413872 五、發明說明（1 發明背景 1.發明領域 本發明係關於一種晶粒接合裝置用於使用銅焊填料金屬 將半導體晶片接合至晶片基板上。 2 .相,關技術之説明 半導體積體電路如1C及LSI之製造過程中，進行晶粒接 合用於將半導體晶片接合至晶片基板上，及爲了進行晶粒 接合使用晶粒接合裝置。已知之晶粒接合裝置具有例Z圖 9所示構造。示例説明之晶粒接合裝置具有一基板夾持器* 用於夾持晶片基板2。基板夾持器4包含一定位件6用於定 位晶片基板2於晶粒揍合工作區，及—支持件8用於支持晶 片基板2於晶粒接合工作區。定位件6包含一塊形件，及一 定位凹部1 〇設置於定位件6中央。當進行晶粒接合時，晶 片基板2係置於定位凹部丨〇。支持件8包含，例如，一烘 箱具有扁平頂面，及晶片基板2置於該頂面上。加熱器12 合併於支持件8。 晶粒接合裝置也具有一套爪卡盤16用於輸送半導體晶片 14至夾持於晶粒接合工作區的晶片基板2上。套爪卡盤16 中，形成於軸向方向伸展的貫穿孔18。貫穿孔18連結至 減壓源（圖中未顯示）。當來自減壓源的減壓作用作用於半 導體晶片1 4時，半導體晶片1 4被吸引並由套爪卡盤丨6梢 端支持。套爪卡盤16於吸引及支持晶片14之情況下輪送 半導體晶片1 4至晶粒接合工作區的晶片基板2上。 半導體晶片1 4透過銅焊填料金屬2 0接合於晶片基板2 -4 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4現格（210 X 297公釐） I-；---.--------裝--- k (請先聞讀背面之注寫本頁) =& - |線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 4338 73 B7 五、發明說明（2 ) 上。鋼焊填料金屬2 〇係插置於晶片基板2與半導體晶片1 4 間，經由加熱熔化銅焊填料金屬2 〇，半導體晶片1 4接合 於晶片基板2上》銅焊填料金屬2〇之加熱熔化係藉合併於 支持件8之加熱器12進行。來自加熱器12之引線22透過開 關2 4電連結至交流電源2 6。開路及閉路，亦即開關2 4的 開關係由控制裝置2 8控制。用於檢測銅焊填料金屬2 〇之 熱熔溫度之感溫器30係設置於支持件8之預定位置。來自 感溫器3 0之檢測信號係支持於支持裝置2 8。 本晶粒接合裝置中，視需要晶片基板2置於基板夾持器4 上，如此被夾持的晶片基板2上視需要藉套爪卡盤1 6放置 半導體晶片1 4。當進行晶粒接合時，套爪卡盤1 6做爲壓 縮裝置，將半導體晶片1 4朝向晶片基板2壓縮。當晶片基 板2係於此種條件下由加熱器1 2加熱時，銅焊填料金屬2 0 係藉來自晶片基板2的熱量熱熔，銅焊填料金屬20固化， 如此半導體晶片14視需要接合於晶片基板2上。銅焊填料 金屬2 0之溫度係基於來自感溫器3 〇之檢測信號控制。當 感溫器3 0檢測得之溫度變成低於預定下限溫度時，控制裝 置28通路（打開）開關24 ’故加熱器12被加熱而提升銅焊 填料金屬2 0之溫度。當感溫器3 〇檢測得之溫度係高於預 定上限溫度時，控制裝置2 8開路（關閉）開關2 4，故由加 熱器1 2之加熱被停止而降低銅焊填料金屬2 0之溫度。如 此藉控制裝置2 8控制加熱器1 2的開關，銅焊填料金屬2 0 的溫度可維持於不低於預定下限溫度而又不高於預定上限 溫度之預定溫度範圍，如此確保半導體晶片丨4透過銅焊填 -5- 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） i-'IJ 丨！丨裝·-- J (請先間讀背面之注意事寫本頁) 訂. 線. 經濟邹智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 413872 五、發明說明（3) 料金屬20接合至晶片基板2上。 但於圖9所示之習知晶粒接合裝置中，有待解決的下列 問題係於感溫器30設置於基板夾持器4之支持件8有關。 因晶片基板2於每次晶粒接合時係置於支持件8頂面上，當 晶粒接合反覆進行且晶粒接合的次數增加時，頂面變太粗 糖或污穢而無法黏合至頂面。當頂面變粗糙或污穢無法黏 合至頂面時，支持件8頂面與晶片基板2間之附著力低劣， 故由加熱器1 2傳熱至晶片基板2劣化。因此理由故，介於 設置於支持件8上的感溫器30檢測得之溫度與銅焊填料金 屬2 〇的實際熱嫁溫度間有差異，故控制裝置2 8基於已經 達到預定熱熔溫度之判定而控制溫度，但鋼评填料金屬2 〇 之實際熱熔溫度係低於預定溫度。結果，銅焊填料金屬2 〇 無法充份熱熔，故無法確切接合半導體晶片】4至晶片基板 2上。 此外’本晶粒接合裝置中，因晶片基板2之旁侧被加 熱，故晶片基板2溫度維特相當高。