DE60312929T2 - Apparat zur Befestigung von Halbleiterchips und eine Methode zur Befestigung - Google Patents

Apparat zur Befestigung von Halbleiterchips und eine Methode zur Befestigung Download PDF

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Erfindungsgebiet.
  • Die Erfindung betrifft einen Apparat zum Befestigen von Halbleiterchips auf einer Halbleiterplatte oder einem anderen Substrat durch Flip-Chip-Lötstellentechnik.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Unter Zuhilfenahme der 7 bis 9 wird eine bekannte Methode zur Befestigung von Halbleiterchips auf einer Halbleiterplatte oder einem anderen Substrat durch Flip-Chip-Lötstellentechnik beschrieben werden. Die 7 bis 9 sind dabei Ansichten, bei welchen das bekannte Verfahren zum Befestigen eines Halbleiterchips Y, der aus Silikon besteht, auf einer Platte X erläutert wird, welche als Substrat dient.
  • Bei dem bekannten Verfahren zum Anbringen eines Halbleiterchips, wie es in 7 gezeigt ist, klemmt und hält ein Halter 80 einen Halbleiterchip Y und fördert ihn über eine Platte X, die auf einer Unterlage 82 gehalten ist und als Substrat dient. Als Nächstes wird ein Spiegel 86 zwischen den Halbleiterchip Y und die Platte X eingeführt und so angeordnet, dass die Oberfläche des Spiegels 86 einen Winkel von 45° mit der Oberfläche des Halbleiterchips Y bildet, so dass das Muster, welches auf der Lötfläche des Halbleiterchips Y gebildet ist, von einer Kamera 84 erfasst werden kann, die horizontal auf der Seite der Unterlage 82 angeordnet ist. Ein nicht gezeigtes Steuergerät, mit dem die Kamera 84 verbunden ist, speichert das Bild des geschützten Musters.
  • Wie in 8 gezeigt ist, wird der Spiegel 86 dann im Uhrzeigersinn um 90° in der Figur gedreht, um das Muster zu erfassen, das auf der Befestigungsfläche für den Halbleiterchip auf der Oberfläche der Platte X gebildet ist und um dieses der Kamera 84 zuzuführen. Das Steuergerät vergleicht das Bild der Muster des Halbleiterchips Y, das gespeichert ist, und das Bild des Musters auf der Platte X, das erfasst worden ist, und auf der Basis dieser Überprüfung bewegt ein nicht gezeigter Antrieb die Unterlage 82 in horizontaler Richtung und bringt dadurch die Befestigungslage des Halbleiterchips Y in Einklang mit jener auf der Platte X.
  • Als Nächstes wird, wie in 9 gezeigt, der Spiegel 86 weggenommen, die Halbleiterplatte Y nach unten abgesenkt und aus der Klemmlage vom Halter 80 gelöst und auf der Halbleiterchip-Befestigungsfläche der Platte X platziert und ein nicht gezeigtes Heizmittel wird eingesetzt, um den Halbleiterchip Y so aufzuheizen, dass die Anschlussstellen, die auf der Lötfläche des Halbleiterchips Y gebildet sind, flüssig werden und den Halbleiterchip auf der Platte X verlöten.
  • Um die Aufgaben zusammenzufassen, die durch die Erfindung gelöst werden sollen, darf ausgeführt werden, dass es bei der bekannten Methode zur Befestigung eines Halbleiterchips schwierig ist, die Genauigkeit der Winkeleinstellung des Spiegels zwischen dem Halbleiterchip und der Platte X einzuhalten. Eine leichte Abweichung des Winkels des Spiegels 86 führt ganz schnell zu einer Abweichung der Befestigungslage des Halbleiterchips Y auf der Platte X.
  • Außerdem wird der Halbleiterchip Y oberhalb der Platte X bewegt, nachdem der Spiegel 86 zwischen Halbleiterchip Y und Platte X angeordnet und positioniert wird, so dass nach der Positionierung der Weg für die Bewegung des Halbleiterchips Y sehr groß ist. Es tritt daher das Problem auf, dass die Befestigungslage des Halbleiterchips Y auf der Platte X von der Genauigkeit der Einrichtung zur Bewegung des Halbleiterchips Y abhängt und abhängig von dieser Genauigkeit abweichen kann.
