TWI770458B - 用於半導體晶粒的雷射輔助接合之系統及方法 - Google Patents

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TWI770458B
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鐘梁奎
金敏浩
宋延錫
柳東洙
金鐘荷
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Abstract

一種用於半導體晶粒的雷射輔助的接合之系統及方法。作為非限制性的例子，此揭露內容的各種特點係提供例如在空間上及/或時間上強化或控制一半導體晶粒的雷射照射之系統及方法，以改善該半導體晶粒至一基板的接合。

Description

用於半導體晶粒的雷射輔助接合之系統及方法
本發明關於用於半導體晶粒的雷射輔助接合之系統及方法。
目前的用於雷射接合半導體晶粒至基板之系統及方法是不足的，其例如是潛在地產生連接或裝置的失效。習知及傳統的方式的進一步限制及缺點對於具有此項技術的技能者而言，透過此種方式與如同在本申請案的其餘部分中參考圖式所闡述的本揭露內容的比較將會變成是明顯的。
此揭露內容的各種特點係提供一種用於半導體晶粒的雷射輔助的接合之系統及方法。作為非限制性的例子，此揭露內容的各種特點係提供例如在空間上及/或時間上強化或控制一半導體晶粒的雷射照射之系統及方法，以改善該半導體晶粒至一基板的接合。
以下的討論係藉由提供本揭露內容的例子來呈現本揭露內容的各種特點。此種例子並非限制性的，並且因此本揭露內容的各種特點之範疇不應該是必然受限於所提供的例子之任何特定的特徵。在以下的討論中，該些措辭"例如"、"譬如"以及"範例的"並非限制性的，並且大致與"舉例且非限制性的"、"例如且非限制性的"、及類似者為同義的。
如同在此所利用的，"及/或"是表示在表列中藉由"及/或"所加入的項目中的任一個或多個。舉例而言，"x及/或y"是表示該三個元素的集合{(x)、(y)、(x, y)}中的任一元素。換言之，"x及/或y"是表示"x及y中的一或兩者"。作為另一例子的是，"x、y及/或z"是表示該七個元素的集合{(x)、(y)、(z)、(x, y)、(x, z)、(y, z)、(x, y, z)}中的任一元素。換言之，"x、y及/或z"是表示"x、y及z中的一或多個"。
在此所用的術語只是為了描述特定例子之目的而已，因而並不欲限制本揭露內容。如同在此所用的，單數形係欲亦包含複數形，除非上下文另有清楚相反的指出。進一步將會理解到的是，當該些術語"包括"、"包含"、"具有"、與類似者用在此說明書時，其係指明所述特點、整數、步驟、操作、元件及/或構件的存在，但是並不排除一或多個其它特點、整數、步驟、操作、元件、構件及/或其之群組的存在或是添加。
將會瞭解到的是，儘管該些術語第一、第二、等等可被使用在此以描述各種的元件，但是這些元件不應該受限於這些術語。這些術語只是被用來區別一元件與另一元件而已。因此，例如在以下論述的一第一元件、一第一構件或是一第一區段可被稱為一第二元件、一第二構件或是一第二區段，而不脫離本揭露內容的教示。類似地，各種例如是"上方"、"下方"、"側邊"與類似者的空間的術語可以用一種相對的方式而被用在區別一元件與另一元件。然而，應該瞭解的是構件可以用不同的方式加以定向，例如一半導體裝置可被轉向側邊，因而其"頂"表面是水平朝向的，並且其"側"表面是垂直朝向的，而不脫離本揭露內容的教示。
注意到的是，一般而言，相同的元件符號將會在此被利用來代表相同及/或類似的構件。
如同在此論述的，根據本揭露內容的一控制器及/或其它相關的裝置或元件(例如，受一控制器控制的一裝置、一提供方向或資訊至一控制器的裝置、等等)可以單獨用硬體、用硬體及軟體(或韌體)的一組合、等等來加以實施。例如，該控制器及/或其它相關的裝置或元件的各種構件可被形成在一積體電路晶片或是複數個積體電路晶片上(例如，一個多晶片的模組之離散的晶片、在一主機板上之離散的晶片、一分散式系統的離散的構件之離散的晶片、等等)。再者，該控制器及/或其它相關的裝置的各種構件可被實施在一撓性的印刷電路膜上，並且可被形成在一捲帶式載體封裝、一印刷電路板、或是和該控制器及/或其它相關的裝置相同的基板上。再者，該控制器及/或相關的裝置的各種構件可以構成藉由在一或多個計算裝置中的一或多個處理器執行的一程序或執行緒，並且該程序或執行緒可以執行電腦程式命令而且和其它構件互動，以便於執行在此所述的各種功能。例如，該電腦程式命令可被儲存在一記憶體中，並且可以在一種計算裝置中加以執行。該電腦程式命令例如可被儲存在一隨機存取記憶體及/或例如是硬碟機、ROM、PROM、CD、DVD、USB碟、快閃記憶體裝置、等等的各種類型的非暫態的電腦可讀取的媒體的任一種中。應瞭解的是，計算裝置的各種功能都可藉由一種計算裝置來加以實施、或是可被分散在複數個計算裝置之間，而不脫離本揭露內容的範疇。
在一範例的實施方式中，根據本揭露內容的各種特點，該控制器(或是其之一部分)可被實施在一般用途的電腦中，該電腦係包含一中央處理單元、一例如是硬碟或固態硬碟之大容量的儲存裝置、一揮發性記憶體裝置、一例如是鍵盤或滑鼠的輸入裝置、以及一例如是螢幕或印表機的輸出裝置。
本揭露內容的各種特點係提供一種雷射輔助的接合之系統(或裝置)、一種執行雷射輔助的接合之方法、及/或一種利用此種系統或方法所製造之半導體裝置。在一範例的實施方式中，一半導體晶粒可以均勻地(或是均等地)藉由一或多個雷射射束而被加熱，其例如是利用不同的個別的雷射射束強度來照射該半導體晶粒的不同的區域。再者，例如是在該半導體晶粒的一中央區域與一週邊區域之間，一或多個雷射射束的光點大小可以即時地被增大或是減小。此外，一雷射射束吸收層可被形成在該半導體晶粒上，以強化雷射能量被該半導體晶粒的吸收。於是，此揭露內容的各種特點係提供在較少晶粒傾斜及/或翹曲、產生較高的裝置品質及可靠度、增進的可製造性、較低的成本、等等之下，製造一半導體裝置。
本揭露內容的以上及其它的特點將會在以下的各種範例實施方式的說明中加以描述、或是從該說明來看是明顯的。本揭露內容的各種特點現在將會參考所附的圖式來加以呈現。
圖1A係展示根據本揭露內容的各種特點的一種範例的雷射輔助的接合之系統100以及一種範例的半導體裝置之概要的視圖。圖1B係展示根據本揭露內容的各種特點的一範例的射束過濾器130的側視圖。圖1C係展示根據本揭露內容的各種特點的一範例的射束過濾器130的平面圖。以下的論述現在將會一起討論圖1A-1C。注意到的是，該雷射輔助的接合之系統100及/或其之利用例如可以與任何其它在此論述的雷射輔助的接合之系統及/或其之利用(例如，圖2A-2B的雷射輔助的接合之系統200、圖3A-3C的雷射輔助的接合之系統300、一種實施在此提出的方法的雷射輔助的接合之系統、等等)共用任一個或是所有的特徵。