相反地，因半導體晶 片14係藉套爪卡盤16壓迫，故丰導體晶片14之熱量由套 爪卡盤16吸收，故半導體晶片14之溫度係低於晶片基板2 之溫度。結果，介於接觸支持件8的晶片基板2底面與接觸 套瓜卡盤1 6之半導體晶片！ 4頂面間有溫差。當溫差大 時，由於晶片基板2與半導體晶片1 4間之熱膨脹係數差異 而出現熱扭變，故難以確切接合基板2與晶片1 4。 另一先前技術顯示於日本專利公開案Jp_A_4_ 25 137(1992)。此先前技術中，當半導體晶片被晶粒接合至 • 6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） 閱 讀 背 面 之 注 I農 頁 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 413872 at B7 五、發明說明（4) .陶瓷封裝體時，半導體晶片由設置於眞空套爪卡盤的加熱 器漸進加熱，同時由眞空套爪卡盤吸持的半導體晶片被輸 送至封裝體，半導體晶片大致被加熱至封裝體溫度。如 此，可防止半導體晶片於接觸封裝體時突然被加熱，因而 防止半導體晶片因突然加熱而劣化。 又另一先前技術顯示於日本專利公開案JP-A-6-45377(1994)。此先前技術中，爲了防止半導體晶片因加熱 翹曲，熱偶及加熱電阻器設置於可吸住半導體晶片之套爪 卡盤本體，且基於熱偶檢測得之溫度，套爪卡盤本體藉加 熱電阻器的加熱受控制，故套爪卡盤本體維持於預定穩定 溫度，如此防止晶片於晶粒接合時受熱魅曲。 又另一先前技術顯示於日本新型公開案JP-U-63-20430(1988)。此先前技術中，鞘加熱器及感溫器埋置於套 爪卡盤^鞘加熱器溫度係基於感溫器所得資訊控制，於半 導體晶片藉套爪卡盤眞空吸持後，半導體晶片被預熱至適 當溫度隨後安裝，藉此縮短安裝時間並解除由於半導體晶 片溫度突然變化引發的應力。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 川-八-4-2513 7(1992)所述先前技術中，加熱器線設置於吸 持半導體晶片之套爪卡盤且逐漸加熱套爪卡盤。JP-A-6-45377(1994)所述先前技術中，熱偶及加熱電阻器設置於套 爪卡盤本體。JP-U_63-20430(1988)所述先前技術中，鞘加 熱器及感溫器設置於套爪卡盤内側。 先前技術中，半導體晶片係藉來自套爪卡盤之熱量加 熱，銅焊填料金屬或焊料被熱熔進行晶粒接合。因感溫器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 413872 A?-----2Z__五、發明說明（5 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 系設置於套爪卡盤内部來檢測套爪卡盤溫度，而未檢測套 ^卡盤表面溫度，雖然半導體晶片係由來自套爪卡盤之熱 量加熱’而半導體晶片由套爪卡盤端部端面吸住，但加熱 溫度係基於套爪卡盤内部溫度控制。因此理由故，熱熔焊 料或銅焊填料金屬的套爪卡盤加熱溫度的調整不準確，故 有時烊料或銅焊填料金屬無法熱熔至適當常態。結果，半 導體晶片於晶片基板上之接合可靠度低。 發明概述 本發明之一目的係提供一種經由視需要熱熔銅焊填料金 屬而確保接合半導體晶片至晶片基板之晶粒接合裝置。 本發月之另目的係提供一種晶粒接合裝置其可減少因 晶片基板與半導體晶片間之溫差造成熱扭曲，藉此確保晶 片基板與半導體晶片黏合。 本發明提供一種晶粒接合裝置包含： —基板夾持器用於失持一晶片基板； 加壓裝置用於加壓半導體晶片於由基板夾持器夾持的晶 片基板上； 加熱裝置用於加熱熔化插置於晶片基板與半導體晶片間 之一鋼焊填料金属； 一溫度感測器至少設置於加壓裝置用於檢測加壓裝置之 表面溫度；及 控制裝置用於基於感溫器檢測得之溫度控制加熱裝置的 加熱作業。 根據本發明，因感溫器檢測加壓装置之溫度，銅焊填料 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 ί !裝 訂 線 413872 五、發明說明（6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 金屬之熱熔溫度係於加壓裝置旁側，亦即於銅焊填料金屬 接觸半導體晶片該侧檢測。因加壓裝置不似基板夾持器會 變粗糙或變髒，經由設置感溫器於加壓裝置，銅焊填料金 屬之熱熔溫度可準確檢測。較佳，銅焊填料金屬之實際熱 熔溫度可維持於預定範圍，及半導體晶片可以高可靠地確 切接合至晶片基板上。 本發明中，加熱裝置較佳包含一加熱器至少設置於加壓 裝置。 根據本發明，因加熱裝置係設置於加壓裝置，故銅焊填 料金屬的加熱係由加壓裝置該側進行。如前述，因加壓裝 置不似基板夾持器極少變粗糙或變髒，經由對加壓裝置設 置加熱裝置，來自加熱裝置之熱可確切透過半導體晶片移 轉至銅烊填料金屬。