  • Eine weitere bekannte Methode zur Erfassung eines Halbleiterplättchens ist im japanischen Patentabstract JP 61259539 A gezeigt, wo eine Ansaugdüse zur Förderung der Plättchen im Inneren mit einer optischen Faser versehen ist. Licht, das von einer Lichtquelle durch diese optische Faser übertragen wird, tritt durch die Düse in einen Plättchenansaugbereich der Düse ein. Ein Detektorgerät, welches einen Fotorezeptor enthält, spürt das auftretende Licht auf, wenn kein Halbleiterplättchen an der Plättchenansaugdüse gehalten ist, d.h. wenn die Lichtaustrittsfläche nicht abgedeckt ist. Licht wird aber auch abgegeben und aufgespürt, wenn das Halbleiterplättchen durch zu hohe Ansaugkraft verformt ist, oder wenn ein Halbleiterplättchen nicht korrekt an der Düse anliegt, d.h. wenn das Halbleiterplättchen versetzt an der Düse anliegt. Wenn ein Halbleiterplättchen korrekt angesaugt ist, dann wird kein Licht abgegeben und entsprechend auch kein Licht aufgespürt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Befestigung eines Halbleiterchips und ein Befestigungsverfahren vorzuschlagen, die eine gute Ausrichtungsgenauigkeit aufweisen, wenn ein Halbleiterchip auf einer Platte befestigt werden soll. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Halbleiter-Befestigungsvorrichtung und ein Befestigungsverfahren vorzuschlagen, die einen guten Wirkungsgrad bei niedrigen Kosten aufweisen.
  • Um diese Aufgaben zu lösen, wird nach einem ersten Vorschlag der vorliegenden Erfindung, ein Apparat zur Befestigung von Halbleiterchips vorgesehen, mit dem ein Halbleiterchip auf einem Substrat durch Flip-Chip-Lötstellentechnik befestigt wird, der eine Unterlage, die das Substrat trägt, aufweist, eine Quelle sichtbaren Lichts zur direkten Beleuchtung des Substrats von oberhalb der Unterlage, ein Transportmittel für den Chip, das den Halbleiterchip an einer Oberfläche hält und zu dem Substrat auf der Unterlage transportiert, wobei der aus Silizium bestehende Chip eine Dicke aufweist, die den Lichtdurchtritt ermöglicht, ein Erfassungsmittel, das in einer Stellung gegenüber der Unterlage angeordnet ist und das das durch den vom Transportmittel für den Chip gehaltenen Chip hindurchgehende Licht auffängt, um Muster zu erfassen, welche sich auf dem auf der Unterlage liegenden Substrat und auf dem Halbleiterchip befinden sowie ein Positionierungsmittel, das den Halbleiterchip auf dem Substrat auf der Grundlage der vom Erfassungsmittel auf dem Substrat und dem Halbleiterchip erfassten Muster ausrichtet.
  • Die Dicke des Halbleiterchips ist vorzugsweise zwischen 5 bis 20 μm.
  • Dadurch ist es möglich, weil das sichtbare Licht, das durch den Halbleiterchip hindurchgeht, sowohl das Muster des Substrats als auch das Muster auf dem Halbleiterchip erfasst, das Substrat und den Halbleiterchip auszurichten und sie exakt in eine Lage zu bringen, in der die beiden Muster ganz eng zusammenliegen und überlagert werden.
  • Vorzugsweise besitzt das sichtbare Licht eine Wellenlänge zwischen 660 und 760 nm. Entsprechend ist es für das sichtbare Licht möglich, sehr leicht durch den Halbleiterchip zu dringen und so eine ausreichende Lagegenauigkeit zu erzielen. Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 660 nm wird leicht vom Halbleiterchip absorbiert und kann nur schwer durch ihn hindurchdringen. Auf der anderen Seite wird durch Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 760 nm eine ausreichende Lagegenauigkeit nicht gesichert.
  • Vorzugsweise klammert und hält das Transportmittel für den Halbleiterchip diesen an einer Vielzahl von Stellen. Dadurch wird die Kraft zum Festhalten des Halbleiterchips auf viele Stellen verteilt und der vom Halbleiterchip-Transportmittel festgehaltener Halbleiterchip wird in seiner Form nicht verändert.
  • In weiterer Ausgestaltung wird das Transportmittel für den Halbleiterchip zumindest mit einem durchsichtigen Teil versehen, durch den das sichtbare Licht zu dem festgehaltenen Halbleiterchip gelangen kann. Es ist dadurch möglich, sichtbares Licht durch eine Erfassungseinrichtung zu erfassen, welches durch den Halbleiterchip hindurchgetreten ist, ohne dass es durch das Transportmittel für den Halbleiterchip blockiert wird.