該範例的雷射輔助的接合之系統100(或裝置)係包含一雷射射束源110、一射束均勻器120、以及一射束過濾器130。再者，該範例的雷射輔助的接合之系統100例如可以包含一漫射透鏡140。再者，該範例的雷射輔助的接合之系統100可以進一步包含一控制器150。
該範例的雷射射束源110可包括各種特徵的任一種，其之非限制性的例子係在此加以提供。例如，該雷射射束源110可以是(或包含)單模雷射二極體、或是二極體激發式固態雷射，其係產生具有一大約780nm到1000nm(例如，980nm)的波長之紅外光雷射射束。同樣例如的是，該雷射射束源110可以是(或包含)二極體激發式固態雷射，其係產生具有一大約780nm到4μm的波長之近紅外光或是中紅外光的高斯雷射射束。
該範例的射束均勻器120可包括各種特徵的任一種，其之非限制性的例子係在此加以提供。該射束均勻器120例如可以光學耦合至該雷射射束源110。在該範例的系統100中，該射束均勻器120係透過一光纜或光纖111來接收該雷射射束源110的輸出。該射束均勻器120例如可以將從該雷射射束源110所接收到的一高斯雷射射束轉換成為例如是一方形平頂的雷射射束，因此其係輻射(或是透射、或輸出、或傳遞)該方形平頂的雷射射束。
在一種其中從該射束均勻器120輸出的一方形平頂的雷射射束最終是照射該半導體晶粒10之範例的實施方式中，此種照射係加熱該半導體晶粒10。於是，該加熱係使得被插置在該半導體晶粒10與一基板20之間的導電的互連結構11(例如，焊料球或凸塊、焊料封頂的金屬柱或柱體、等等)回焊，因此將該半導體晶粒10接合至該基板20。
回到圖1A的範例的系統100，一射束過濾器130係光學耦合至該射束均勻器120。該範例的射束過濾器130可包括各種特徵的任一種，其之非限制性的例子係在此加以提供。該範例的射束過濾器130例如可以過濾從該射束均勻器120接收到的雷射射束(或輻射)，並且輸出複數個雷射射束(或是小射束(beamlet)、或雷射射束的部分)，每一個雷射射束係具有一個別的強度。該些個別的強度的每一個例如可以是不同於所有其它的強度、只有不同於其它的強度中的某些個、等等。該些個別的雷射射束(或是雷射射束的部分)的每一個例如可以對應於待被照射的半導體晶粒10之一個別的區域。因此，該半導體晶粒10的複數個區域的每一個最終可以被照射一具有針對該區域訂製的一個別的強度之個別的雷射射束(或是雷射射束的部分)。
例如，若在該半導體晶粒10的一第一區域(例如，一中央區域、等等)中的熱路徑的密度是高於在該半導體晶粒10的一第二區域(例如，一週邊或圓周區域、等等)中的熱路徑的密度，則該射束過濾器130係容許(例如，透過空間上選擇性的過濾)具有一相對高的強度之雷射射束(或是小射束或雷射射束的部分)能夠照射該半導體晶粒10的第一區域，並且容許具有一相對低的強度之雷射射束能夠照射該半導體晶粒10的第二區域。因此，整個半導體晶粒10可以均勻地被加熱，並且於是該半導體晶粒10的傾斜及/或翹曲可加以避免或減低。此種在傾斜及/或翹曲上的避免或減低於是可以改善該半導體晶粒10的可靠度，例如是改善在半導體晶粒10與該基板20之間(例如，在該互連結構11與該墊21之間)的機械及電性連接的可靠度。更多此種操作的例子係在此被提出。
該漫射透鏡140係光學耦合(例如，直接或間接耦合)至該射束過濾器130。該範例的漫射透鏡140可包括各種特徵的任一種，其之非限制性的例子係在此加以提供。例如，該漫射透鏡140可以從該射束過濾器130接收該些雷射射束(或是小射束或雷射射束的部分)，並且增加該些雷射射束的整體光點大小，以匹配該半導體晶粒10的頂端側面或表面的尺寸。此種尺寸匹配例如可以是精確到在可接受的製造容限內、精確到1%內、精確到5%內、等等。注意到的是，在一種其中從該射束過濾器130輸出的雷射射束(或輻射)的光點大小已經是足夠大的範例的實施方式中，該漫射透鏡140可被省略。亦注意到的是，在其中該半導體晶粒10的一週邊部分將不被照射的情節中，該漫射透鏡140可以只增加該整體光點大小來覆蓋該晶粒10的將被照射的部分。
該射束均勻器120、射束過濾器130、漫射透鏡140、以及例如一至該光纜111的附接可被安裝在一保護殼體160中(例如，其係具有雷射能量可以自由地通過的一開放的底部、或是在一底部側中的一孔)。
該範例的控制器150大致是控制該雷射射束源110，例如其係導通及關斷該雷射、控制脈衝寬度及/或頻率、控制總輸出功率、等等。如上所述，該控制器150可以藉由硬體、硬體及/或軟體的一組合、等等來加以實施。
在一範例的雷射接合的情節中，該半導體晶粒10係被設置(或安裝)在該基板20上。該半導體晶粒10可包括各種特徵的任一種，其之非限制性的例子係在此加以提供。例如，該半導體晶粒10可以包括一功能晶粒(例如，一處理器晶粒、記憶體晶粒、可程式化的邏輯晶粒、特殊應用積體電路晶粒、一般的邏輯晶粒、等等)。同樣例如的是，該半導體晶粒10可包括一種只包括信號繞線結構(例如，用於分布或是重新分布電性信號的一或多個介電層以及一或多個導電層)的半導體晶粒。注意到的是，儘管此揭露內容大致係將項目10呈現為一半導體晶粒，但是此揭露內容的範疇並不限於此。例如，項目10可包括各種其它結構(例如，一半導體層、一介電層、一玻璃層、一積層、一模製材料層、一中介體層、一印刷電路板層、其之任意組合、等等)的任一種，而不脫離此揭露內容的範疇。
該基板20可包括各種特徵的任一種，其之非限制性的例子係在此加以提供。例如，該基板20可包括一中介體、一中介體晶粒、一晶圓的中介體晶粒、一電路板、一面板的電路板、另一半導體晶粒或是其之晶圓、一經封裝的半導體裝置或是其之部分、等等。於是，該基板20可以被固定在一載體上(例如，被固定到一真空夾頭30、被夾到或是黏著至一板、等等)。
該半導體晶粒10係在其之底表面上包含複數個互連結構11，並且該基板20係在其之頂表面上包含複數個導電的墊21。一互連結構11可包括各種類型的互連結構(例如，一焊料凸塊或球、一具有一焊料蓋的金屬柱或柱體、等等)的任一種。該些互連結構11的每一個例如可以是與該基板20的一個別的導電的墊21對準。此外，一焊料膏及/或一助焊劑可以進一步被形成在該些導電的墊21上及/或在該些互連結構11上(例如，其係藉由印刷、注入、浸漬、噴塗、等等)。
該範例的基板20係包含運作為熱路徑的複數個佈線圖案及/或複數個導電貫孔23。例如，當該基板20的一區域中的佈線圖案22及/或導電貫孔23的數量或寬度是大於或寬於在另一區域中的佈線圖案22及/或導電貫孔23的數量或寬度時，在該一區域中的熱路徑的密度係相對高於在該另一區域中的熱路徑的密度。再者，被形成在該半導體晶粒10上的互連結構11亦可以運作為熱路徑。因此，當在一區域中的半導體晶粒10的互連結構11的數量大於在另一區域中的互連結構11的數量時，在該一區域中的熱路徑的密度係相對高於在該另一區域中的熱路徑的密度。
若在該基板20的一區域中的佈線圖案22及/或導電貫孔23的密度是高的，則對應於該基板20的該一區域的半導體晶粒10的一區域的熱係快速地被釋放。再者，若在該半導體晶粒10的一區域中的互連結構11的密度是高的，則在該一區域中的熱係快速地被釋放。