結果，銅焊填料金屬可視需要熱熔， 故半導體晶片可確切接合至晶片基板上。 本發明中較佳加熱裝置包含一第一加熱器設置於加壓裝 置及一第二加熱器設置於基板夾持器， 溫度感測器包含一第一溫度感測器設置於加壓裝置及一 第二溫度感測器設置於基板夾持器，及 控制裝置係基於第一溫度感測器檢測得之溫度控制第一 加熱器之加熱作業，及基於第二溫度感測器檢測得之溫度 控制第二加熱器之加熱作業。 根據本發明，因第一加熱器及第一感溫器係設置於加壓 裝置及第二加熱器及第二感溫器係設置於基板夾持器，故 半導體晶片可由第一加熱器維持加熱，及晶片基板主要係 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 之 意 事 寫農 頁 訂 線
413872 五、發明說明（ 藉第一加熱器加熱。結果，半導體晶片及晶片基板溫度可 維持於要求溫度藉此減少其間溫差，故可防止因溫差造成 熱扭變的發生。 本發明之特徵在於加壓裝置輸送、放置及加壓半導體晶 片於晶片基板上，及將已經接合於晶片基板上的半導體晶 片由基板夹持器随同晶片基板一起移出。 根據本發明’因套爪卡盤也做爲加壓裝置使用，故可簡 化晶粒接合裝置構造。 本發明中，較佳輸送及設置半導體晶片與晶片基板之裝 置係與加壓裝置分開設置。 根據本發明，因輸送及設置半導體晶片與晶片基板之裝 置係與加壓裝置分開設置，接續半導體晶片可與半導體晶 片藉加壓裝置加壓分開輸送至工作區，已經被晶粒接合的 半導體晶片可連同晶片基板由工作區移出。結果，可平行 執行輸送/移出作業及熱熔作業。如此縮短工時而改良生 產力。 圖式之簡單説明 其它之進一步本發明之目的、特點及優點由後文詳細説 明參照附圖將顯然易明，附圖中： 圓1爲剖面圖簡單顯示根據本發明之第一具體例之晶粒 接合裝置之一部份； 圖2爲流程圖輔助説明利用圖1之晶粒接合裝置進行晶粒 接合： 圖3爲截面圖簡卓顯不根據本發明之晶粒接合裝置之第 -10- 本紙張尺度適用中ϋ標準規格（21°x 297公釐， —.—^--------裝— (請先閱讀背面之注意事寫本頁) *6 - -線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 413873 五、發明說明（8 二具體例之部份； 圖4爲流程圖輔助説明利用圖3之晶粒接合裝置 接合； 遇仃印粒 圖5爲截面圖簡單顯示根據本發明之晶粒接合 三具體例之部份； &<弟 圖6爲流程圖輔助説明利用圖5之晶粒接合裝置 接合；逆仃卵粒 圖7A至7C爲已簡化形式顯示套爪卡盤118之作業， c 7A顯示半導體晶片116由套爪卡盤118吸持的條件，圖 顯示半導體晶片116由套爪卡盤118吸持之條件，及圖7匕 顯示半導體晶片U6已經藉套爪卡盤118輸送至恰位於晶^ 基板2上方之晶粒接合工作區1〇6 ; 圖8 A及8 B爲簡化視圖輔助説明加壓件182之作業，圖 8A顯示加壓件182位於下方開始位置之條件，及圖8b顯示 加壓件182被壓迫於半導體晶片116之條件；及 ' 圖9爲剖面圖顯示習知晶粒接合裝置之部份結構。 較佳具體例之詳細説明 現在參照附圖，本發明之較佳具體例説明如後。 第一具體例 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 具 於 定 支 圖1爲截面圖簡單顯示本發明之晶粒接合裝置之第一 體例之相關部份。晶粒接合裝置具有基板夾持器1〇4用 夹持晶片基板1 〇2如柱或引線框。基板夾持器丨〇4包含一 位件108用於晶片基板1〇2於晶粒接合工作區及一 持件110用於支持晶片基板1〇2於晶粒接合工作區1〇6。接 -11 - 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格⑵Q x 297公爱） 413872 Α7 Β7 五、發明說明（9 合件108包含塊狀件，及定位凹部112其剖面係垂直圖i之 平面，於由圖1上方顯示爲矩形且係設置於定位件工⑽中 心。由圖1上方檢視定位凹部112之平面構型具有矩形略大 於晶片基板102故可對應晶片基板1〇2之構型定位於凹部 112 ^當進行晶粒接合時，晶片基板1〇2之定位係埋置於定 位凹部112之晶片基板1〇2進行。 支持件U0其剖面係垂直圖丨平面，呈矩形且略小於待晶 粒接合至晶片基板102,由圖！上方檢視，係設置於定位件 108之定位凹面U2中央。支持件11〇包含一烘箱具有平坦 頂面111，及頂面用做晶片放置面。晶片基板1〇2係以 後述方式置於晶片放置面上。