  • Entsprechend einem zweiten Vorschlag der vorliegenden Erfindung wird ein Befestigungsverfahren für einen Halbleiterchip zur Anordnung des Halbleiterchips auf einem Substrat durch Flip-Chip-Lötstellentechnik vorgeschlagen, das folgende Schritte aufweist:
    Festhalten einer Seite eines aus Silizium bestehenden Halbleiterchips, der eine Dicke aufweist, so dass Licht hindurchscheinen kann durch ein Transportmittel,
    Transportieren des Chips zu einem Substrat, das auf einer Unterlage liegt,
    direktes Beleuchten des Substrats von oberhalb der Unterlage durch sichtbares Licht,
    Erfassen des durch den Halbleiterchip hindurchgehenden Lichts mittels eines Erfassungsmittels, das in einer Stellung gegenüberliegend zur Unterlage angeordnet ist und dadurch Muster erfasst, welche sich auf dem Substrat und dem Halbleiterchip befinden und
    Positionieren des Halbleiterchips auf dem Substrat auf der Grundlage der Muster und
    Befestigen des Halbleiterchips in dieser Befestigungsposition auf dem Substrat.
  • Vorzugsweise beträgt die Dicke des Halbleiterchips 5 bis 20 μm. Durch diese Maßnahme kann sichtbares Licht durch den Halbleiterchip hindurchtreten und das Muster auf dem Substrat und das Muster auf dem Halbleiterchip erfassen, so dass Substrat und Halbleiterchip genau in eine Lage gebracht werden können, bei der die beiden Muster eng aneinander angenähert und überlagert werden können.
  • Das sichtbare Licht umfasst dabei vorzugsweise Licht mit einer Wellenlänge zwischen 660 und 760 nm. Durch diese Ausgestaltung ist es für das sichtbare Licht möglich, sehr leicht durch den Halbleiterchip hin durchzutreten und für eine ausreichende Ausrichtgenauigkeit zu sorgen. Das Transportmittel für den Halbleiterchip klemmt und hält den Halbleiterchip vorzugsweise an einer Vielzahl von Stellen. Dadurch kann die Haltekraft für den Halbleiterchip auf eine Vielzahl von Stellen aufgeteilt werden, so dass der vom Transportmittel gehaltene Halbleiterchip seine Form nicht verändert.
  • Das Transportmittel für den Halbleiterchip weist vorzugsweise einen durchsichtigen Teil auf, durch den das sichtbare Licht zum Halbleiterchip hindurchtreten kann, so dass beim Ausrichtschritt sichtbares Licht, das durch den Halbleiterchip und durch den durchlässigen Teil hindurchgetreten ist, vom Erfassungsmittel eingefangen werden kann. Es ist dadurch möglich, sichtbares Licht durch ein Erfassungsmittel aufzunehmen, das durch den Halbleiterchip hindurchgetreten ist, ohne dass es durch das Transportmittel für den Halbleiterchip blockiert worden ist.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen deutlicher, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. Es zeigen:
  • 1 eine Ansicht einer Vorrichtung zur Befestigung von Halbleiterchips entsprechend der Erfindung,
  • 2 eine Draufsicht auf eine Befestigungsfläche des Halters für einen Halbleiterchip-Transportmechanismus,
  • 3 einen seitlichen Schnitt durch den Halter eines Transportmittels für einen Halbleiterchip,
  • 4 einen seitlichen Schnitt durch einen Halter eines Transportmittels für einen Halbleiterchip,
  • 5 eine Draufsicht auf die Lötfläche zwischen einem Halbleiterchip und dem Substrat (Platte),
  • 6 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Dicke von Silikon und dem Übertragungsverhältnis von sichtbarem Licht,
  • 7 eine Ansicht eines konventionellen Halbleiterchipbefestigungsapparates und einer Befestigungsmethode,
  • 8 eine Ansicht einer bekannten Halbleiterbefestigungseinrichtung und einer Befestigungsmethode und
  • 9 eine Ansicht einer bekannten Halbleiterbefestigungseinrichtung und eines Befestigungsverfahrens.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Einzelnen beschrieben. 1 ist eine Ansicht, mit der der Aufbau eines Befestigungsapparates für einen Halbleiterchip nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung erläutert wird. Die Vorrichtung zur Befestigung von Halbleiterchips nach dieser Ausführungsform ist dazu geeignet, einen Halbleiterchip C aus Silikon auf einer Platte P mit Flip-Chip-Lötstellentechnik zu befestigen, die als Substrat dient. Die Vorrichtung zur Befestigung von Halbleiterchips nach der vorliegenden Erfindung, wie sie in 1 gezeigt ist, ist mit einer Unterlage 2 zum Halten einer Platte P versehen, mit einer Quelle 14 sichtbaren Lichts für die direkte Beleuchtung der Platte (des Substrats) P von oberhalb der Unterlage 2, mit einem Transportmittel 4 für den Halbleiterchip, welches den Halbleiterchip C von einer Oberfläche aus hält, der so ausgebildet ist, dass er eine Dicke aufweist, durch die das sichtbare Licht durchtreten kann, wobei das Transportmittel den Halbleiterchip C über die Platte P fördert, die auf der Unterlage 2 gehalten ist und wobei eine Kamera 6 vorgesehen ist, die als Erfassungsmittel dient und gegenüber der Unterlage 2 angeordnet ist, sowie ein Steuergerät 12 vorgesehen ist, welches mit einem CPU ausgerüstet ist.
