并接合到端子時(shí)，從被加熱的焊劑產(chǎn)生的氣體有時(shí)作為氣孔殘留在焊接凸塊中。與此對(duì)應(yīng)，利用在減壓氣氛中向芯片供給羧酸例如甲酸的蒸汽，并且將芯片加熱的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。在該方法中，甲酸不發(fā)生殘?jiān)剡€原芯片的端子表面的氧化膜，另外，甲酸即使被加熱也不發(fā)生氣體，而且由于減少氣氛氣體的壓力，因此即使產(chǎn)生氣體也從焊接凸塊排出。被加熱了的焊接凸塊熔融后接合于端子。近年來(lái)，為了減少半導(dǎo)體器件的占地面積，開(kāi)發(fā)了疊層多個(gè)芯片制造半導(dǎo)體器件的三維安裝方法。在該三維安裝方法中，在各芯片中，形成由在厚度方向貫通該芯片的導(dǎo)體形成的配線，例如，TSV (ThroughSilicon Via:娃通孔技術(shù)),在I個(gè)芯片的配線端部形成的電極墊盤(pán)(端子)與形成在另一個(gè)芯片的配線端部的焊接凸塊接合，三維地形成電路。在上述三維安裝方法的I個(gè)芯片中的電極墊盤(pán)與其它芯片中的焊接凸塊的接合中也適用在專利文獻(xiàn)I中記載的方法?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特許3378852號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明想要解決的問(wèn)題然而，在專利文獻(xiàn)I中記載的方法中，由于在相同處理室內(nèi)進(jìn)行由甲酸實(shí)施的還原端子表面的氧化膜和通過(guò)加熱實(shí)施的焊接凸塊的熔融接合，因此在進(jìn)行端子表面還原的期間，不能進(jìn)行焊接凸塊的熔融接合，存在半導(dǎo)體器件的制造的生產(chǎn)率低下這樣的問(wèn)題。本發(fā)明的目的是提供能夠防止半導(dǎo)體器件制造的生產(chǎn)率低下的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)和半導(dǎo)體器件制造方法。用于解決課題的方法為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明第一方面記載的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)，其制造在端子接合有焊接凸塊的半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)的特征在于，包括:還原裝置，其具有第一處理室，在該第一處理室內(nèi)將上述端子的表面的氧化膜還原；和接合裝置，其與上述還原裝置分別設(shè)置，并且具有與上述第一處理室隔離的第二處理室，在該第二處理室中進(jìn)行將上述焊接凸塊與上述端子的接合。本發(fā)明第二方面記載的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)在本發(fā)明第一方面記載的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)中，特征是，上述還原裝置和上述接合裝置相互連接。本發(fā)明第三方面記載的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)在本發(fā)明第一或第二方面記載的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)中，特征是，上述還原裝置具有向上述第一處理室內(nèi)供給氮的第一氮供給裝置，上述接合裝置具有向上述第二處理室內(nèi)供給氮的第二氮供給裝置。本發(fā)明第四方面記載的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)在本發(fā)明第一或第二方面記載的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)中，特征是，上述還原裝置具有:對(duì)上述第一處理室內(nèi)進(jìn)行減壓的減壓裝置；配置在上述第一處理室內(nèi)，載置上述半導(dǎo)體器件的載置臺(tái)；和以與該載置臺(tái)相對(duì)的方式向上述第一處理室內(nèi)突出的按壓裝置，該按壓裝置具有:筒狀部，其內(nèi)部向大氣開(kāi)放，并將上述內(nèi)部與上述第一處理室內(nèi)分隔，并且朝向上述載置臺(tái)自由地伸縮；和抵接部，其設(shè)置于該筒狀部的上述載置臺(tái)側(cè)的前端，當(dāng)上述筒狀部伸長(zhǎng)時(shí)，與載置于上述載置臺(tái)的半導(dǎo)體器件抵接。