構成加熱裝置之加熱器丨14合併於支持件11〇。加熱器 114透過支持件110加熱晶片基板1〇2。 ’ B 晶粒接合裝置也具有套爪卡盤118用於輸送及放置稱做 丸粒的半導體晶片116於夾持於晶粒接合工作區ί〇6之晶片 基板102上。套爪卡盤Η8中形成軸向伸展之貫穿孔12〇。 另穿孔120係連結至減壓源122如減壓泵。當減壓源122被 作動時，來自減壓源122之抽取作用透過貫穿孔12〇作用於 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 半導體晶片116’故半導體晶片116被套爪卡盤U8的梢端 夬持。 套爪卡盤118係固定爲可於橫向介於第—位置（圖中未顯 二）及圖1所示第二位置間移動。當套爪卡盤丨18係定位於 第一位置時，套爪卡盤118係位於拾取區（圖中未顯示 於吸持正在被切割的半導體晶片U6。當套爪卡盤u8移動 -12- 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 413872
至第二位置#，套爪卡盤118係置於晶粒接合工#區ι〇6用 於將半導體晶片116置於基板夾持器1G4上的晶片基板1〇2 上。套爪卡盤118固定成可於垂直方向介於上升位置（圖中 未，示）及圖i所示下降位置間移動。當套爪卡盤ιΐ8係位 於第一位置下降位置時，套爪卡盤118吸持半導體晶片 116 ^當套爪卡盤118係位於第二下降位置時，套爪=盤 118將半導體晶片116置於晶片基板1〇2上且加壓半導體晶 片116朝向基板102。當套爪卡盤118定位於上升位置時， 套爪卡盤118移動至第一位置與第二位置間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印5衣 半導體晶片116透過鋼焊填料金屬124接合於晶片基板 102上。當半導體晶片！ ！ 6置於晶片基板1 〇2上時，銅坪填 料金屬124，例如，可呈金銻箔施用於晶片基板1〇2上，及 銅烊填料金屬124使插置於晶片基板1〇2與半導體晶片U6 間實現。鋼焊填料金屬124的熱熔係藉合併於支持件11〇之 加熱器1 1 4進行。來自加熱器114的引線126透過開關128電 連結至交流電源130。通路/斷路，亦即開關ι28的開/關係 由控制裝置132控制。 本具體例中’二感測器134及136用做感溫器用於檢測銅 焊填料金屬124之熱熔溫度。第一感溫器134係設置於套爪 卡盤11 8端部附近。第二感溫器丨3 6係設置於支持件11 〇之 預定位置，特別頂面111附近位置。第一及第二感溫器134 及13 6，例如包含熱偶。 第一感溫器134係供測量半導體晶片1 16之表面溫度而決 定加熱器114之加熱是否確切傳遞。第二感溫器136係設置 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐）
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 413872 五、發明說明（11) 用於決定加熱器1丨4是否正常作業。控制裝置132，例如可 呈微電腦且基於來自第一與第二感溫器134及136之檢測信 號啓閉開關12 8控制藉此控制加熱器1】4的加熱。 藉第一具體例之晶粒接合裝置進行晶粒接合係經由圖2 流程圖所述各步驟進行。參照圖2連同圖丨，首先於步驟 S1，晶片基板102係設置於基板夾持器1〇4之定位件1〇8 的定位凹部U2，晶片基板102係置於支持件11〇頂面上。 然後，銅焊填料金屬124施加至如此被夾持的晶片基板1〇2 上，半導體晶片116藉套爪卡盤us定位且有銅焊填料金屬 124介於其間。然後，於步驟32，半導體晶片116藉套爪卡 盤118加壓。本具體例中，因於晶粒接合時半導體晶片ιΐ6 係藉套爪卡盤Π8朝向晶片基板1〇2加壓，故套爪卡盤118 也做爲加壓裝置。 製程前進至步驟S3，此處決定由第二感溫器136檢測得 之溫度T2是否屬於第一加熱溫度範圍，例如25(rCgT2^26〇 °c ^晶粒接合時，加熱器i 14之作動係由控制裝置132控 制。因此，當安置晶片基板1〇2且半導體晶片116安置其上 及加壓時，銅焊填料金屬124之熱熔藉由來自加熱器114之 熱量開始進行，如此開始接晶粒接合裝置進行晶粒接合。 當於步驟S 3，由第二感溫器_ 13 6檢測得之溫度τ 2屬於第 一加熱溫度範圍時，製程前進至步驟S 4，此時判定第一 感溫器134檢測得之溫度T1是否屬於第二加熱溫度範圍， 例如24〇τ^ΓΒ25〇Ό。當步驟S4由第一感溫器134檢測得 之溫度Τ 1係屬第二加熱溫度範圍時，製程前進至步骤 -14 - 本紙浪尺度遇用中國國家標準（CNS)A4規格（210 >= 297公釐）