  • Die Unterlage 2 ist auf ihrer Oberseite mit einer Tragfläche zum Tragen der Platte P versehen. Nicht gezeigte Stifte oder dergleichen werden benutzt, um die Platte P auf der Haltefläche zu fixieren und festzuhalten. Die Unterlage 2 ist so ausgebildet, dass sie sich frei in der Ebene bewegen kann, die von der Tragfläche gebildet ist, und zwar mit Hilfe eines Antriebes 8, der durch das Steuergerät 12 gesteuert ist.
  • Das Transportmittel 4 für den Halbleiterchip C besteht aus einem Halter 4a zum Klemmen und Halten des Halbleiterchips C, der mit einer Dicke ausgebildet ist, die den Durchtritt des sichtbaren Lichts erlaubt, wobei sich ein Arm 4b von dem Halter 4a aus erstreckt, der innen mit einem Hohlraum versehen ist, durch welchen Luft zum Klemmen des Halbleiterchips C durchtreten kann, wobei ein Antrieb 4c zur Bewegung des Halbleiterchips C vorgesehen ist, der über den Arm 4b vom Halter 4a gehalten ist und wobei eine Klemmeinrichtung 4d zum Ansaugen der Luft im Arm 4b vorgesehen ist. Der Antrieb 4c und die Klemmeinrichtung 4d werden durch die Steuereinrichtung 12 gesteuert.
  • Der Halter 4a wird über den Arm 4b durch den Antrieb 4c bewegt. Der Halter 4a ist durch den Antrieb 4c beweglich, und zwar über dem Befestigungsbereich Pa der Platte P für den Halbleiterchip C, welcher auf der Unterlage 2 gehalten ist und über der Innenseite der Schale 10, wo die Halbleiterchips C vor ihrer Anordnung auf der Unterlage 2 gelagert sind. Der äußere Umfang der Schale 10 wird von einer Wand 10a gebildet, die als Schutzschild dient, so dass die in der Schale gehaltenen Halbleiterchips C nicht weggeblasen werden können.
  • In 2 ist eine Ansicht der Oberfläche 4aa (Bodenfläche) des Halters 4a für das Halten des Halbleiterchips C gezeigt. Diese Haltefläche 4aa des Halters 4a ist mit einer Vielzahl von Löchern 4ab über im Wesentlichen die ganze Oberfläche versehen. Wie in 3 gezeigt ist, (seitliche Schnittansicht längs der Linie A des Halters 4a), stehen die Löcher 4ab in Verbindung mit dem Hohlraum im Arm 4b. Wird also über die Klemmeinrichtung 4d Luft aus dem Arm 4b herausgesaugt, wird Luft durch die Löcher 4ab eingesaugt. Es ist möglich, eine Oberfläche des Halbleiterchips C an einer Vielzahl von Stellen über die gesamte Oberfläche zu klemmen und den Halbleiterchip C eng an die Haltefläche 4aa anzudrücken. Der Halter 4a ist nicht auf die dargestellte Ausführung beschränkt. Es könnte z.B. auch aus einem porösen Körper, wie beispielsweise poröse Keramik gebildet sein, so dass Luft von der Oberfläche des porösen Körpers angesaugt wird und ein negativer Druck in den Poren ent steht, so dass auch dann der Halbleiterchip C eng an die Bodenfläche des porösen Körpers angesaugt wird.
  • Wie ferner in den 2 und 4 gezeigt ist, ist der Halter 4a der Halbleitertransporteinrichtung 4 mit einer Vielzahl von durchsichtigen Teilen 4e aus Glas oder dergleichen versehen, durch die das sichtbare Licht bis zu dem festgehaltenen Halbleiterchip durchdringen kann. Diese transparenten Teile 4e sind dazu gedacht, das sichtbare Licht durch den Halbleiterchip C, der am Halter 4a angebracht ist, durchtreten zu lassen, um zur Kamera 6 zu gelangen.