因此，若該半導體晶粒10的一頂表面是均勻地被照射一或多個雷射射束(例如，在一均勻的雷射強度之下)，則具有一相對高密度的熱路徑的一區域的溫度將會是相對低的，並且具有一相對低密度的熱路徑的一區域的溫度將會是相對高的。因此，該半導體晶粒10將不會均勻地被加熱，並且因此該些互連結構11(或是與其相關的可回焊的材料)將會不均勻地回焊。例如，當在一區域中的互連結構11充分被熔化時，在另一區域中的互連結構11可能會未被充分地熔化。於是，由於該些互連結構11的不均勻的回焊，該半導體晶粒10可能會在水平或垂直的方向上傾斜，且/或該半導體晶粒10可能會翹曲。
然而，根據此揭露內容的各種特點，該射束過濾器130係容許具有一相對高的強度之雷射射束(或是小射束或雷射射束的部分)照射一其中該半導體晶粒10及/或該基板20的熱路徑的密度是相對高的區域，並且容許具有一相對低的強度之雷射射束照射一其中該半導體晶粒10及/或該基板20的熱路徑的密度是相對低的區域，因而該半導體晶粒10的整個被照射的區域可以被均勻地加熱。於是，上述的半導體晶粒10的傾斜及/或翹曲可加以避免或減低。
如同在圖1B及1C中所示，該射束過濾器130可包含一具有一平面或大致平面的頂表面以及一平面或大致平面的底表面之基底材料131(例如，晶體、玻璃、等等)、以及一被塗覆在該基底材料131上(例如，被塗覆在該基底材料131之平面的表面中的至少一表面上)的過濾圖案132。該基底材料131例如可以容許雷射射束能夠透射穿過其(例如，在一大致高且均勻的透射率下)，並且該過濾圖案132例如可以容許具有用於該半導體晶粒10的每一個區域之不同的強度的雷射射束能夠透射穿過其。該射束過濾器130的平面的形狀可以是一大致方形或四邊形的形狀(例如，其係與該半導體晶粒10相同或類似的形狀)，但是本揭露內容的範疇並不限於此。此外，在另一實施方式中，該射束過濾器130可以只包含該過濾圖案132，而無該基底材料131。
該過濾圖案132例如可以包含一第一過濾圖案132a、一第二過濾圖案132b、以及一第三過濾圖案132c。儘管只有三個範例的過濾圖案被展示，但是該過濾圖案132可包括任意數量的圖案。該第一範例的過濾圖案132a係具有一相對低的密度、以及因此的一相對高的透射率(例如，在100%或是接近100%、在一介於90%到100%之間的範圍中、等等)。因此，該第一過濾圖案132a可以容許具有一相對高的強度的雷射射束能夠通過，並且從該第一過濾圖案132a而被輻射(或是透射)。該第二範例的過濾圖案132b係具有一相對適中的密度、以及因此的一相對適中的透射率(例如，在80%或是接近80%、在一介於70%到90%之間的範圍中、等等)。因此，該第二過濾圖案132b可以容許具有一相對適中的強度的雷射射束能夠通過，並且從該第二過濾圖案132b而被輻射(或是透射)。該第三範例的過濾圖案132c係具有一相對高的密度、以及因此的一相對低的透射率(例如，在60%或是接近60%、在一介於40%到60%之間的範圍中、小於60%、等等)。因此，該第三過濾圖案132c可以容許具有一相對低的密度的雷射射束能夠通過，並且從該第三過濾圖案132c而被輻射。
舉例而言，在圖1B中，具有一相對低的密度之第一範例的過濾圖案132a係被設置(或是形成)在該射束過濾器130的一大致中央區域中，因而具有一相對高的強度的雷射射束係透射穿過該第一過濾圖案132a。具有一相對適中的密度之第二範例的過濾圖案132b係被設置(或是形成)在該第一過濾圖案132a周圍的一週邊區域中，因而具有一相對適中的強度的雷射射束係透射穿過該第二過濾圖案132b。該第三範例的過濾圖案132c係被設置(或是形成)在該第二過濾圖案132b周圍的一外部週邊(或是圓周)區域中，因而具有一相對低的強度的雷射射束係透射穿過該第三過濾圖案132c。注意到的是，在各種的範例情節中，一過濾圖案亦可以是大致不透明的，其並未產生通過其之雷射能量。
在一範例的接合情節中，在一對應於該半導體晶粒10的中心的區域中的熱路徑的密度是相對高的，並且在一對應於該半導體晶粒10的周邊(或是圓周)的區域中的熱路徑的密度是相對低的。因此，該第一、第二及第三過濾圖案132a、132b及132c(或是任意數量的過濾圖案)的形狀可被決定，以使得具有一相對高的強度的雷射射束(或是小射束或雷射射束的部分)被輻射到對應於該半導體晶粒10的中心的區域之上，並且具有一相對低的強度的雷射射束係被輻射到對應於該半導體晶粒10的周邊的區域之上。
如同在此論述的，該範例的第一、第二及第三過濾圖案132a、132b及132c的形狀或配置僅僅是為了舉例說明的目的所提出的例子而已，並且本揭露內容的範疇並不限於此。例如，其並非是大致對稱的照射，各種的過濾圖案的配置可以提供該半導體晶粒10的不對稱的照射(例如，在一種其中該半導體晶粒10的一左側的熱路徑密度係不同於該半導體晶粒10的一右側的熱路徑密度的情節中、在一種其中該半導體晶粒10之最高的熱路徑密度是在該半導體晶粒10的一特定角落處或是朝向該特定角落的情節中、等等。)同樣例如的是，各種的過濾圖案的配置可以提供該半導體晶粒10的一週邊區域之相對高的強度照射、以及該半導體晶粒10的中央區域之相對低的強度照射(例如，在一種其中在該週邊區域中的熱路徑密度是大於該中央區域的熱路徑密度的情節中)。
該過濾圖案132可以是由任何能夠影響一雷射射束的透射的材料所形成的。例如，該過濾圖案132可以藉由利用從氟化鎂(MgF2 )、一氧化矽(SiO)、以及其等同物所選擇的一種、或兩種、或是多種以塗覆該基底材料131來加以形成。然而，本揭露內容的範疇並不限於這些材料。
此外，該過濾圖案132可以藉由利用具有不同折射率的材料以交替地塗覆該基底材料131多次來加以形成。該基底材料131的一塗覆區域、一塗層的一厚度、一塗層的材料、及/或塗層的數量可以被控制成使得具有不同強度的雷射射束通過該射束過濾器130的個別的區域，並且最終被輻射到該半導體晶粒10的個別的區域之上。儘管在此論述的例子中的某些例子，例如是為了舉例說明的目的，該第一、第二及第三過濾圖案132a、132b及132c係被呈現為具有不同的個別的密度，但是除了密度之外的過濾圖案特徵也可被利用以控制通過此種過濾圖案的雷射射束的強度。例如，從該射束過濾器130(或是其之區域)透射穿過(或是從其輻射)的一或多個雷射射束的強度可以藉由控制一塗層的一面積或厚度、被塗覆的層的數量、及/或一折射率來加以控制，而不是控制該密度(或是控制除了該密度之外者)。
根據本揭露內容的例如是利用該範例的雷射輔助的接合之系統100的各種特點，具有不同的個別的強度之雷射射束係根據在該半導體晶粒10及/或該基板20中所形成的熱路徑的密度，而被輻射到該半導體晶粒10的不同的個別的區域之上。就此而論，該半導體晶粒10的傾斜及/或翹曲可加以避免或是減低。此外，該半導體晶粒10的例如是相關該些互連結構11及/或墊21及/或在兩者之間的連接的可靠度可加以改善。