五、發明說明（！2) S 5，於此處判定是否已經經過預定加熱時間。重覆執行 步驟S 3至S 5至經過預定加熱時間爲止。 當已經經過預定加熱時間後，製程由步驟s 5前進至步驟 S6而％成利用晶粒接合裝置進行的晶粒接合。步驟以之 加熱時間爲足夠使鋼焊填料金屬124由加熱器114熱熔的時 間。因此，當第二感溫器！36檢測得之溫度τ2維持於第一 加熱溫度範圓而第一感溫器134檢測得之溫度τ〗維持於第 二加熱溫度範圍晶粒預定加熱時間時，銅烊填料金屬12斗 被熱熔，故半導體晶片116藉銅焊塡料金屬124確切接合至 晶片基板102上。 當於步驟S 3由第二感溫器136檢測得之溫度T2係於第一 加熱溫度範圍以外時，製程由步驟s 3前進至步驟s 7。當 於步驟S4由第一感溫器134檢測得之溫度T1非於第二加熱 溫度範圍以内時，製程由步驟S4前進至步驟S7。於步驟 S7決定晶粒接合工作時間是否已經過完。若工作時間尚 未過冗，則製程前進至步驟s 8，此時藉控制裝置132控制 加熱器114。工作時間比步驟s 5之加熱時間略長，五設定 爲於套爪卡盤118之端部被加熱器丨14加熱後足夠使銅焊填 料金屬124被熱橡的時間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於步驟S8，當第二感溫器136檢測得之溫度T2係低於 (或高於）加熱範圍時，控制裝置132開（或關）開關128，而 藉加熱器114進行加熱（或終止加熱）^如此，加熱器丨“之 作動控制爲鋼焊填料金屬124之熱熔溫度係維持於預定溫 度範圍。 -15-
413872 A7B7 五、發明說明（13) 請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項 當第一感溫器134檢測得之溫度τ 1係低於（或高於）第二 加熱溫度範園時’控制裝置丨32開（或關）開關丨28，而進行 藉加熱器114之加熱（或終止加熱）。如此，加熱器114之作 動繫控制爲銅焊填料金屬124之熱熔溫度維持於預定溫度 範園以内。於步驟S 8之控制後，製程返回步驟s 3。 當第二感溫器136檢測得之溫度τ2藉由控制加熱器114變 成於第一加熱溫度範圍之溫度時，製程前進至步驟S4。 當第一感溫器B4檢測得之溫度T1藉控制加熱器114變成於 第二加熱溫度範圍之溫度時，製程前進至步驟S5。如 此，執行步驟S3至S5。 訂 當第二感溫器136檢測得之溫度τ2即使透過控制加熱器 114仍非於第一加熱溫度範圍以内或當第一感溫器134檢測 得之溫度T 1即使透過控制加熱器丨丨4仍非於第二加熱溫度 範圍以内時，製程再度前進至步驟S 7，此時判定晶粒接 合工作時間是否過晚。當工作時間已經過晚，則製程前進 線 至步驟S 9 ’此時決定晶粒接合裝置是否故障並終止裝置 的作動。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如此，於第一具體例之晶粒接合裝置中，因銅焊填料金 屬124之熱溶溫度係藉設置於套爪卡盤ι18之第二感溫器 134及設置於支持件π0之第二感溫器i36檢測，以及加熱 器114係基於感溫器134及136檢測得之溫度τ丨及τ 2控制， 故銅焊填料金屬124可維持於預定熱熔溫度，故半導體晶 片116可確切接合至晶片基板丨〇2上。特別，因第—感溫器 134係設置於套爪卡盤1丨8，故可準確檢測銅焊填料金屬 -16 - 本紙狀度刺悄i家標準（CNS)A4規格.(210 X 297公楚) 413872 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 五、發明說明（14) 124之熱熔溫度。套爪卡盤118之端面119使用中幾乎不會 變粗糙且污物難以黏著至端面1! 9上。結果，可確實傳遞 來自鋼焊填料金屬124之熱量’故可準確檢測銅焊填料金 屬124之熱溶溫度。 如述第一具體例中’銅焊填料金屬124之熱:ί容溫度係藉 設置於套爪卡盤11 8之第一感溫器134及設置於支持件u〇 之第二感溫器13 6檢測。但無需設置二感溫器；銅焊填料 金屬124之熱溶溫度可藉由僅基於設置於套爪卡盤丨18之第 —感溫器134檢測得之溫度τ 1控制加熱器1丨4而準確維持於 預定溫度範圍。 第二具體例 圖3爲剖面圖簡單顯示根據本發明之晶粒接合裝置之第 一具體例之相關部份。圖3所示第二具體例中，對應於第 —具體例之部件説明將標示以相同參考編號。 參照圖3，第二具體例中，第—及第二加熱器152及154 設置做爲加熱裝置用於加熱熔化插置於晶片基板1〇2與半 導體晶片116間之鋼焊填料金屬124，提供第一及第二感溫 态156及158做爲感溫器用於檢測鋼焊填料金屬124之熱熔 溫度。第一加熱器152設置於套爪卡盤118端部。來自第一 加熱器152之熱量透過套爪卡盤118及半導體晶片116傳遞 至銅焊填料金屬124。類似第一具體例，第二加熱器154合 併於包含烘箱之支持件110，來自第二加熱器154之熱量透 過支持件110及晶片基板1〇2傳遞至鋼焊填料金屬124。 