本發(fā)明第五方面記載的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)在方案本發(fā)明第一或第二方面記載的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)中，特征是，上述還原裝置具備向上述第一處理室內(nèi)供給羧酸的羧酸供給裝置。本發(fā)明第六方面記載的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)在本發(fā)明第五方面記載的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)中，特征是，上述羧酸是甲酸(蟻酸)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明第七方面記載的半導(dǎo)體器件制造方法其為在半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)中執(zhí)行的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于:上述半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)制造在端子接合有焊接凸塊的半導(dǎo)體器件，上述半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)具備:具有第一處理室，在該第一處理室內(nèi)將上述端子的表面的氧化膜還原的還原裝置；和與該還原裝置分別設(shè)置并具有與上述第一處理室隔離的第二處理室，在該第二處理室內(nèi)進(jìn)行將上述焊接凸塊與上述端子接合的接合裝置，在上述還原裝置中對(duì)一個(gè)半導(dǎo)體器件的上述端子的表面的氧化膜進(jìn)行還原期間，在上述接合裝置中將另一個(gè)半導(dǎo)體器件的上述端子和上述焊接凸塊進(jìn)行接合。本發(fā)明第八方面記載的半導(dǎo)體器件制造方法在本發(fā)明第七方面的記載的半導(dǎo)體器件制造方法中，特征是，在將上述半導(dǎo)體器件從上述還原裝置向上述接合裝置移送時(shí)，將上述第一處理室內(nèi)和上述第二處理室內(nèi)用氮充填。本發(fā)明第九方面記載的半導(dǎo)體器件制造方法在本發(fā)明第七或第八方面記載的半導(dǎo)體器件制造方法中，特征是，在上述還原裝置中，在對(duì)搬入有上述半導(dǎo)體器件的上述第一處理室內(nèi)進(jìn)行減壓后，向該第一處理室內(nèi)供給羧酸。本發(fā)明第十方面記載的半導(dǎo)體器件制造方法在本發(fā)明第九方面記載的半導(dǎo)體器件制造方法中，特征是，上述羧酸為甲酸。本發(fā)明第十一方面記載的半導(dǎo)體器件制造方法在本發(fā)明第七或第八方面記載的半導(dǎo)體器件制造方法中，特征是，在上述接合裝置中，在將搬入到上述第二處理室內(nèi)的上述半導(dǎo)體器件的上述焊接凸塊熔融并接合至上述端子時(shí)，對(duì)上述第二處理室內(nèi)進(jìn)行減壓。
發(fā)明效果依據(jù)本發(fā)明，由于將進(jìn)行焊接凸塊接合至端子的接合裝置和還原端子表面的氧化膜的氧化裝置分別設(shè)置，因此在還原裝置中進(jìn)行一個(gè)半導(dǎo)體器件中的端子表面的氧化膜的還原期間，在接合裝置中能夠進(jìn)行另一個(gè)半導(dǎo)體器件中的端子和焊接凸塊的接合，由此，能夠防止半導(dǎo)體器件的制造的生產(chǎn)率的降低。


圖1是概略地表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的水平剖面圖。圖2是概略地表示圖1中的疊層芯片的結(jié)構(gòu)的剖面圖，圖2 (A)表示實(shí)施還原處理和回流(焊)處理(reflow process)之前的結(jié)構(gòu)，圖2 (B)表示實(shí)施了還原處理和回流焊處理以后的結(jié)構(gòu)。圖3是沿著圖1中的線II1-1II的剖面圖，是概略地表示圖1中的芯片還原裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖4是沿著圖1中的線IV — IV的剖面圖，是概略地表示圖1中的芯片接合裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖5是用于說(shuō)明在圖1的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)中執(zhí)行的還原處理以及回流焊處理的工藝圖。