[发明专利]结合半导体芯片的设备和结合半导体芯片的方法

说明书

本发明提供一种半导体芯片结合设备和一种半导体芯片结合方法，且更明确地说提供将半导体芯片结合到衬底的上表面或另一半导体芯片的设备和方法。根据半导体芯片结合设备和半导体芯片结合方法，可通过将半导体芯片快速且精确地结合到衬底或另一半导体芯片来增加产率。

技术领域

一个或多个实施例涉及半导体芯片结合设备和半导体芯片结合方法，且更明确地说涉及将半导体芯片结合到衬底的上表面或另一半导体芯片的设备和方法。

背景技术

随着电子产品变得紧凑，广泛地使用未使用引线键合的呈倒装芯片形式的半导体芯片。如上呈倒装芯片形式的半导体芯片包含在半导体芯片的下表面上呈焊料凸块形式的多个电极，且通过将电极结合到对应于也形成在衬底上的焊料凸块的位置的位置来将半导体芯片结合到衬底。另外，就穿硅通孔(through silicon via；TSV)形式的半导体芯片而言，半导体芯片堆叠在另一半导体芯片上(叠层芯片(chip-on-chip))以结合上部半导体芯片和下部半导体芯片的焊料凸块。

作为将薄半导体芯片结合到衬底或另一半导体芯片的方法，根据现有技术使用热压力接合(thermal compression bonding；TCB)方法。在TCB方法中，包含加热半导体芯片的加热器的结合头用于吸附半导体芯片的上表面以由此将半导体芯片放置在衬底上，且随后加热半导体芯片同时对半导体芯片加压。当加热半导体芯片时，随着半导体芯片或衬底上的焊料凸块熔融而执行结合。在通过使用结合头将半导体芯片加热到至多熔融焊料凸块的温度之后，半导体芯片需要通过使用结合头保持在加压状态直到焊料凸块再次硬化为止。在这里，停止结合头的加热器的操作以降低半导体芯片的温度。

如上文所描述，半导体芯片在TCB方法中在加热和冷却半导体芯片期间必须通过使用结合头保持在加压状态，且因此其操作时间较长。另外，因为热传导方法用于通过使用结合头来加热半导体芯片，所以花费相对较长时间段来再次加热半导体芯片并冷却半导体芯片。一般来说，通过使用TCB方法花费数十或更多秒来结合半导体芯片。

此外，由于半导体芯片加热的时间相对较长，半导体芯片也受损坏。

发明内容

一个或多个实施例包含半导体芯片结合设备和半导体芯片结合方法，其中半导体芯片可快速且稳定地结合到衬底或另一半导体芯片。

额外方面将部分地阐述于以下描述中，并且部分地将从所述描述中显而易见，或可通过对所呈现实施例的实践而习得。

根据本公开的一个或多个实施例，半导体芯片结合设备包含：固定部件，用以固定多个芯片-衬底组件的下表面，在所述芯片-衬底组件中，非导电树脂层和半导体芯片依序堆叠在衬底上；按压部件，布置在固定部件上方，按压部件包含激光束穿透的透明部分；提升部件，用以相对于固定部件和按压部件中的一个提升或降低固定部件和按压部件中的另一个，以对多个芯片-衬底组件的半导体芯片加压，使得半导体芯片和衬底中的一个的焊料凸块穿透非导电树脂层，以电接触半导体芯片和衬底中的另一个；以及激光头，用以通过按压部件的透明部分将激光束照射到通过使用按压部件加压的芯片-衬底组件，以便将半导体芯片和衬底中的一个的焊料凸块结合到半导体芯片和衬底中的另一个。

根据本公开的一个或多个实施例，半导体芯片结合方法包含：(a)在半导体芯片的下表面和衬底的上表面中的一个上形成非导电树脂层；(b)将半导体芯片安置在衬底上以提供多个芯片-衬底组件，在所述芯片-衬底组件中，衬底、非导电树脂层以及半导体芯片依序堆叠；(c)通过由将多个芯片-衬底组件安置在固定部件上来使用固定部件而固定多个芯片-衬底组件；(d)通过使用提升部件而使得按压部件和固定部件中的一个靠近按压部件和固定部件中的另一个，使得半导体芯片和衬底中的一个的焊料凸块穿透非导电树脂层以与半导体芯片和衬底中的另一个电接触，其中按压部件安置在固定部件上方且包含激光束穿透的透明部分；以及(e)通过由使用激光头将激光束穿过按压部件的透明部分而照射到按压部件与固定部件之间的芯片-衬底组件来将半导体芯片和衬底中的一个的焊料凸块结合到半导体芯片和衬底中的另一个。

附图说明