一加熱器152透過引線162電連結至交流電源164，此處 第 設 (請先閱讀背面之注意事項V, V寫本頁) -17- 本紙張&度適用中國固玄控渔[rNTC、.m: /οιη π ^ r c y u > A ) ' 丁 - 413872 A7 ______ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（15) 置第一開關160。第二加熱器154透過引線170電連結至交 流電源172，此處設置第二開關168。 第一感溫器156設置成結合第一加熱器152，並藉第一加 熱器152檢測銅焊填料金屬124之熱熔溫度。第二感溫器 158係設置結合第二加熱器154，及檢測由第二加熱器丨54 熱熔銅烊填料金屬124之溫度。第一感溫器156設置用於測 量套爪卡盤118之預熱溫度用於藉由縮小晶片基板1〇2與半 導體晶片116間之溫差而改良半導體晶片116之加熱效率。 第二感溫器158設置用於決定加熱器154之作業正常與否。 來自第一及第二感溫器156及158之檢測信號供給控制裝 置132。基於來自感溫器156及158之檢測信號，控制裝置 132控制第一及第二開關160及168之啓閉。除此之外，第 二具體例之晶粒接合裝置之構造大致同第一具體例，因而 刪除其細節説明。 藉第二具體例之晶粒接合裝置進行晶粒接合係透過圖4 之流程圖所示各步驟進行。首先參照圖3及4，於步驟 S 11 ’晶片基板102係置於定位件1 〇8之定位凹部112，晶片 基板1 02係置於支持件1 1 0之頂面上。然後，銅焊填料金屬 124置於晶片基板102上，半導體晶片116置於銅焊填料金 屬124上。然後，於步驟S12，半導體晶片116藉套爪卡盤 118加壓。 製程前進至S13，此處決定第二感溫器158檢測得之溫度 T 2疋否屬於第一加熱溫度範圍’例如，第二感溫器1 $ 8檢 測付之溫度T 2是否屬於2 5 0 C ST2S2 6 0。〇。當於步驟S13由-18- (請先閱讀背面之注意事項广i寫本頁) 裝 訂· 丨線 本紙張尺度適用中囷國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 413872 五、發明說明（16) 弟二感溫器158檢測得之溫度T2係屬第一加熱溫度範圍 時，製程前進至步驟S14,此處判定第一感溫器156檢測得 <•溫度T 1是否屬於第二加熱溫度範圍，例如第一感溫器 156檢測得之溫度τ 1是否於24〇。(：灯1<260。(：之範圍。 當於步驟S14由第一感溫器156檢測得之溫度丁丨係於第二 加熱溫度範園時，製程前進至步驟S15，此處決定預定的 加熱時間是U經過晚。步驟S13至⑴重覆執行此預定加 熱時間過完爲止。當預定加熱時間已經過完，製程由步驟 S15刖進至步驟S16而完成藉晶粒接合裝置的晶粒結合。 步驟S15之加熱時間爲足夠使銅焊填料金屬124由第一及 第二加熱器152及154熱熔的時間。因Λ ,當第二感溫器 158fe測#之’皿度τ2係維持於第一加熱溫|範圍及第一感 溫器⑽測得之溫度川系維持於第二加熱溫度範圍晶： 預定時間時，鋼烊填料域124被㈣，故半導體晶片ιΐ6 確實藉銅焊填料金屬124接合於晶片基板丨〇2上。 當於步驟su藉第二感溫器158檢測得之溫度丁2係於第一 加熱溫度範圍以外時’製程由步驟⑴前進至，於此處 決定晶粒接合之工作時間是否已經過完。若工作時間尚未 過完，則製程前進至㈣S18，此處藉控制裝㈣2進行第 二加熱器154之控制工作時間，設定爲比步驟S15之 加熱時間更長的預定時間。於步驟m，當藉第二感溫器 158檢測得之溫度T2係低於(或高於)第—加熱溫度範園 時，控制裝置132開（或關）第二開關168，故進行藉第二加 熱器154之加熱（或終止加熱）。如此，控制由支持件110通 -19- 本紙張尺度適用t國國家標準(CNSM4規格（2Κ) X~~
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 413872 A7 ____B7___ 五、發明說明（17) 過晶片基板102傳熱至銅焊塡料金屬124之熱量，第二加熱 器154之作動控制爲鋼焊嗅·料金屬124之熱'溶溫度維持於預 定溫度範園。於步驟"S18控制後，製程返回步驟si〗。當於 步驟S1 8藉由控制第二加熱器1 5 4時，第二感溫器15 8檢測 得之溫度T2變成於第一加熱溫度範圍之溫度時，製程前 進至步驟S14。如此，執行步驟S13至S15。 當即使透過控制第二加熱器1 54進行加熱時，藉第二感 溫器15 8檢測得之溫度T 2仍非於第一加熱溫度範圍以内 時’製程再度前進至步驟S17，此時決定晶粒接合工作時 間是否已經過完。當工作時間已經過完時，製程前進至步 驟S19 ’此處判定晶粒接合裝置故障而終止作動裝置。 當於步驟S14藉第一感溫器！ 