到此時點，單一射束過濾器130的利用及操作已經加以論述。應瞭解的是，複數個此種射束過濾器130可被利用，例如是同時及/或依序地加以利用。例如，單一雷射輔助的接合之系統可以利用複數個不同的個別的射束過濾器130，每一個射束過濾器130係對應於一不同的個別的半導體裝置。同樣例如的是，一種雷射輔助的接合之系統可以依序地利用複數個不同的射束過濾器，以執行同一個晶粒(例如，在不同的階段中)的雷射輔助的接合。此外，一種雷射輔助的接合之系統例如可以利用複數個相同的射束過濾器(例如，其係在一第一相同的射束過濾器冷卻時，利用一第二相同的射束過濾器、在利用一第一相同的射束過濾器所接合的裝置中已經偵測到一可能的異常或失敗時，利用一第二射束過濾器、等等)。於是，此揭露內容的各種特點係提供一可選擇的射束過濾器在任何的時點及/或在任何的時間期間的利用。
圖2A係展示根據本揭露內容的各種特點的一種範例的雷射輔助的接合之系統200以及一種範例的半導體裝置之概要的視圖。圖2B係展示根據本揭露內容的各種特點的一範例的射束過濾器的變換器230A的平面圖。以下的論述現在將會一起討論圖2A-2B。注意到的是，該雷射輔助的接合之系統200及/或其之利用例如可以與任何其它在此論述的雷射輔助的接合之系統及/或其之利用(例如，圖1A-1C的雷射輔助的接合之系統100、圖3A-3C的雷射輔助的接合之系統300、一種實施在此提出的方法的雷射輔助的接合之系統、等等)共用任一個或是所有的特徵。
該範例的雷射輔助的接合之系統200例如可以包含一射束過濾器的變換器230A。該射束過濾器的變換器230A在此亦將會被稱為一可旋轉的圓形的支持器230A或是支持器230A。儘管該射束過濾器的變換器230A在此係被描繪為一圓形的(或是轉盤或旋轉的)變換器，但是此揭露內容的範疇並不限於此。在該範例的可旋轉的圓形的支持器230A中，複數個射束過濾器230a至230f係被設置(或是安裝)在其之一週邊圓形的區域中。一電動馬達240係耦接至該支持器230A，以繞著一旋轉軸234來旋轉該週邊圓形的區域。該電動馬達240例如可以是藉由一控制器150來加以控制的。該控制器150例如可以與任何在此提出的範例的控制器共用任一個或是所有的特徵。
安裝在該支持器230A中之範例的射束過濾器230a至230f分別可以具有不同的過濾圖案232a至232f。同樣例如的是，該些射束過濾器230a至230f中的至少某些個可以具有相同的過濾圖案(例如，用於依序地利用及冷卻、用於失效切換、等等)。該些範例的射束過濾器230a至230f例如可以與圖1的範例的射束過濾器130共用任一個或是所有的特徵。
具有一相對高的強度的雷射射束透射所穿過的過濾圖案232a至232f的每一個都可以具有各種形狀(例如，圓形、方形、橢圓形、矩形、多邊形、十字形、等等)的任一種。再者，具有一相對低的強度的雷射射束透射所穿過的過濾圖案233a至233f的每一個可被設置在該個別的過濾圖案232a至232f的周邊周圍。在該展示的例子中，該些過濾圖案232a至232f或是其之任何部分可以藉由其它具有一相對適中的透射率之過濾圖案來和該些過濾圖案233a至233f分開的。參考範例的射束過濾器230e，具有一相對高的強度的雷射射束透射所穿過的複數個過濾圖案232e可加以設置，並且該複數個過濾圖案232e可以是和彼此間隔開一段預設的距離。應瞭解的是，該些範例的過濾圖案的形狀僅僅是舉例說明的例子而已，並且因而此揭露內容的範疇並不限於此。例如，任何過濾圖案的映像都可被配置以匹配(或是相反地匹配)針對於一半導體裝置組件的(例如，一半導體晶粒的、一基板的、組合的半導體晶粒及基板的、等等)熱路徑密度之一對應的映像。注意到的是，此種映像例如可加以縮放。
一般而言，在一半導體晶粒10及/或一基板20中形成的熱路徑的密度可以根據一半導體裝置的種類、形狀、設計及/或使用而變化。因此，在一種其中單一雷射輔助的接合之系統是被利用以接合不同的晶粒/基板組合之製造情節中，若射束過濾器是在每當一不同的半導體裝置被接合時人工地加以更換，則處理時間將會被延長人工地更換該射束過濾器所需的時間。
然而，如上所述，該支持器230A可以繞著一旋轉軸234而被旋轉，並且於是一所要的射束過濾器230a至230f可以有效率地被旋轉到例如是相關於該射束均勻器120的位置，藉此縮減該些射束過濾器230a至230f的變換時間。注意到的是，此種射束過濾器的更換可以在人工的控制下加以執行(例如，藉由一操作者經由一使用者介面來指出一所要的射束過濾器、藉由一操作者人工地旋轉到所要的過濾器、等等)，但是亦可以完全自動地來加以執行(例如，在無直接的操作者介入下)。例如，該控制器150可以運作來識別適當的射束過濾器(例如，根據從一製造系統控制器所接收到的一信號、根據部件的識別、根據工件條碼或是QR碼、等等)，並且接著產生適當的控制信號以使得該支持器230A將所要的射束過濾器旋轉到所要的位置。
在圖1-2中所提出的例子中，該雷射強度係大致在空間上加以改變，例如是利用不同的個別的雷射強度來照射該晶粒10(或是一般而言的目標)的不同的區域。再者，如同在此所提及的，不同的過濾器(或是沒有過濾器)可以針對於單一晶粒依序地被使用，因此其係對於用在一或多個區域的雷射強度增加一時間的可變性。利用在空間上及/或時間上變化的雷射能量來照射該半導體晶粒的另一個例子係在圖3A-3C及4加以提出。
圖3A係展示根據本揭露內容的各種特點的一種範例的雷射輔助的接合之系統300以及一種範例的半導體裝置之概要的視圖。圖3B係描繪一高斯雷射射束至各種範例的平頂的射束的轉變，其例如是可以藉由一射束均勻器來加以執行。圖3C係展示根據本揭露內容的各種特點的一範例的射束均勻器之概要的視圖。以下的論述現在將會一起討論圖3A-3C。注意到的是，該雷射輔助的接合之系統300及/或其之利用例如可以與任何其它在此論述的雷射輔助的接合之系統及/或其之利用(例如，圖1A-1C的雷射輔助的接合之系統100、圖2A-2B的雷射輔助的接合之系統200、一種實施在此提出的方法的雷射輔助的接合之系統、等等)共用任一個或是所有的特徵。
該範例的雷射輔助的接合之系統300例如可以包含一光點大小變換器340，以用於改變藉由該射束均勻器120所輻射的(或是藉由其所透射、或是從其輸出的)雷射射束的一光點大小。該光點大小變換器340例如可被整合到該射束均勻器120中。該光點大小變換器340例如可以是藉由一控制器150來加以控制的。該控制器150例如可以與任何在此提出的範例的控制器共用任一個或是所有的特徵。
於是，該雷射輔助的接合之系統300可以在一半導體晶粒10的一接合製程的期間提供即時地改變一或多個雷射射束(例如，平頂的雷射射束、一組的平坦的頂端雷射射束或小射束、等等)的光點大小。舉例而言，該射束均勻器120可以在該接合製程的一早期的階段控制雷射射束的光點大小為相對小的，可以在該接合製程的一中間的階段控制雷射射束的光點大小為相對大的，並且可以在該接合製程的一最後的階段再次控制雷射射束的光點大小為相對小的。例如，開始及結束的雷射射束光點大小可以是相同的，但是並不需要是如此的。