  • Die 5 ist eine zur Erläuterung dienende Draufsicht auf die mit einer Platte P zu verbindende Lötfläche eines Halbleiterchips C, der mit Hilfe der Befestigungsvorrichtung für einen Halbleiterchip nach der vorliegenden Erfindung an eine Platte P angeheftet wird. Die Lötfläche des Halbleiterchips C ist mit Lötstellen Cb aus Lötzinn oder dergleichen versehen, um den Halbleiterchip C an der Halbleiterchipbefestigungsfläche Pa der Platte P anzubringen. Die Lötfläche ist außerdem mit in Kreuzform gehaltenen Mustern Ca versehen, die als Muster dienen, um die Befestigungslage des Halbleiterchips auf der Platte P anzusteuern. Die Markierungsmuster Ca sind so angeordnet, dass sie auf den transparenten Teilen 4e zu liegen kommen, wenn der Halbleiterchip C von dem Halter 4a erfasst ist. Auf der anderen Seite ist die Befestigungsfläche Pa der Platte P für den Halbleiterchip, wie das in 1 gezeigt ist, mit Anschlussflächen Pc versehen, mit denen die Lötstellen Cb des Halbleiterchips C verbunden werden. Auf der anderen Seite sind auch kreuzförmige Markierungsmuster Pb vorgesehen, die als Muster für die Einstellung der Befestigungslage des Halbleiterchips dienen und mit den Markierungen Ca des Halbleiterchips C übereinstimmen.
  • Es darf darauf hingewiesen werden, dass die Markierungsmuster Ca nicht unbedingt auf der Lötfläche, sondern auch auf der entgegen gesetzten Oberfläche ausgebildet sein können, wo auch die Verbindungsmuster des Halbleiterchips C gebildet sind. Die Markierungsmuster Ca und Pb sind auch nicht auf Kreuzform beschränkt und können alle Formen aufweisen, die für eine Positionierung geeignet sind. Die Markierungsmuster Ca und Pb können auch durch Aufdrucke gebildet sein, oder es können Teile des Verbindungsmusters, das auf dem Halbleiterchip C und auf der Platte P angeordnet ist, in Kreuzform gebracht werden und dann als Markierungsmuster Ca und Pb dienen. Auch die Verbindungsmuster, die Lötstellen Cb und die Anschlussstellen Pb, die auf dem Halbleiterchip C und auf der Platte P vorgesehen sind, können als Positionierungsmuster verwendet werden.
  • Im Folgenden wird nun anhand der 1 die Reihenfolge der Schritte erläutert, wenn eine Vorrichtung zur Befestigung eines Halbleiterchips nach der Erfindung einen solchen Halbleiterchip C auf einer Platte P anbringt. Zunächst muss zur Vorbereitung des Arbeitsvorganges durch eine Bedienungsperson eine Vielzahl von Halbleiterchips C zur Anbringung auf Platten P in einer Schale 10 gespeichert werden. Als Nächstes wird der Ablauf des Befestigungsvorganges erläutert. Zunächst platziert die Bedienungsperson eine Platte P auf der Tragfläche der Unterlage 2, so dass die Befestigungsfläche Pa für die Halbleiterchips nach oben zeigt und er befestigt sie auf der Unterlage durch nicht gezeigte Stifte oder dergleichen. Dann betätigt die Bedienungsperson den Eingangsschalter des Steuergerätes 12, um die Befestigung eines Halbleiterchips C zu wählen. Es ist darauf hinzuweisen, dass die bis hier erforderliche Arbeit auch durch den Befestigungsapparat automatisiert werden kann.
  • (Förderschritt)
  • Das Steuergerät 12 steuert die Antriebseinheit 4c so, dass der Halter 4a oberhalb eines Halbleiterchips C in der Schale 10 kommt. Danach steuert das Steuergerät 12 die Klemmeinrichtung 4d, so dass der Halbleiter chip C geklemmt und an der Haltefläche 4aa festgehalten wird. Danach steuert die Steuereinrichtung 12 die Antriebseinheit 4c so, dass der Halbleiterchip C über die Halbleiterbefestigungsfläche Pa der Platte P kommt und senkt ihn dann ab, um ihn ganz nahe an die Halbleiterchipbefestigungsfläche Pa heranzubringen.
  • (Positionierungsmittel und Positionierungsschritt)
  • Zu diesem Zeitpunkt erfasst, weil der Halbleiterchip C eine Dicke aufweist, durch die sichtbares Licht hindurchtreten kann, die Kamera 6 die Markierungsmuster Pb und Ca durch den Halbleiterchip C und den transparenten Teil 4e hindurch. Danach vergleicht das Steuergerät 12 die Bilder der kreuzförmigen Markierungsmuster Pb und Ca, die durch die Kamera 6 erfasst worden sind und analysiert die relative Stellung zwischen Platte P und Halbleiterchip C zueinander. Das Steuergerät 12 veranlasst dann den Antrieb 8 oder die Antriebseinheit 4c aufgrund dieses festgestellten Ausrichtungsgrades, die Platte P oder den Halbleiterchip C zu bewegen, um den Halbleiterchip C auf der Platte P auszurichten.