56檢測得之溫度71係於第二 加熱溫度範圍以外時，製程由步驟S14前進至步驟S2〇，於 此處決定晶粒接合之工作時間是否已經過完。若工作時間 尚未過完’則製程前進至步驟S21，此處進行藉控制裝置 132控制第一加熱器152。至於工作時間，設定爲比步驟 S15之加熱時間更長的預定時間。於步驟821，類似步聲 S18，當第一感溫器156檢測得之溫度T1係低於（或高於）第 二加熱溫度範園時，控制裝置132開（或關）第一開關16〇， 故進行藉第一加熱器152之加熱（或終止加熱）。如此，由 套爪卡盤118通過半導體晶片116傳熱至銅焊填料金屬 之熱量經控制，以及第一加熱器152之作動經控制而使鋼 焊塡料金屬124之熱熔溫度維持於預定溫度範園。控制於 步驟S21後，製程返回步驟Sl3。當於步驟S21藉控制第— -20- ---,--------------- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 訂： .3 --線- 本紙張尺度適用令國國豕標準（CNS)A4規格（210 297公釐） 413873 A7 B7 五、發明說明（18) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 加熱器152而使第一感溫器156檢測得之溫度τι變成於第二 加熱溫度範園之溫度時，製程前進至步驟⑴。如此，執 行步驟S13至S15。 當即使透過執行第一加熱器152之控制藉第—感溫器156 檢測得之溫度T 1仍非於第二加熱溫度範固時，製程再度 前進至步驟S20，於此時決定晶粒接合之工作時間是否過 完。當工作時間已經過完，則製程前進至步驟s22，此處 判定晶粒接合裝置故障而終止裝置的作動。 如此，於第二具體例之晶粒接合裝置，因銅焊填料金屬 12 4之熱熔溫度係藉設置於套爪卡盤丨丨8之第—感溫器丨5 6 以及設置於支持件110之第二感溫器158檢測，且第一及第 二加熱器152及154係基於感溫器丨56及丨58檢測得之溫度丁 i 及T2控制，故類似第一具體例，銅焊填料金屬124可維持 於預定熱熔溫度，故半導體晶片U6確切接合於晶片基板 102上。來自第一加熱器152之熱主要透過套爪卡盤ιΐ8傳 熱至半導體晶片116及來自第二加熱器154之熱主要係透過 支持件11〇傳遞至晶片基板102，故鋼焊填料金屬124被有 效加熱熔化。此外，藉此可降低晶片基板1〇2與半導體晶 片116間之溫差，故可防止因溫差造成熱扭變的發生。 圖5爲剖面圖簡單顯示根據本發明之第三具體例之晶粒 接合裝置部份。第三具體例中，加壓件182特別設計 即特別設計僅用於將半導體晶片14向下壓於晶片基板2 上，此處設置銅焊填料金屬20 ,該加壓件係做爲進行晶粒 接合之加壓裝置。第三具體例中，對應於第二具體例之部 請 先 閱 讀 背 S 之 注 意 事 項 Ϊ裝 頁 訂 線 -21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210>=^~^^ 413872 A7 Β7 五、發明說明（19) 件係藉相同參考編號表示且刪除其説明。 參照圖5，本具體例中，加壓件182附接成可於縱向移 動。當如圖5所示加壓件1 82下降時，加壓件1 82之端面作 用於半導體晶片116上將晶片116向下朝向晶片基板102加 壓。第三具體例中，類似第二具體例，第一加熱器152係 設置於加壓件182端部，與第一加熱器152關連，第一感溫 器156設置於加壓件182。除此之外，第三具體例之構造大 致同第二具體例。 第三具體例中，因第一加熱器152及第一感溫器156係設 置於加壓件182用於加壓半導體晶片116 ;及第二加熱器 154及第二感溫器158係設置於支持件11〇用於支持晶片基 板102 ’故可達成類似第二具體例的效果。第三具體例 中’因除了用於輸送半導體晶片n6之套爪卡盤外，需要 加壓件182來加壓半導體晶片116，故裝置結構略爲複雜。 圖ό爲流程圖輔助説明圖5所示晶粒接合裝置之作業。圖 7 Α至7C爲视圖以簡化形式顯示套爪卡盤118之作業。圖 7 A顯π半導體晶片1】6由套爪卡盤j丨8吸持前的情況。圖 7B顯π半導體晶片116由套爪卡盤118吸持的情況。圖7匸 顯不半導體晶片116已經利用套爪卡盤輸丨丨8送至恰位於晶 片基板102上方之晶粒接合工作區1 〇6的情況。 如圖7 A所示，當晶粒接合開始時，複數半導體晶片 之一對正於黏著片186上，於黏著片186之縱向方向均勻隔 開且位在與輸送套爪卡盤丨18及上推頂針丨19之共通直線 上。