在一範例的實施方式中，該雷射輔助的接合之系統300可以在一半導體晶粒10的一接合製程的期間控制一或多個方形平頂的雷射射束(或是小射束或雷射射束的部分)的光點大小，以即時地加以改變。例如，該射束均勻器120(具有光點大小變換器340)可以在該接合製程的一早期的階段控制一或多個方形平頂的雷射射束的光點大小為相對小的，可以在該接合製程的一中間的階段控制該一或多個方形平頂的雷射射束的光點大小為相對大的，並且可以在該接合製程的一最後的階段再次控制一或多個方形平頂的雷射射束的光點大小為相對小的。
因此，該範例的雷射輔助的接合之系統300可以有效地避免或減低該半導體晶粒10的翹曲，特別是當該半導體晶粒10是薄的時候(例如，幾百μm或是更小的)。
一般而言，當雷射射束被輻射到該半導體晶粒10的整個區域(例如，其之一整個頂表面)之上而且該半導體晶粒10是薄的時候，該半導體晶粒10的一微笑形(或U形)翹曲可能會發生。例如，當該半導體晶粒10的以一微笑形彎曲的溫度在一雷射輔助的接合製程期間被量測到時，該半導體晶粒10的一中央區域的溫度可能是大約300°c，而在另一方面，該半導體晶粒10的一週邊區域的溫度可能是大約600°C。因此，在該接合製程完成之後，被形成在該半導體晶粒10的中心之處的互連結構11的高度可能是不同於被形成在該半導體晶粒10的周邊(或是圓周)之處的互連結構11。若翹曲(或是在其它情節中為傾斜)的量是足夠高的，則該些互連結構11中的一或多個可能會無法將該半導體晶粒10適當地連接至該基板20。
然而，如上所述，在該雷射輔助的接合之系統300中，能夠調整雷射射束的光點大小之射束均勻器120可被利用以在該接合製程的一早期的階段只有照射該半導體晶粒10的中央區域，在該接合製程的一中間的階段照射該半導體晶粒10的整個區域(例如，整個頂表面)，並且在該接合製程的一最後的階段再次只有照射該半導體晶粒10的中央區域。此種操作例如可以避免或減低該半導體晶粒10的翹曲。
注意到的是，對於每一個階段而言，該雷射射束的每單位面積的強度可以是相等或是不同的。例如，隨著該光點大小改變，總雷射能量可以成反比地加以改變，以維持一固定的射束強度。或者是例如，隨著該光點大小改變，總雷射能量可以維持在一固定的位準，此係在該光點大小減小時產生增大的能量密度，而在該光點大小增加時產生降低的能量密度。
如同在圖3B中所示，從一例如是在此的範例的雷射射束源110之雷射射束源輸出的一雷射射束可以具有一高斯射束的形式。然而，根據本揭露內容的各種特點，一平頂的射束(例如，一方形平頂的射束、矩形平頂的射束、圓形平頂的射束、直線平頂的射束、等等)可被利用，而不是該高斯射束。在各種在此所提出的例子中，一方形(或四邊形)平頂的射束最終可被用來加熱一方形(或四邊形)半導體晶粒10。在此種例子中，該射束均勻器120可以運作以將高斯射束轉換成為方形(或四邊形)平頂的射束。注意到的是，儘管該射束均勻器120係被展示為與該雷射射束源110分開的，但是在另一範例的實施方式中，該射束均勻器120可被整合到該雷射射束源中。
一範例的射束均勻器130係被展示在圖3C。該範例的射束均勻器120係包含一準直器121、一第一複眼(fly's eye)透鏡122(或是透鏡陣列)、以及一場透鏡125。該範例的射束均勻器120亦可包含一階梯形元件123，其係被設置在該第一複眼透鏡122與該場透鏡125之間。該射束均勻器120可以進一步包含一第二複眼透鏡124，其係被設置在該第一複眼透鏡122及/或該階梯形元件123與該場透鏡125之間。
該範例的準直器121係從該雷射射束源130接收一雷射射束，並且轉換該接收到的雷射射束成為一準直的射束(例如，一沒有發散或是低發散的射束)，其大致係包括平行的射線。來自該準直器121的準直的射束係接著被輻射到該第一複眼透鏡122之上。該準直器121例如可以具有充分校正的球面像差及色像差，並且輻射一準直的射束(例如，一具有低發散、或是具有一非常長的焦距的射束)到該第一複眼透鏡122之上。
該範例的第一複眼透鏡122係從該準直器121接收該準直的射束，並且轉換該接收到的準直的射束成為方形平頂的雷射射束(或是小射束或射束部分)，其接著被輻射到該階梯形元件123之上。例如，該第一複眼透鏡122可包括一陣列的微透鏡，其係將從該準直器121接收到的準直的射束分開成為一數量等於微透鏡的數量之雷射射束或小射束。該第一複眼透鏡122的輸出係接著被輻射到該階梯形元件123之上。在一範例的實施方式中，該第一複眼透鏡122的全部的微透鏡都可以具有相同的焦距fML 。
該範例的階梯形元件123係從該第一複眼透鏡122接收該些雷射射束，並且在該些方形平頂的雷射射束(或小射束)的光學路徑之間產生差異，並且將該些具有所產生的差異之方形平頂的雷射射束輻射到該第二複眼透鏡124之上。該階梯形元件123係具有和該第一複眼透鏡122的微透鏡的數量相同數量的階梯，並且可以具有和該些微透鏡的每一個相同的孔徑尺寸d。再者，該階梯形元件123的每一個階梯係在z方向上具有一預設的高度(例如，相對於一先前的階梯的一高度h)。若該階梯形元件123的階梯具有不同的高度，則在藉由該階梯形元件123所產生的光學路徑之間的差異係被設定成使得複數個射束(或是小射束或射束部分)並不會彼此干擾。此係產生一藉由該些微透鏡的孔徑所決定的平滑化的繞射圖案，其中被輻射到該半導體晶粒10之上的雷射射束的強度係依據同調(coherence)降低的程度而定。
該範例的第二複眼透鏡124係執行和該第一複眼透鏡122相同的功能，但是容許具有在藉由該階梯形元件123所產生的光學路徑之間的差異之方形平頂的雷射射束(或是小射束或射束部分)入射到該場透鏡125之上。例如，該第二複眼透鏡124係容許藉由該階梯形元件123的高的時間及空間的同調去光斑(despeckled)之方形平頂的雷射射束能夠被輻射到該場透鏡125之上。
該範例的場透鏡125係具有一預設的焦距fFL ，並且將如上所述的從該第二複眼透鏡124入射的具有該高的時間及空間的同調之方形平頂的雷射射束(或是小射束或射束部分)疊加在該半導體晶粒10上。例如，該場透鏡125係輻射具有一平滑化的繞射圖案的方形平頂的雷射射束到該半導體晶粒10之上。
如同在此所呈現的範例的射束均勻器120的配置及操作僅僅是用於理解本揭露內容的各種特點的例子而已，並且熟習該項技術者將會理解到各種配置及操作的任一種都可加以應用。
在該範例的射束均勻器120中，每一個透鏡的位置以及因此的在透鏡及/或其它元件之間的距離都可以藉由該光點大小變換器340(例如，藉由機電致動)來加以改變。例如，該光點大小變換器340可以響應於該控制器150的一控制信號來調整構成該射束均勻器120的複數個透鏡中的任一或是多個的位置，因而照射該半導體晶粒10的雷射射束的光點大小可被調整。舉例而言，在該第一及第二複眼透鏡122及124之間的距離可以藉由該光點大小變換器340來即時地加以改變，以改變照射該半導體晶粒10的雷射射束的光點大小。作為另一例子的是，在該射束均勻器120與該半導體晶粒10之間的距離可以藉由該光點大小變換器340來即時地加以改變，以改變照射該半導體晶粒10的雷射射束的光點大小。