圖6是用于說(shuō)明在圖1的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)中執(zhí)行的還原處理以及回流焊處理的工藝圖。圖7是用于說(shuō)明在圖1的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)中執(zhí)行的還原處理以及回流焊處理的工藝圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。圖1是概略地表示本實(shí)施形態(tài)的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的水平剖面圖。另夕卜，圖1中，為了使說(shuō)明簡(jiǎn)單，表示除去了半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)具備的各種裝置的上部機(jī)構(gòu)以外的狀態(tài)的水平剖面圖。圖1中，半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)10具備疊層了多個(gè)IC電路(芯片)11的芯片疊層裝置12、對(duì)疊層了多個(gè)芯片11的芯片的組(以下，稱為「疊層芯片」)13實(shí)施還原處理的芯片還原裝置14、對(duì)疊層芯片13實(shí)施回流焊處理的芯片接合裝置15、跨越芯片疊層裝置12、芯片還原裝置14和芯片接合裝置15架設(shè)的導(dǎo)軌16。芯片疊層裝置12、芯片還原裝置14和芯片接合裝置15配置成一列，特別是，芯片還原裝置14和芯片接合裝置15相互連接地配置。芯片疊層裝置12具備載置排列了多個(gè)芯片11的切割薄膜(dicingfilm) 17的芯片放置地18、支承于導(dǎo)軌16的輸送托盤(pán)19、使芯片11移動(dòng)的拾取單元20、填充焊膏(solder paste)的浸潰單元21、拍攝由拾取單元20拾取的芯片11的下表面的照相機(jī)單元22、載置按芯片11的種類交換的拾取單元20的各種拾取頭工具的工具交換單元23。在芯片疊層裝置12中，拾取單元20從芯片放置地18拾取I個(gè)芯片11，使其向浸潰單元21移動(dòng)，使芯片11的下表面浸潰于焊膏，在該下表面附著焊膏，進(jìn)而，使芯片11向照相機(jī)單元22移動(dòng)，拍攝芯片11的下表面，確認(rèn)附著在該下表面的焊膏的狀態(tài)。然后，使芯片11向輸送托盤(pán)19移動(dòng)，重疊到已經(jīng)配置在該輸送托盤(pán)19上的其它芯片11上。由此，在輸送托盤(pán)19上，構(gòu)成疊層了多個(gè)芯片11的疊層芯片13。在本實(shí)施形態(tài)中，在輸送托盤(pán)19上構(gòu)成8個(gè)疊層芯片13。輸送托盤(pán)19具有由導(dǎo)軌16支承的矩形平板狀的支承托盤(pán)19a、裝卸自由地載置在該支承托盤(pán)19a的2個(gè)芯片托盤(pán)19b。在本實(shí)施形態(tài)中，在芯片托盤(pán)19b的每一個(gè)，上述的疊層芯片13每4個(gè)配置為一列。另外，導(dǎo)軌16將載置疊層芯片13的輸送托盤(pán)19從芯片疊層裝置12向芯片還原裝置14輸送，進(jìn)而從芯片還原裝置14向芯片接合裝置15輸送。從芯片疊層裝置12向芯片還原裝置14輸送的輸送托盤(pán)19中的2個(gè)芯片托盤(pán)19b收容在芯片還原裝置14的還原室24內(nèi)，在該還原室24內(nèi)，對(duì)各疊層芯片13實(shí)施還原處理。另外，從芯片還原裝置14向芯片接合裝置15輸送的輸送托盤(pán)19中的2個(gè)芯片托盤(pán)19b收容在芯片接合裝置15的回流焊室25內(nèi)，在該回流焊室25內(nèi)，對(duì)各疊層芯片13實(shí)施回流焊處理。關(guān)于芯片還原裝置14以及芯片接合裝置15的結(jié)構(gòu)、作用的詳細(xì)情況在后面敘述。圖2是概略地表示圖1中的疊層芯片的結(jié)構(gòu)的剖面圖，圖2 (A)表示實(shí)施還原處理以及回流焊處理前的結(jié)構(gòu)，圖2 (B)表示實(shí)施了還原處理以及回流焊處理以后的結(jié)構(gòu)。如圖2 (A)所不,置層芯片13在配置在最下方的基底芯片28上置層多個(gè)芯片11而構(gòu)成。在基底芯片28的上表面上形成多個(gè)電極墊盤(pán)29，在各芯片11的下表面上形成多個(gè)焊接凸塊26，并且以避開(kāi)該焊接凸塊26的方式形成絕緣層30，另一方面，在芯片11的上表面上形成有多個(gè)端子27。芯片11的下表面的焊接凸塊26由在浸潰單元21中附著到芯片11的下表面的焊膏形成。