  • Nachdem dieser Positionierungsvorgang zu Ende ist, senkt das Steuergerät 12 den Halbleiterchip leicht durch die Antriebseinheit 4c ab, um ihn in Kontakt mit der Halbleiterchip-Befestigungsfläche zu bringen und hält dann die Wirkung der Klemmeinrichtung 4d an, um den Halbleiterchip auf der Halbleiterchipbefestigungsfläche Pa anzuordnen. Danach bewegt das Steuergerät 12 den Halter 4a weg von der Platte P.
  • (Halbleiterchipbefestigungsmittel und Befestigungsschritt)
  • Danach wird eine Heizeinrichtung, z.B. eine Einrichtung zur Herstellung von Mikroverbindungen als die nicht gezeigte Befestigungseinrichtung für den Halbleiterchip eingesetzt, um den Halbleiterchip C zu erhitzen und die Lötstellen C (Lötverflüssigung) zu schmelzen, die Lötstellen Cb und die Haftflächen Pc untereinander zu verbinden und dadurch den Halbleiterchip auf der Platte P zu befestigen. Es ist aber auch möglich, im Halter 4a eine Heizung als Aufheizmittel zu integrieren, so dass Halter 4a und Heizmittel (Vorrichtung zur Herstellung von Mikroverbindungen) einteilig sind, den Halbleiterchip C auf der Halbleiterbefestigungsfläche Pa zu platzieren, dann die Heizmittel zu aktivieren, um so die Lötstellen Cb ohne eine Bewegung des Halters 4a weg vom Halbleiterchip C zu schmelzen und den Halbleiterchip C auf der Platte P zu befestigen. Die Befestigungseinrichtung für den Halbleiterchip ist nicht auf die oben erwähnte Einrichtung zur Herstellung von Mikroverbindungen (Bonder) beschränkt. Es ist auch möglich, eine Einrichtung vorzusehen, um die Platte P durch einen Heizofen zu führen.
  • Entsprechend der Halbleiterchipbefestigungseinrichtung und dem Befestigungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird das sichtbare Licht, das durch den Halbleiterchip hindurchtritt, erfasst, so dass gleichzeitig von der Kamera 6 auch die Markierungsmuster Pb der Halbleiterchipbefestigungsfläche Pa der Platte P und die Markierungsmuster Ca des Halbleiterchips C erfasst werden können. Diese Halbleiterchipbefestigungsfläche Pa und der Halbleiterchip werden eng zueinander gebracht, so dass dann die Markierungsmuster Pb und Ca direkt für die Positionierung überlagert werden können. Es ist dadurch möglich, den Chip ohne Rücksicht auf die Genauigkeit des Winkels eines Spiegels 86 wie bei dem konventionellen Befestigungsverfahren genau zu positionieren. Da außerdem der Weg der Bewegung des Halbleiterchips C nach der Positionierung extrem kurz ist, ist es auch möglich, eine Positionsabweichung aufgrund einer mechanischen Genauigkeit gering zu halten.
  • Da außerdem kein Vorgang notwendig ist, einen Spiegel 86 zwischen Halbleiterchip C und die Platte P einzuführen, dessen Winkel zu verändern und ihn wieder herauszunehmen, ist es möglich, einen Halbleiterchip sehr schnell zu befestigen, um eine ausgezeichnete Befestigungs wirksamkeit zu erzielen. Weil kein Spiegel 86 notwendig ist, wird die Vorrichtung zur Befestigung eines Halbleiterchips auch mit geringeren Kosten erreicht.
  • Außerdem klemmt der Halter 4a der Halbleiterchiptransportmittel den Halbleiterchip C an einer Vielzahl von Stellen der Löcher 4ab, 4ab...., die im Wesentlichen über die ganze Oberfläche der Haltefläche 4a verteilt sind, so dass die ganze Haltefläche 4aa gehalten wird. Wenn ein Halbleiterchip C, der extrem dünn ausgebildet ist, um das sichtbare Licht durchdringen zu lassen, an einer einzelnen Stelle geklemmt und hochgehoben wird, wie das bei dem konventionellen Halter 80 der 7 der Fall ist, dann verwirft sich der Halbleiterchip C, so dass eine exakte Positionierung unmöglich oder der Halbleiterchip C schließlich zerstört wird. Dagegen wird durch die Halbleitertransportmittel 4 der vorliegenden Erfindung der Halbleiterchip C an einer Vielzahl von Stellen geklemmt und gehalten, so dass sich die Haltekraft auf eine Vielzahl von Stellen verteilt und es möglich wird, den Halbleiterchip C an der Haltefläche 4aa fast ohne eine Veränderung seiner Form festhalten zu können.