該光點大小變換器340例如可以包括各種特徵的任一種。例如，該光點大小變換器340可以是、或者包括一壓電元件、導螺桿、電動馬達、等等，其可以調整在透鏡之間的距離；或可以是、或者包括一電動馬達，其可以調整在該射束均勻器120與該半導體晶粒10之間的距離。然而，本揭露內容的範疇並不限於此。例如，該光點大小變換器340可以藉由各種機械及/或電性結構的任一種而被達成。
圖4係展示根據本揭露內容的各種特點的一範例的雷射輔助的接合之輪廓的圖，其係包含變化的光點大小相對於接合時間。該範例的雷射輔助的接合之系統300或是任何在此提出的範例的系統例如都可以根據該範例的接合之輪廓來運作。
參照圖4，一包含變化的雷射射束的光點大小相對於接合時間之範例的雷射輔助的接合之輪廓的圖係被展示。例如，該水平軸係大致展示接合時間，並且該垂直軸係大致展示雷射射束的光點大小。該光點大小例如可以與該半導體晶粒10的被該雷射射束照射的區域重合。
如同在圖4中所示，雷射射束的光點大小(例如，在該半導體晶粒10的表面)可以隨著接合時間過去，藉由該射束均勻器120以及光點大小變換器340來加以改變。在圖4描繪的範例情節中，在一第一(或是最初的)階段期間，該雷射射束的光點大小可以逐漸地被增大(例如，從一只有覆蓋該半導體晶粒10的一中央區域、覆蓋該半導體晶粒的一中央的一半的區域、等等之最初的光點大小)。此種增加可以是線性的(例如，一時間的線性函數、等等)、或是非線性的。在一第二(或是中間的)階段期間，該光點大小可以被維持在一固定的尺寸(例如，一覆蓋該半導體晶粒的整個頂端側面、覆蓋該晶粒的面積1.5倍的一區域、等等之光點大小)。在一第三(或是最後的)階段期間，該光點大小可以逐漸地被縮減(例如，從覆蓋該半導體晶粒的整個頂端側面的光點大小)。此種縮減可以是線性的(例如，一時間的線性函數、等等)、或是非線性的。注意到的是，光點大小在該第一階段中增加的速率可以具有和光點大小在該第三階段中減少的速率相同的大小，但是此種速率不是必要的。注意到的是，增加或減少的速率大致可以藉由該光點大小變換器340(或是控制器150)來加以控制，此例如是相對於一自然的響應於一在光點大小上的命令的步階改變，其亦可以內含在各種的實施方式中。
根據本揭露內容的各種特點，該互連結構11的加熱溫度係逐漸地被增高，並且該互連結構11的冷卻溫度係逐漸地被降低，因而該半導體晶粒10的相關該互連結構11的品質及可靠度係被強化。
在另一範例情節中，雷射射束的光點大小可以從該接合製程的一早期的階段到一最後的階段逐漸地被增大，並且該接合製程可以在該最後的階段加以完成(例如，該雷射源110在該時間點可被關斷、或者是中斷)。在另一例子中，雷射射束的光點大小可以從該接合製程的一早期的階段到一中間的階段逐漸地被增大，可以不變地維持在該接合製程的中間的階段，並且該接合製程可以在該中間的階段加以完成。此外，該雷射射束的光點大小可以即時地根據該半導體晶粒10的厚度、尺寸、形狀及/或特徵來加以改變。
圖5A及5B係展示描繪根據本揭露內容的各種特點的一在光點大小上的改變之概要的視圖。該範例的雷射輔助的接合之系統300或是任何在此提出的範例的系統例如可以實施該舉例說明的在光點大小上的改變。
如同在圖5A中所示，例如在一接合製程的一早期的階段期間，該光點大小可被調整成使得只有該半導體晶粒10的中央區域係被照射。例如，在圖5A中所示的光點大小可以對應於在增加該光點大小之前，在圖4的圖中之最初的光點大小。如同在圖5B中所示，例如在一接合製程的一中間的階段期間，該光點大小可被調整成使得該半導體晶粒的整個頂端側面都被照射到。例如，在圖5B中所示的光點大小可以對應於在圖4中的第二區域，此種光點大小係在該第二區域被維持在一穩定的狀態。此外，如同在此的各種例子中所提出的，在該接合製程的一後面的階段期間，該光點大小可被調整成使得同樣只有該半導體晶粒10的中央區域被照射到。例如，在從該穩定狀態的光點大小縮減該光點大小之後，在圖5A中所示的光點大小亦可以對應於在圖4的圖中之一最後的光點大小。在此種範例情節中，該半導體晶粒10的溫度係在一最初的時間期間藉由該射束均勻器120以及光點大小變換器340而逐漸地被增大，並且該半導體晶粒10的溫度係在一最後的時間期間藉由該射束均勻器120以及光點大小變換器340而逐漸地被降低，因而在該半導體晶粒10及/或該互連結構11上的熱衝擊的影響可被降低。
在各種的雷射輔助的接合之情節中，例如由工廠所提供的半導體晶粒的被該雷射照射的表面可能不具有有助於接收及/或吸收該雷射能量的物理特徵。例如，該半導體晶粒的表面可能是至少部分反射的(若非高反射的話)，並且因此反射被輻射到該表面之上的雷射能量的一相當大的部分，而不是有效率地利用該能量於接合。於是，本揭露內容的各種特點係提供結構及方法來強化雷射能量被利用於晶粒接合所在的效率。圖6係展示根據本揭露內容的各種特點的一種範例的雷射輔助的接合之方法600的流程圖。該範例的方法600例如可以與任何在此論述的其它方法共用任一個或是所有的特徵。圖7A-7C係展示描繪根據本揭露內容的各種特點的用於雷射輔助的接合之範例的方法及系統、以及藉此所產生的一種半導體裝置的橫截面圖。在圖7A-7C中所示的結構可以與在圖1-5中所示的類似結構共用任一個或是所有的特徵。圖7A-7C例如可以描繪在圖6的範例的方法600的各種階段(或區塊)之一範例的半導體封裝。圖6及7A-7C現在將會一起加以論述。應注意到的是，該範例的方法600的範例區塊的順序可以變化，而不脫離此揭露內容的範疇。
該範例的方法600可以在區塊610包括製備一用於雷射輔助的接合的半導體晶粒。區塊610可包括用各種方式的任一種來製備該半導體晶粒，其之非限制性的例子係在此加以提供。
該半導體晶粒例如可以與任何其它在此論述的半導體晶粒(例如，該半導體晶粒10、等等)共用任一個或是所有的特徵。該半導體晶粒10例如可以包括一功能晶粒(例如，一處理器晶粒、記憶體晶粒、可程式化的邏輯晶粒、特殊應用積體電路晶粒、一般的邏輯晶粒、等等)。同樣例如的是，該半導體晶粒10可包括一種只包括信號繞線結構(例如，用於分布或是重新分布電性信號的一或多個介電層以及一或多個導電層)的半導體晶粒。注意到的是，儘管此揭露內容大致係將項目10呈現為一半導體晶粒，但是此揭露內容的範疇並不限於此。例如，項目10可包括各種其它結構(例如，一半導體層、一介電層、一玻璃層、一積層、一模製材料層、一中介體層、一印刷電路板層、其之任意組合、等等)的任一種，而不脫離此揭露內容的範疇。
區塊610例如可以包括從一晶圓的此種晶粒切割該半導體晶粒。再者，區塊610例如可以包括在該半導體晶粒上，例如是在其之一底部側面或是表面上形成互連結構(例如，焊料球或凸塊、焊料封頂的金屬柱或柱體、等等)。