在各芯片11中，下表面的焊接凸塊26與上表面的端子27通過(guò)在厚度方向貫通該芯片11的配線，例如TSV (未圖示)連接。在構(gòu)成置層芯片13時(shí)，在芯片置層裝置12中，以使基底芯片28的上表面的各端子27與芯片11的下表面的各焊接凸塊26抵接的方式，向基底芯片28疊放芯片11，進(jìn)而，使得在芯片11的上表面的各端子27與另一個(gè)芯片11的下表面的各焊接凸塊26抵接的方式，向基底芯片28疊放芯片11，以后，反復(fù)進(jìn)行芯片11的重疊。這時(shí)，由于端子27以及焊接凸塊26的厚度的總合比絕緣層30的厚度大，因此在向疊層芯片13實(shí)施回流焊處理之前，在下面的芯片11的上表面不與上面的芯片11的絕緣層30抵接。另一方面，如果向疊層芯片13實(shí)施回流焊處理，則上面的芯片11的焊接凸塊26熔融，與下面的芯片11的端子27接合，而這時(shí)由于焊接凸塊26的形狀破壞，因此上面的芯片11向下面的芯片11下沉，上面的芯片11的絕緣層30與下面的芯片11的上表面抵接(圖2 (B))。在本實(shí)施形態(tài)中，在芯片疊層裝置12中構(gòu)成的各疊層芯片13與輸送托盤(pán)19 一起被輸送向芯片還原裝置14，該芯片還原裝置14用羧酸例如甲酸，將各疊層芯片13中的芯片11的各個(gè)端子27的表面的氧化膜進(jìn)行還原(還原處理)，芯片接合裝置15將實(shí)施了還原處理的疊層芯片13中的某個(gè)芯片11的焊接凸塊26熱熔融，與從其它芯片11的表面去除了氧化膜的端子27接合(回流焊處理)。由此，從疊層芯片13制造半導(dǎo)體器件。圖3是沿著圖1中的II1-1II線的剖面圖，是概略地表示圖1中的芯片還原裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖3中，芯片還原裝置14具備收容輸送托盤(pán)19中的2個(gè)芯片托盤(pán)19b的筐體狀的還原室24 (第一處理室)、在還原室24內(nèi)配置在底部的下部載物臺(tái)31 (載置臺(tái))、在還原室24的頂部向還原室24內(nèi)突出的按壓氣缸32 (按壓裝置)、向還原室24內(nèi)供給作為還原劑的羧酸的蒸汽，例如甲酸蒸汽的還原劑供給裝置33 (羧酸供給裝置)、將還原室24內(nèi)減壓的干式真空泵34 (減壓裝置)、向還原室24內(nèi)供給氮?dú)獾牡獨(dú)夤┙o管35、將還原室24內(nèi)的氣氛進(jìn)行加熱的加熱器(未圖示)。下部載物臺(tái)31在與搬入到還原室24內(nèi)的輸送托盤(pán)19的2個(gè)芯片托盤(pán)19b相對(duì)應(yīng)的部分中有2個(gè)突出部31a。按壓氣缸32具有伸縮部32b (筒狀部)，其由內(nèi)部32a與還原室24的外部連通，在大氣中開(kāi)放并從還原室24內(nèi)分隔內(nèi)部32a的筒狀的伸縮自由的波紋管構(gòu)成；和板狀的抵接部32c，其設(shè)置在伸縮部32b的下部載物臺(tái)31側(cè)的頂端，配置成與下部放載物臺(tái)31的突出部31a相對(duì)。在芯片還原裝置14中，配置與載置在輸送托盤(pán)19的疊層芯片13的數(shù)量相同的數(shù)量，即配置8個(gè)按壓汽缸32。還原室24能夠劃分成上部24a和下部24b，還原室24劃分成上部24a和下部24b時(shí)，通過(guò)導(dǎo)軌16，輸送托盤(pán)19搬入到上部24a以及下部24b之間，搬入的輸送托盤(pán)19調(diào)整位置，使得芯片托盤(pán)1%與下部載物臺(tái)31相對(duì)。輸送托盤(pán)19的與垂直于基于導(dǎo)軌16的輸送方向的方向(以下，稱為「寬度方向」。)的長(zhǎng)度比與寬度方向的還原室24的長(zhǎng)度長(zhǎng)，由此，在輸送托盤(pán)19搬入到上部24a以及下部24b之間時(shí)，在上部24a的側(cè)壁部以及下部24b的側(cè)壁部之間，存在輸送托盤(pán)19的一部分，具體地講，存在支承托盤(pán)19a的一部分。另外，下部載物臺(tái)31的與各突出部31a的寬度方向有關(guān)的長(zhǎng)設(shè)定為比與各芯片托盤(pán)19b的寬度方向有關(guān)的長(zhǎng)度小。還原劑供給裝置33作為羧酸不僅供給甲酸，還可以供給乙酸、丙烯酸、丙酸、丁酸、己酸、乙二酸、丁二酸、水楊酸、丙二酸、庚酸、辛酸、壬酸、乳酸、癸酸等。在還原室24中，在輸送托盤(pán)19被搬入到被劃分的上部24a以及下部24b之間以后，上部24a以及下部24b將支承托盤(pán)19a的一部分夾在中間而結(jié)合。由此，將各芯片托盤(pán)19b與還原室24的外部隔斷。