  • Wenn jedoch der Halbleiterchip C an einer Vielzahl von Stellen über im Wesentlichen die ganze Fläche des Halbleiterchips C durch die Halbleiterchiptransportmittel 4 gehalten wird, dann kann das sichtbare Licht, das durch den Halbleiterchip C hindurchtreten soll, durch die Halbleiterchiptransportmittel 4 (Halter 4a) blockiert werden und es tritt das weitere Problem auf, dass es nicht möglich ist, das Licht durch die Kamera 6 zu erfassen. Bei der Halbleiterbefestigungsvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform dagegen wird das Halbleiterchiptransportmittel 4 (Halter 4a) mit einem transparenten Teil 4e für den Durchtritt des sichtbaren Lichts bis zum Halbleiterchip C versehen, so dass das sichtbare Licht, das durch den Halbleiterchip C hindurchtritt, von der Kamera 6 erfasst werden kann und das Problem gelöst ist. Es ist zu bemerken, dass es nicht notwendig ist, im Wesentlichen die ganze Oberfläche einer Seite des Halbleiterchips C festzuhalten. Auch der transparente Teil muss nicht vorgesehen werden, wenn es möglich ist, dass ein Teil einer Oberfläche von dem Halbleiterchiptransportmittel (Halter) von der Haltefunktion freigehalten werden kann.
  • Als Nächstes soll die Beziehung zwischen der Dicke des Halbleiterchips C aus Silikon und dem Übertragungsverhältnis von sichtbarem Licht anhand der 6 erläutert werden. 6 ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Dicke des Silikons und dem Übertragungsverhältnis von sichtbarem Licht mit einer Wellenlänge von 660 nm, 720 nm und 760 nm. In der Halbleiterbefestigungseinrichtung und bei dem Befestigungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung wird die Wellenlänge und die Dicke des Halbleiterchips C vorzugsweise so gewählt, dass das Übertragungsverhältnis ungefähr 0,1% beträgt. Als obere Grenze der Wellenlänge des sichtbaren Lichts ist es weiter möglich, sichtbares Licht von etwa 830 nm oder Ultraviolettlicht zu verwenden. Es ist auch möglich, das Übertragungsverhältnis zu erhöhen je länger die Wellenlänge ist. Je länger aber die Wellenlänge ist, umso geringer wird die Auflösung und umso geringer die Positioniergenauigkeit; um also die Ausrichtgenauigkeit einzuhalten, ist es vorzuziehen, sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von nicht mehr als 760 nm, vorzugsweise aber ungefähr 660 nm zu verwenden. Um eine Übertragungsrate von mindestens 0,1% zu sichern, bei einer Wellenlänge von 660 nm, soll die Dicke des Halbleiterchips C vorzugsweise nicht mehr als 20 μm betragen.
  • Um es zu erleichtern, dass die Markierungsmuster Pa und Ca von der Kamera 6 erfasst werden, wie das in 1 gezeigt ist, ist es zweckmäßig, einen Lichtemitter 14 vorzusehen, der sichtbares Licht zur Beleuchtung der Markierungsmuster Pb und Ca aussendet. Der Lichtemitter 14 wird beispielsweise anschließend an die Kamera 6 vorgesehen und rund um die Linse der Kamera 6 angeordnet, oder auch in einer Lage angeordnet, in der er die Markierungsmuster Pb und Ca erleuchtet.
  • Außerdem ist bei dieser Ausführungsform der Halbleiterchip C mit Lötstellen Cb versehen, während die Platte P (Substrat) mit Anschlussflächen Pc ausgebildet wurde. Es ist jedoch auch möglich, die Anschlussflächen auf der Seite des Halbleiterchips C auszubilden und die Lötstellen auf der Platte P (Substrat) und die Lötstellen der Platte P zu verflüssigen, um den Halbleiterchip C an der Platte P anzuheften.
  • Mit der Halbleiterchipbefestigungsvorrichtung und dem Befestigungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird erreicht, dass die Positioniergenauigkeit bei der Befestigung des Halbleiterchips auf einer Platte gut ist, die Befestigungswirksamkeit ebenfalls gut ist und die Kosten niedrig gehalten werden können.

Claims (12)

  1. Apparat zur Befestigung von Halbleiterchips zur Befestigung eines Halbleiterchips auf einem Substrat durch Flip-Chip-Lötstellentechnik, bestehend aus: – einer Unterlage (2), die das Substrat (P) trägt, – einer Quelle sichtbaren Lichts (14) zur direkten Beleuchtung des Substrats (P) von oberhalb der Unterlage (2), – einem Transportmittel (4) für den Chip, das den Halbleiterchip (C) an einer Oberfläche hält und zu dem Substrat (P) auf der Unterlage (2) transportiert, wobei der aus Silizium bestehende Chip eine Dicke aufweist, so dass Licht hindurch scheinen kann, – einem Erfassungsmittel (6), das in einer Stellung gegenüber der Unterlage (2) angeordnet ist und das das durch den vom Transportmittel (4) für den Chip gehaltenen Chip (C) hindurchgehende Licht auffängt, um Muster (Ca, Pb) zu erfassen, welche sich auf dem auf der Unterlage (2) liegenden Substrat (P) und auf dem Halbleiterchip (C) bilden, sowie – einem Positionierungsmittel (4), das den Halbleiterchip (C) auf dem Substrat (P) auf der Grundlage der vom Erfassungsmittel (6) auf dem Substrat (P) und dem Halbleiterchip (C) erfassten Muster (Ca, Pb) positioniert.