此外，區塊610例如可以包括在該半導體晶粒上，例如是在其之一頂端側面或是表面上形成一雷射射束吸收層。該雷射射束吸收層例如可以降低被該雷射照射(例如，在區塊630)的表面的反射性，因此增進雷射能量的吸收、以及該雷射能量傳輸至該晶粒的效率。
該雷射射束吸收層(例如，一高效率的能量吸收層)可包括各種特徵的任一種。例如，該雷射射束吸收材料可包括一或多層的各種材料(例如，黑或深色的碳、黑或深色的聚矽氧烷、黑或深色的環氧樹脂、黑或深色的瓷漆(enamel)、黑或深色的聚合物、其等同物、其之混合物、等等)的任一種。然而，本揭露內容的範疇並不限於此。在一範例的實施方式中，該雷射射束吸收層大約是50μm。在另一範例的實施方式中，該雷射射束吸收層係介於30μm到50μm之間厚的。然而，本揭露內容的範疇並不限於此。
該雷射射束吸收層例如可以是一臨時的層或是一永久的層。在一種其中該雷射射束吸收層是一臨時的層(例如，在該雷射輔助的接合製程期間被利用，並且接著被移除、等等)的實施方式中，該雷射射束吸收層可以是可溶的，使得其可以在雷射輔助的接合完成之後輕易地從該半導體晶粒加以移除。同樣例如的是，該雷射射束吸收層可以是由一種容易藉由化學手段(例如，可溶解的、可蝕刻的、等等)及/或機械手段(例如，可剝離的、熱可釋放的、等等)來加以移除的材料所做成的。
區塊610可包括用各種方式的任一種來形成該雷射射束吸收層，其之非限制性的例子係在此加以提供。例如，區塊610可包括在一個別的晶粒(例如，在切割之後)上形成該雷射射束吸收層。同樣例如的是，區塊610可包括在一晶圓的晶粒(例如，在切割之前)上形成該雷射射束吸收層。在一種其中區塊610係包括在切割之前，在一晶圓的晶粒上形成該雷射射束吸收層之範例的實施方式中，該雷射射束吸收層可包括與該半導體晶粒的橫向的側表面共平面的橫向的側表面。
區塊610例如可以包括用各種方式的任一種來形成該雷射射束吸收層，其之非限制性的例子係在此加以提供。例如，區塊610可包括藉由旋轉塗覆、噴霧塗覆、印刷、燒結、熱氧化、物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、原子層沉積(ALD)、低壓化學氣相沉積(LPCVD)、電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)、電漿氣相沉積(PVD)、片疊層、等等)來形成該雷射射束吸收層，但是本揭露內容的範疇並不限於此。
應注意到的是，在各種的範例實施方式中，該雷射射束吸收層可以不被形成。同樣例如的是，該雷射射束吸收層可以只被形成在該半導體晶粒的一部分上，例如是一需要比一週邊區域更多的雷射能量的中央區域。例如，該雷射射束吸收層可以用一和如同在此有關射束過濾圖案所論述的相同的形狀之圖案(例如，作為其之一負像、等等)來加以形成。
圖7A係提供區塊610的各種特點，例如是製備晶粒的特點之一範例的圖示。該範例的半導體晶粒10係被展示為具有一在該晶粒的底部側面上的互連結構11(或是複數個互連結構11)，並且具有在該晶粒10的頂端側面上的雷射射束吸收層410。
該範例的方法600可以在區塊620包括設置及製備該半導體晶粒以用於雷射輔助的接合。例如，區塊620可包括將該半導體晶粒設置(或置放)在該半導體晶粒將被接合到的一基板或是其它層上。
該晶粒的互連結構的每一個例如可以是與該基板的一個別的導電的墊對準。此外，一焊料膏及/或一助焊劑可以進一步被印刷在該導電的墊及/或互連結構上。注意到的是，該互連結構以及導電的墊例如可以是反過來的。例如，該些互連結構可以是在該基板上，並且該些墊(或是其它互連結構)可以是在該半導體晶粒10上。
圖7B係提供區塊620的各種特點，例如是設置晶粒及製備晶粒的特點之一範例的圖示。該範例的半導體晶粒10係被展示為具有一在該晶粒10的底部側面上的互連結構11(或是複數個互連結構11)，並且具有在該晶粒10的頂端側面上的雷射射束吸收層410。該基板20可包括各種特徵的任一種。例如，該基板20可包括一中介體、一晶圓的中介體晶粒、一電路板、一面板的電路板、另一半導體晶粒或是其之晶圓、一經封裝的半導體裝置或是其之部分、等等)。
該基板20例如可以被固定在一載體或是一般的工件支持器上(例如，被固定到一真空夾頭30、被夾到或黏著至一板、等等)。
該範例的方法600可以在區塊630包括利用一雷射射束來照射該半導體晶粒。區塊630可包括用各種方式的任一種來照射該半導體晶粒，其之非限制性的例子係在此加以提供。
例如，區塊630可包括用在此提出的範例方式中的任一個或是多個來照射該半導體晶粒，其例如是利用一或多種雷射輔助的接合之系統，其係包括在此提出的範例的雷射輔助的接合之系統(例如，該範例的系統100、範例的系統200、範例的系統300、等等)的任一個或是全部的特徵。例如，區塊630可包括利用具有不同的個別的強度(例如，如同在此關於圖1-2所論述的、等等)之不同的個別的雷射射束(或是小射束或雷射射束的部分)來照射該半導體晶粒的不同的區域。同樣例如的是，區塊630可包括利用一或多個時變的光點大小(例如，如同在此關於圖3-5所論述的、等等)來照射該半導體晶粒。此外，區塊630例如可包括照射一被設置在該半導體晶粒上的雷射射束吸收層。
圖7C係提供區塊630的各種特點，例如是雷射照射特點之一範例的圖示。該範例的半導體晶粒10、或是更具體而言的一被設置於其上的雷射射束吸收層410係被展示為利用一或多個雷射射束來加以照射。
當該雷射射束吸收層410被雷射能量照射時，該半導體晶粒10亦被加熱，並且因此該些互連結構11亦被加熱。此外，該些互連結構11(及/或該些墊21、在該些互連結構11與墊21之間、等等)的焊料係被加熱及回焊。在冷卻之際，該經回焊的焊料係固化，並且在該半導體晶粒10與該基板20之間(例如，在該些互連結構11與墊21之間)形成穩定的電性及機械的接合。
在此時點，該雷射射束吸收層410(若存在的話)可被移除。注意到的是，在各種的範例實施方式中，該雷射射束吸收層410可以永久地保持作為該裝置的部分。在一種其中該雷射射束吸收層410係被移除的情節中，此種材料可以用各種方式(例如，利用去離子水的清洗、化學式移除或蝕刻、機械式剝離或研磨、等等)的任一種而被移除。
該範例的方法600係在區塊695繼續執行。此種繼續的執行可包括各種特徵的任一種。例如，區塊695可包括在該晶粒10與該基板20之間的底膠填充(例如，其係利用毛細管底膠填充、模製的底膠填充、等等)。同樣例如的是，若有利用到的話，區塊695可包括執行一模製或囊封製程。在此種例子中，一囊封層的模製化合物可以圍繞該半導體晶粒10、該雷射射束吸收層410(若未被移除的話)、該基板20、等等的任一個或全部的橫向的側表面。同樣例如的是，一囊封層的模製化合物可以覆蓋該半導體晶粒10的一包含該雷射射束吸收層410(若未被移除的話)的頂端側面。再者，區塊695例如可以包括在該基板20的底部側面上形成互連結構(例如，導電球或凸塊、導電柱或柱體、等等)。再者，區塊695例如可以包括導引該範例的方法600的執行流程回到任何先前的區塊或是其之部分。