另外，如果將還原室24內(nèi)減壓，使壓力比大氣壓低，則按壓汽缸32被拉入到還原室24內(nèi)，伸縮部32b伸長(zhǎng)，抵接部32c如后述那樣，與載置在下部載物臺(tái)31的突出部31a的芯片托盤(pán)19b的疊層芯片13抵接。圖4是沿著圖1中的線IV -1V的剖面圖，是概略地表示圖1中的芯片接合裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖4中，芯片接合裝置15具備收容輸送托盤(pán)19中的2個(gè)芯片托盤(pán)19b的筐體狀的回流焊室25 (第二處理室)、在回流焊室25內(nèi)配置在底部的下部載物臺(tái)36、在回流焊室25的頂部向回流焊室25內(nèi)突出的按壓活塞37、向回流焊室25內(nèi)導(dǎo)入大氣的大氣導(dǎo)入管38、向回流焊室25內(nèi)供給氮?dú)獾牡獨(dú)夤┙o管39、將回流焊室25內(nèi)減壓的干式真空泵40。另外，由于芯片接合裝置15與芯片還原裝置14分別設(shè)置，因此回流焊室25離開(kāi)還原室24。在芯片接合裝置15中，配置與載置在輸送托盤(pán)19的疊層芯片13的數(shù)量相同的數(shù)量，即8個(gè)按壓活塞37，與輸送托盤(pán)19中的2個(gè)芯片托盤(pán)19b相對(duì)應(yīng)，設(shè)置2個(gè)下部載物臺(tái)36。各按壓活塞37配置成與下部載物臺(tái)36相對(duì)，通過(guò)電機(jī)(未圖示)等，構(gòu)成為向下部載物臺(tái)36自由移動(dòng)。在各按壓活塞37的設(shè)置在下部載物臺(tái)36側(cè)的前端的按壓部37a以及各下部載物臺(tái)36中埋設(shè)有加熱器以及冷卻機(jī)構(gòu)，例如珀耳帖元件(都沒(méi)有圖示)?；亓骱甘?5也與還原室24相同，能夠劃分成上部25a和下部25b，在回流焊室25劃分成上部25a和下部25b時(shí)，通過(guò)導(dǎo)軌16，輸送托盤(pán)19被搬入到上部25a和下部25b之間，被搬入的輸送托盤(pán)19調(diào)整位置，使得各芯片托盤(pán)19b與各下部載物臺(tái)36相對(duì)。輸送托盤(pán)19的與寬度方向有關(guān)的長(zhǎng)度比與寬度方向有關(guān)的回流焊室25的長(zhǎng)度長(zhǎng)，由此，在輸送托盤(pán)19被搬入到上部25a以及下部25b之間時(shí)，在上部25a的側(cè)壁部以及下部25b的側(cè)壁部之間，存在輸送托盤(pán)19的一部分，具體地講，存在支承托盤(pán)19a的一部分。另外，各下部載物臺(tái)36的與寬度方向有關(guān)的長(zhǎng)度設(shè)定為比各芯片托盤(pán)19b的與寬度方向有關(guān)的長(zhǎng)度小。在回流焊室25中，在輸送托盤(pán)19被搬入到被劃分成上部25a以及下部25b之間以后，上部25a以及下部25b將支承托盤(pán)19a的一部分夾在中間而結(jié)合。由此，將各芯片托盤(pán)19b與回流焊室25的外部隔斷。這時(shí)，如后述那樣，各下部載物臺(tái)36載置芯片托盤(pán)19b，各按壓活塞37的按壓部37a按壓載置在芯片托盤(pán)19b上的各疊層芯片13。接著，說(shuō)明在半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)10中執(zhí)行的還原處理以及回流焊處理。圖5至圖7是用于說(shuō)明在圖1的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)中執(zhí)行的還原處理以及回流焊處理的工藝圖。首先，如圖5 (A)所示，在芯片還原裝置14中，還原室24被劃分成上部24a和下部24b，輸送托盤(pán)19被搬入到上部24a和下部24b之間，調(diào)整輸送托盤(pán)19的位置，使得各芯片托盤(pán)19b與下部載物臺(tái)31的各突出部31a相對(duì)。接著，如圖5 (B)所示，上部24a和下部24b結(jié)合，將各芯片托盤(pán)19b與還原室24的外部隔斷，而這時(shí)，各突出部31a與下部24b —起上升，抬起芯片托盤(pán)19b，使該芯片托盤(pán)19b從支承托盤(pán)19a脫離。接著，干式真空泵34將還原室24內(nèi)減壓。這時(shí)，由于還原室24內(nèi)的壓力比大氣壓低，因此按壓氣缸32被拉入到還原室24內(nèi)，抵接部32c抵接到芯片托盤(pán)19b上的疊層芯片 13 (圖 5 (O)0然后，還原劑供給裝置33向還原室24內(nèi)供給甲酸的蒸汽。由此，還原各疊層芯片13中的芯片11的各個(gè)端子27表面上的氧化膜，去除該氧化膜。