此種情況下，黏著片186及複數半導體晶片116之一係 -22- 本紙張尺度適用令國國家標準（CNQA·! i夂v ocvr Λ 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 本 頁 經濟部智,«財產局員工消費合作社印製 度 V】 V X -1 ID vu - 413872 A7 _B7 五、發明說明（20) 位於輸送套爪卡盤118及上推頂針119間。然後於步驟 ml，半導體晶片116之一準確定位於輸送套爪卡盤118與 上推頂針119之共通軸上。於步驟1112，輸送套爪卡盤118 如圖7 B所示下降而上推頂針丨丨9上升，使半導體晶片l i 6 由黏著片186向上推。被上推的半導體晶片116由輸送套爪 卡盤118端部之端面眞空吸持。 於步骤m3 ’輸送套爪卡盤118向上移動時吸持半導體晶 片，故於黏著片186該侧的半導體晶片U6被解除黏著 而向上分開。然後，於步驟m 4，由黏著片1 86向上分開的 半導體晶片116被升高至某個位置且於水平方向移動同時 由輸送套爪卡盤118眞空吸持，且如圖7(：所示，準確定位 於晶片基板102之放置銅焊填料金屬124上方位置。此種情 況下’輸送套爪卡盤Π8於步驟m5下降，及半導體晶片 116置於晶片基板102上之銅焊填料金屬ι24上時，製程前 進至步驟nl，此時緊壓源122解除吸持，輸送套爪卡盤118 上升而返回圖7A之復原位置。當於步驟全部半導體晶 片116 $已經元成晶粒接合時，晶粒接合完成。當晶粒接 合尚未完成時’再度進行步驟m2至m5。 圖8 A及8 B爲簡化視圖輔助説明加壓件1 82之作業。圖 8 A顯不加壓件i 82位於下降開始位置情況。圖8 B顯示加壓 件182壓縮半導體晶片116的情況。當半導體晶片116如前 述藉輸送套爪卡盤118準確定位於晶片基板1〇2上的銅焊填 料金屬Π4上時’加壓件in於步驟nl開始下降。此時溫度 經常維持恆定，原因爲第一加熱器i 52設置於加壓件i 82且 -23 - 本紙張尺度财關家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 ---------------裝--- (請先閒讀背面之注意事寫本頁) 訂.. .線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 413872
.五、發明說明（21) 溫度係藉控制裝置132控制故。 當加壓件182於步驟n2下降且壓縮設置於晶片基板1〇2上 疋半導體晶片116且如圖8B所示由銅焊填料金屬124置於 其間，其加熱半導體晶片i 16。此時，因晶片基板1〇2及鋼 烊填料金屬124之溫度於半導體晶片U6如圖7A至7c所示 輸送至晶片基板1 〇2前藉第二加熱器} 54升高至適當恆溫， 故半導體晶片116於短時間内加熱至預定溫度，且確實溶 化銅焊填料金屬124。至於銅焊填料金屬124，例如可使用 金銻箔。晶片基板102係基於金屬或錯。半導體晶片丨丨6， 例如爲板形件具有矩形形狀，邊長〇.4至1毫米及厚約〇1至 〇·2毫米，且例如爲NPN電晶體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲了溶化此種銅焊填料金屬124，需要預定時間如5至3 〇 秒’於此時間内，開始如前述藉輸送套爪卡盤1 1 8由黏著 片186上拾取下一片半導體晶片116。當熔化溫度過完且銅 焊填料金屬124完全熔化時，加壓件182再度由圖8 Β所示 之加壓條件移動至圖8 Α所示之下降開始位置，然後撤回 至預定等候位置。眞空吸持次半導體晶片116至輸送套爪 卡盤118係位於圖8 A之加壓件1 82所在位置，接合於晶片 基板1 02之半導體晶片1 16連同晶片基板102被一起攜帶至 次一製程。然後，新的晶片基板102置於支持件11 〇之定位 凹部112，及銅焊填料金屬124置於新的晶片基板1〇2上。 然後重覆前述步驟m2至ra6，且重覆步驟nl至ιι4至於步 驟η 4全部部件皆已經晶粒接合爲止。 此種輸送及移出以及加壓及熱熔係平行進行，換言之， -24 ** 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 413872 A7 B7 五、發明說明（22) 於圖6由步驟之製程X及由步驟nl至n4之製程Y 係平行進行。結果，可使第一及第二加熱器152及154之功 率消耗減至最低而可達成高產能。 第三具體例中，可刪除第一加熱器152並藉第二加熱器 154加熱熔化銅焊填料金屬124。此外，除第—加熱器ι52 外可删除第二感溫器158。 業已説明根據本發明之晶粒接合裝置之數個具體例，但 需了解本發明非僅囿限於此等具體例，可未悖離本發明之 範圍做出多種變化及修改。 III--^-----II— · I I (請先閱讀背面之注意事項νί^、寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）