  2. Apparat zur Befestigung von Halbleiterchips gemäß Anspruch 1, wobei das Transportmittel (4) für den Chip so ausgelegt ist, dass es Licht durch die 5 μm bis 20 μm starken Halbleiterchips hindurchgehen lässt.
  3. Apparat zur Befestigung von Halbleiterchips gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das sichtbare Licht Licht einer Wellenlänge von 660 nm bis 760 nm umfasst.
  4. Apparat zur Befestigung von Halbleiterchips gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei das Transportmittel (4) für den Halbleiterchip den Halbleiterchip (C) an einer Vielzahl von Stellen (4ab) klammert und festhält.
  5. Apparat zur Befestigung von Halbleiterchips gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei das Transportmittel (4) für den Halbleiterchip zumindest mit einem durchsichtigen Teil (4e) versehen ist und den Halbleiterchip (C) auf seiner gesamten Oberfläche (4aa) mit Ausnahme der durchsichtigen Teile (4e) klammert und festhält.
  6. Apparat zur Befestigung von Halbleiterchips gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Transportmittel (4) für den Halbleiterchip mit einem durchsichtigen Teil (4e) versehen ist, das sichtbares Licht bis zum festgehaltenen Halbleiterchip (C) passieren lässt.
  7. Verfahren zum Befestigen eines Halbleiterchips auf einem Substrat durch Flip-Chip-Lötstellentechnik, das die folgenden Schritte aufweist: – Festhalten auf einer Seite eines aus Silizium bestehenden Halbleiterchips (C), der eine Dicke aufweist, so dass Licht hindurch scheinen kann, durch ein Transportmittel (4) für Halbleiterchips und Transportieren dieses Chips zu einem Substrat (P), das auf einer Unterlage (2) liegt, – direktes Beleuchten des Substrats (P) von oberhalb der Unterlage (2) durch sichtbares Licht, – Erfassen des durch den Halbleiterchip (C) hindurchgehenden Lichts mittels eines Erfassungsmittels (6), das in einer Stellung gegenüber der Unterlage (2) angeordnet ist und dadurch Muster (Ca, Pb) erfasst, welche sich auf dem Substrat (P) und dem Halbleiterchip (C) bilden, sowie Positionieren des Halbleiterchips (C) auf dem Substrat (P) auf der Grundlage der Muster (Ca, Pb), und – Verbinden des Halbleiterchips (C) in dieser Befestigungsposition mit dem Substrat (P).
  8. Verfahren zum Befestigen von Halbleiterchips gemäß Anspruch 7, wobei das Transportmittel (4) für den Chip so ausgelegt ist, dass es Licht durch die 5 μm bis 20 μm starken Halbleiterchips (C) hindurchgehen lässt.
  9. Verfahren zum Befestigen von Halbleiterchips gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei das sichtbare Licht Licht einer Wellenlänge von 660 nm bis 760 nm umfasst.
  10. Verfahren zum Befestigen von Halbleiterchips gemäß einem beliebigen der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Transportmittel (4) für den Halbleiterchip den Halbleiterchip (C) an einer Vielzahl von Stellen (4ab) klammert und festhält.
  11. Verfahren zum Befestigen von Halbleiterchips gemäß Anspruch 10, wobei das Transportmittel (4) für den Halbleiterchip zumindest mit einem durchsichtigen Teil (4e) versehen ist und den Halbleiterchip (C) auf seiner gesamten Oberfläche auf der anderen Seite des durchsichtigen Teils (4e) klammert und festhält.
  12. Verfahren zum Befestigen von Halbleiterchips gemäß einem beliebigen der Ansprüche 7 bis 11, wobei: – das Transportmittel (4) für den Halbleiterchip mit einem durchsichtigen Teil (4e) versehen ist, das sichtbares Licht bis zum festgehaltenen Halbleiterchip (C) passieren lässt, und wobei – beim Schritt des Positionierens sichtbares Licht durch den Halbleiterchip (C) und durch das durchsichtige Teil (4e) hindurch scheint und mit dem Erfassungsmittel (6) aufgefangen wird.
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