進(jìn)而，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間以后，干式真空泵34將還原室24內(nèi)減壓，排除該還原室24內(nèi)存在的甲酸蒸汽。在去除氧化膜以及排出甲酸蒸汽的期間，由于各疊層芯片13被各按壓氣缸32的抵接部32c按壓，因此在各疊層芯片13中，各芯片11不會(huì)上浮，另外，各芯片11的位置不會(huì)偏移。接著，氮?dú)夤┙o管35向還原室24內(nèi)供給氮?dú)?，將該還原室24內(nèi)用氮?dú)馓畛洹＿@時(shí)，還原室24內(nèi)的壓力由于成為大于等于大氣壓，因此按壓汽缸32移動(dòng)，從還原室24內(nèi)返回，抵接部32c脫離疊層芯片13 (圖6 (A))。另外，由于還原室24內(nèi)被氮?dú)馓畛?，在還原室24內(nèi)沒(méi)有殘留的甲酸蒸汽，因此在還原室24再次劃分成上部24a以及下部24b時(shí)，能夠防止甲酸的蒸汽排放到大氣中。接著，還原室24劃分成上部24a以及下部24b。這時(shí)，由于與下部24b—起，突出部31a也下降，因此芯片托盤(pán)19b也下降到支承托盤(pán)19a，再次載置到該支承托盤(pán)19a(圖6的(B))。接著，載置有圖5 (A)至圖6 (B)表示的實(shí)施了還原處理的疊層芯片13的輸送托盤(pán)19，通過(guò)導(dǎo)軌16從上部24a以及下部24b之間被搬出，被搬向芯片接合裝置15的回流焊室25。具體地講，如圖6 (C)所示，在芯片接合裝置15中，回流焊室25劃分成上部25a和下部25b，輸送托盤(pán)19被搬入到上部25a和下部25b之間，調(diào)整輸送托盤(pán)19的位置，使各芯片托盤(pán)19b與各下部載物臺(tái)36相對(duì)。這時(shí)，在輸送托盤(pán)19的搬入之前，氮?dú)夤┙o管39向回流焊室25內(nèi)供給氮?dú)?，將回流焊?5內(nèi)用氮?dú)馓畛洹亩?，輸送托盤(pán)19在每一個(gè)都用氮?dú)馓畛涞倪€原室24內(nèi)和回流焊室25內(nèi)移動(dòng)。接著，如圖7 (A)所示，上部25a和下部25b結(jié)合，將各芯片托盤(pán)19b與回流焊室25的外部隔斷，而這時(shí)，各下部載物臺(tái)36與下部25b —起上升，抬起芯片托盤(pán)19b，使該芯片托盤(pán)19b從支承托盤(pán)19a脫離。接著，各按壓活塞37向載置在下部載物臺(tái)36的芯片托盤(pán)19b下降，各按壓部37a以規(guī)定值的荷載按壓各芯片托盤(pán)19b上的各疊層芯片13 (圖7 (B))。這時(shí)，按壓部37a以及各下部載物臺(tái)36的加熱器將各疊層芯片13加熱，將某個(gè)芯片11的焊接凸塊26熱熔融，使得與其它芯片11的端子27接合。接著，在由按壓部37a以及各下部載物臺(tái)36的加熱器將各疊層芯片13加熱一定時(shí)間后，按壓部37a以及各下部載物臺(tái)36的冷卻機(jī)構(gòu)迅速地將各疊層芯片13冷卻，使熔融的焊接凸塊26硬化(圖7 (B))。另外，在圖6 (C)的工藝(輸送托盤(pán)19的搬入)至圖7 (B)的工藝(疊層芯片13的冷卻)中，將回流焊室25內(nèi)用氮?dú)獬涮?，壓力維持為大氣壓。即，回流焊室25內(nèi)與回流焊室25的外部不存在壓力差，按壓活塞37的按壓部37a向疊層芯片13施加的規(guī)定值的荷載不會(huì)由于該壓力差發(fā)生變化。從而，能夠穩(wěn)定地進(jìn)行焊接凸塊26以及端子27的接合，由此，能夠制造穩(wěn)定品質(zhì)的半導(dǎo)體器件。接著，干式真空泵40將回流焊室25內(nèi)減壓，從回流焊室25內(nèi)去除氮?dú)?，接著，大氣?dǎo)入管38向回流焊室25內(nèi)導(dǎo)入大氣(圖7 (B))。由此，在為了搬出輸送托盤(pán)19而將回流焊室25劃分成上部25a以及下部25b時(shí)，氮?dú)獠粫?huì)排放到大氣中。接著，回流焊室25劃分成上部25a以及下部25b。這時(shí)，由于下部載物臺(tái)36也與下部25b —起下降，因此芯片托盤(pán)19b也下降到支承托盤(pán)19a，再次載置到該支承托盤(pán)19a。然后，通過(guò)導(dǎo)軌16，從上部25a以及下部25b之間搬出輸送托盤(pán)19，結(jié)束還原處理以及回流焊處理。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)10，由于芯片接合裝置15與芯片還原裝置14分別設(shè)置，因此在芯片還原裝置14中，在還原I個(gè)疊層面芯片13中的端子27的表面上的氧化膜的期間，在芯片接合裝置15中，能夠接合其它疊層芯片13中的端子27以及焊接凸塊26。