總之，此揭露內容的各種特點係提供一種用於半導體晶粒的雷射輔助的接合之系統及方法。作為非限制性的例子，此揭露內容的各種特點係提供例如在空間上及/或時間上強化或控制一半導體晶粒的雷射照射之系統及方法，以改善該半導體晶粒至一基板的接合。儘管先前的內容已經參考某些特點及例子來加以敘述，但是將會被熟習此項技術者理解到可以做成各種的改變，並且等同物可加以取代，而不脫離本揭露內容的範疇。此外，可以做成許多修改以將一特定的情況或材料調適至本揭露內容的教示，而不脫離其範疇。因此，所欲的是本揭露內容不受限於所揭露之特定的例子，而是本揭露內容將會包含落入所附的申請專利範圍的範疇內之所有的例子。
10:半導體晶粒 11:互連結構 20:基板 21:墊 22:佈線圖案 23:導電貫孔 30:真空夾頭 100:雷射輔助的接合之系統 110:雷射射束源 111:光纜(光纖) 120:射束均勻器 121:準直器 122:第一複眼透鏡 123:階梯形元件 124:第二複眼透鏡 125:場透鏡 130:射束過濾器 131:基底材料 132:過濾圖案 132a:第一過濾圖案 132b:第二過濾圖案 132c:第三過濾圖案 140:漫射透鏡 150:控制器 160:保護殼體 200:雷射輔助的接合之系統 230A:射束過濾器的變換器(可旋轉的圓形的支持器) 230a~230f:射束過濾器 232a~232f:過濾圖案 233a~233f:過濾圖案 234:旋轉軸 240:電動馬達 300:雷射輔助的接合之系統 340:光點大小變換器 410:雷射射束吸收層 600:雷射輔助的接合之方法 610、620、630、695:區塊 D:孔徑尺寸 fFL、fML:焦距 h:高度
[圖1A]係展示根據本揭露內容的各種特點的一種範例的雷射輔助的接合之系統及方法、以及一種範例的半導體裝置之概要的視圖。 [圖1B]係展示根據本揭露內容的各種特點的一範例的射束過濾器的側視圖。 [圖1C]係展示根據本揭露內容的各種特點的一範例的射束過濾器的平面圖。 [圖2A]係展示根據本揭露內容的各種特點的一種範例的雷射輔助的接合之系統及方法、以及一種範例的半導體裝置之概要的視圖。 [圖2B]係展示根據本揭露內容的各種特點的一範例的射束過濾器變換器的平面圖。 [圖3A]係展示根據本揭露內容的各種特點的一種範例的雷射輔助的接合之系統及方法、以及一種範例的半導體裝置之概要的視圖。 [圖3B]係描繪一高斯雷射射束至各種範例的平頂的(flat-top)射束之轉變。 [圖3C]係展示根據本揭露內容的各種特點的一範例的射束均勻器(homogenizer)之概要的視圖。 [圖4]係展示根據本揭露內容的各種特點的一範例的雷射輔助的接合輪廓的圖，其係包含變化的光點大小相對於接合時間。 [圖5A及5B]係展示描繪根據本揭露內容的各種特點的在光點大小上的改變之概要的視圖。 [圖6]係展示根據本揭露內容的各種特點的一種範例的雷射輔助的接合之方法的流程圖。 [圖7A-7C]係展示描繪根據本揭露內容的各種特點的用於雷射輔助的接合之範例的方法及系統、以及一種藉此所產生的半導體裝置的橫截面圖。
10:半導體晶粒
11:互連結構
20:基板
21:墊
22:佈線圖案
23:導電貫孔
30:真空夾頭
100:雷射輔助的接合之系統
110:雷射射束源
111:光纜(光纖)
120:射束均勻器
130:射束過濾器
140:漫射透鏡
150:控制器
160:保護殼體

Claims (20)

  1. 一種製造電子裝置之方法，所述方法包括：接收第一電子構件，所述第一電子構件具有在其上的雷射輔助接合材料；接收第二電子構件；設置所述第一電子構件和所述第二電子構件，以使得多個互連結構被設置在所述第一電子構件和所述第二電子構件之間；以及在回焊所述互連結構時，雷射照射所述雷射輔助接合材料的至少一部分。
  2. 如請求項1之方法，其中所述雷射照射包括雷射照射所述第二電子構件的至少一部分。
  3. 如請求項1之方法，其中所述第一電子構件包括疊層結構。
  4. 如請求項1之方法，其中所述雷射輔助接合材料改變所述第一電子構件的反射性。
  5. 如請求項1之方法，其中所述雷射輔助接合材料是雷射吸收材料。
  6. 如請求項1之方法，其中：所述第一電子構件和所述第二電子構件中的一者包括功能晶粒；以及所述第一電子構件和所述第二電子構件中的另一者包括基板。
  7. 如請求項1之方法，其中：所述第一電子構件包括多個第一構件橫向側邊；所述雷射輔助接合材料包括多個雷射輔助接合橫向側邊；以及所述多個雷射輔助接合橫向側邊中的每一者與所述多個第一構件橫向側邊中的對應第一構件橫向側邊共平面。
  8. 如請求項1之方法，其中所述雷射輔助接合材料僅垂直地覆蓋所述第一電子構件的一部分。
  9. 如請求項1之方法，包括形成囊封材料，所述囊封材料垂直地覆蓋所述雷射輔助接合材料。
  10. 如請求項1之方法，包括形成囊封材料，所述囊封材料橫向地圍繞所述雷射輔助接合材料。
  11. 一種製造電子裝置之方法，所述方法包括：接收第一結構，所述第一結構包括：第一電子構件；第二電子構件；在所述第一電子構件和所述第二電子構件之間的多個互連結構；以及在所述第一電子構件上的雷射輔助接合材料；以及在回焊所述互連結構時，雷射照射所述第一結構的至少一部分。
  12. 如請求項11之方法，其中所述第二電子構件沒有所述雷射輔助接合材料。
  13. 如請求項11之方法，包括形成囊封材料，所述囊封材料至少覆蓋所述第一電子構件、所述第二電子構件和所述雷射輔助接合材料。
  14. 如請求項11之方法，包括形成囊封材料，所述囊封材料橫向地圍繞所述第一電子構件和所述雷射輔助接合材料。
  15. 如請求項11之方法，其中：所述第一電子構件包括多個第一構件橫向側邊；所述雷射輔助接合材料包括多個雷射輔助接合橫向側邊；以及所述多個雷射輔助接合橫向側邊中的每一者與所述多個第一構件橫向側邊中的對應第一構件橫向側邊共平面。
  16. 一種半導體裝置，所述半導體裝置包括： 第一電子構件；第二電子構件；在所述第一電子構件的底表面和所述第二電子構件的頂表面之間的多個經回焊的互連結構；以及在所述第一電子構件的頂表面上的雷射輔助接合材料。
  17. 如請求項16之半導體裝置，其中所述第二電子構件沒有所述雷射輔助接合材料。
  18. 如請求項16之半導體裝置，其包括囊封材料，所述囊封材料至少覆蓋所述第一電子構件、所述第二電子構件和所述雷射輔助接合材料。
  19. 如請求項16之半導體裝置，其包括囊封材料，所述囊封材料橫向地圍繞所述第一電子構件和所述雷射輔助接合材料。
  20. 如請求項16之半導體裝置，其中：所述第一電子構件包括多個第一構件橫向側邊；所述雷射輔助接合材料包括多個雷射輔助接合橫向側邊；以及所述多個雷射輔助接合橫向側邊中的每一者與所述多個第一構件橫向側邊中的對應第一構件橫向側邊共平面。
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