即，能夠同時(shí)執(zhí)行圖6 (A)至圖6 (B)表示的還原處理和圖6 (C)至圖7 (C)表示的回流焊處理。其結(jié)果，能夠防止與半導(dǎo)體器件的制造有關(guān)的生產(chǎn)率的降低。另夕卜，由于芯片接合裝置15的回流焊室25與芯片還原裝置14的還原室24隔開(kāi)，因此在回流焊室25的各種裝置中不需要實(shí)施防腐蝕措施，由此，能夠不需要進(jìn)行過(guò)剩的防腐蝕措施。在上述的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)10中，由于芯片還原裝置14以及芯片接合裝置15相互連接，能夠立即將在芯片還原裝置14中去除了端子27表面的氧化膜的疊層芯片13向芯片接合裝置15輸送，由此，能夠減少端子27的表面接觸大氣的時(shí)間。更具體地講，在將輸送托盤(pán)19從芯片還原裝置14向芯片接合裝置15移送時(shí)，通過(guò)將還原室24內(nèi)以及回流焊室25內(nèi)用氮?dú)獬涮睿軌蚍乐苟俗?7的表面接觸大氣。由此，能夠防止去除了氧化膜的端子27的表面再次形成自然氧化膜。另外，在上述的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)10中，由于在還原處理中將還原室24內(nèi)減壓了以后，向該還原室24內(nèi)供給甲酸的蒸汽，因此能夠提高甲酸的相對(duì)濃度，由此，能夠迅速地進(jìn)行端子27表面的氧化膜的去除，同時(shí)，在疊層芯片13中，能夠從相互抵接的焊接凸塊26以及端子27之間去除氣體，由此，能夠防止在焊接凸塊26以及端子27之間發(fā)生氣孔。進(jìn)而，在上述的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)10中，由于在回流焊處理中，在將疊層芯片13中的焊接凸塊26熔融并向端子27接合時(shí)，將回流焊室25內(nèi)減壓，因此能夠去除在焊接凸塊26中發(fā)生的氣體，由此，由此能夠防止在焊接凸塊26中殘留氣孔。以上使用上述實(shí)施形態(tài)說(shuō)明了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限定于上述實(shí)施形態(tài)。上述的芯片還原裝置14具備按壓氣缸32，而由于在還原反應(yīng)中不需要疊層芯片13的按壓，因此只要能夠達(dá)到芯片11不會(huì)從疊層芯片13飛散的程度，緩慢地進(jìn)行甲酸蒸汽的供給和氧氣的供給，則芯片還原裝置14也不一定必須具備按壓氣缸32。在上述的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)10中，在疊層芯片13中實(shí)施了還原處理以及回流焊處理，而在沒(méi)有將芯片疊層，在I個(gè)芯片中將焊接凸塊向端子接合時(shí)，也可以使用半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)10，執(zhí)行圖5至圖7表示的還原處理和回流焊處理。進(jìn)而，輸送托盤(pán)19通過(guò)導(dǎo)軌16輸送，但輸送托盤(pán)19的輸送機(jī)構(gòu)不限于此，例如也能夠使用傳送帶。符號(hào)說(shuō)明10:半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)11:芯片13:疊層芯片14:芯片還原裝置15:芯片接合裝置24:還原室25:回流焊室26:焊接凸塊27:端子31、36:下部載物臺(tái)31a:突出部32:按壓氣缸33:還原劑供給裝置34,40:干式真空泵35、39:氮?dú)夤┙o管37:按壓活塞
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)，其制造在端子接合有焊接凸塊的半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)的特征在于，包括: 還原裝置，其具有第一處理室，在該第一處理室內(nèi)將所述端子的表面的氧化膜還原；和接合裝置，其與所述還原裝置分別設(shè)置，并且具有與所述第一處理室隔離的第二處理室，在該第二處理室中進(jìn)行將所述焊接凸塊與所述端子的接合。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)，其特征在于: 所述還原裝置和所述接合裝置相互連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)，其特征在于: 所述還原裝置 具有向所述第一處理室內(nèi)供給氮的第一氮供給裝置，所述接合裝置具有向所述第二處理室內(nèi)供給氮的第二氮供給裝置。
4.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)，其特征在于: 所述還原裝置具有:對(duì)所述第一處理室內(nèi)進(jìn)行減壓的減壓裝置；配置在所述第一處理室內(nèi)，載置所述半導(dǎo)體器件的載置臺(tái)；和以與該載置臺(tái)相對(duì)的方式向所述第一處理室內(nèi)突出的按壓裝置， 該按壓裝置具有: 筒狀部，其內(nèi)部向大氣開(kāi)放，并將所述內(nèi)部與所述第一處理室內(nèi)分隔，并且朝向所述載置臺(tái)自由地伸縮；和 抵接部，其設(shè)置于該筒狀部的所述載置臺(tái)側(cè)的前端，當(dāng)所述筒狀部伸長(zhǎng)時(shí)，與載置于所述載置臺(tái)的半導(dǎo)體器件抵接。
5.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)，其特征在于: 所述還原裝置具備向所述第一處理室內(nèi)供給羧酸的羧酸供給裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)，其特征在于: 所述羧酸為甲酸。
7.一種半導(dǎo)體器件制造方法，其為在半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)中執(zhí)行的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于: 所述半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)制造在端子接合有焊接凸塊的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)具備:具有第一處理室，在該第一處理室內(nèi)將所述端子的表面的氧化膜還原的還原裝置；和與該還原裝置分別設(shè)置并具有與所述第一處理室隔離的第二處理室，在該第二處理室內(nèi)進(jìn)行將所述焊接凸塊與所述端子接合的接合裝置， 在所述還原裝置中對(duì)一個(gè)半導(dǎo)體器件的所述端子的表面的氧化膜進(jìn)行還原期間，在所述接合裝置中將另一個(gè)半導(dǎo)體器件的所述端子和所述焊接凸塊進(jìn)行接合。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于: 在將所述半導(dǎo)體器件從所述還原裝置向所述接合裝置移送時(shí)，將所述第一處理室內(nèi)和所述第二處理室內(nèi)用氮充填。
9.如權(quán)利要求7或8所述的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于: 在所述還原裝置中，在對(duì)搬入有所述半導(dǎo)體器件的所述第一處理室內(nèi)進(jìn)行減壓后，向該第一處理室內(nèi)供給羧酸。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于: 所述羧酸為甲酸。
11.如權(quán)利要求7或8所述的半導(dǎo)體器件制造方法，其特征在于: 在所述接合裝置中，在將搬入到所述第二處理室內(nèi)的所述半導(dǎo)體器件的所述焊接凸塊熔融并接合至所述端子時(shí)，對(duì)所述第二處理室內(nèi)進(jìn)行減壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)，其不需要過(guò)剩的防腐蝕措施能夠防止半導(dǎo)體器件制造中生產(chǎn)率的降低，從疊層芯片(13)制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)(10)具備芯片還原裝置(14)和芯片接合裝置(15)，芯片還原裝置(14)具有還原室(24)，在該還原室(24)內(nèi)還原各芯片(11)的端子(27)表面的氧化膜，芯片接合裝置(15)具有與還原室(24)分開(kāi)的回流焊室(25)，在該回流焊室(25)內(nèi)進(jìn)行焊接凸塊(26)與各芯片(11)的端子(27)的接合，芯片接合裝置(15)與芯片還原裝置(14)分別設(shè)置。
文檔編號(hào)H01L21/60GK103208433SQ20121059288
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者渡邊真二郎, 飯?zhí)锏? 原田宗生 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社