【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及熱壓鍵合，具體地，涉及一種能夠主動去除電子元件和待與電子元件鍵合的基座件上的雜質(例如，有機污染物和金屬氧化物)的、無助焊劑的熱壓鍵合系統和方法。
技術介紹
1、熱壓鍵合(或“tcb”)是可實現倒裝芯片鍵合工序的一道工序。在鍵合工序中，將來自硅晶圓的裸片轉移到鍵合頭且使裸片上的凸塊面朝下。然后，將由鍵合頭攜帶的裸片放置在襯底的鍵合位置上。然后向裸片施加壓縮力將其壓向襯底以確保裸片與襯底之間的良好接觸。如本領域眾所周知的，裸片和襯底的鍵合面上的雜質可能會妨礙它們之間的良好接觸，從而可能嚴重影響最終鍵合封裝件的性能。所述雜質可以包括但不限于覆蓋在裸片和襯底的鍵合面上的有機污染物、以及在tcb工序之前或期間由于鍵合材料和鍵合面的氧化而產生的金屬氧化物。
2、在一種現有技術的tcb工序中，可以在鍵合之前將液體助焊劑涂到裸片和襯底的鍵合面來去除上面的金屬氧化物。在裸片和襯底鍵合到一起之后，執行去助焊劑工序來去除最終鍵合封裝件上殘留的助焊劑。然而，涂助焊劑和去助焊劑的工序將會導致極大地增加鍵合工序的成本。而且，在上述的氧化物去除工序之后、在鍵合工序之前或期間，可能還會產生金屬氧化物。另外，由于氧化物去除工序不適用于去除有機污染物，所以如果存在有機污染物，那么裸片與襯底之間接合處的質量仍然會受到影響。
3、因此，在將裸片鍵合到襯底之前有效且充分地去除裸片和襯底上的金屬氧化物和有機污染物并且防止在鍵合工序之前或期間產生金屬氧化物將是有利的。
技術實現思路
1、
2、根據本專利技術的第一方面，提供了一種鍵合系統，用于將諸如裸片或芯片的電子元件鍵合到諸如襯底的基座件。所述系統包括用于形成第一惰性氣體環境的第一容器、第一等離子清潔裝置、第二等離子清潔裝置和鍵合頭。所述基座件可在電子元件的鍵合期間被安置在第一惰性氣體環境中。第一等離子清潔裝置可操作以通過去除電子元件和/或基座件上的金屬氧化物來清潔電子元件和/或基座件。第一等離子清潔裝置被安置在第一容器內。第二等離子清潔裝置可操作以在電子元件被轉移到所述第一容器之前通過去除電子元件上的有機污染物來清潔電子元件。鍵合頭被可移動地安裝在第一容器內，鍵合頭可操作以在電子元件和/或基座件已被第一等離子清潔裝置清潔之后將電子元件鍵合到基座件。
3、利用上述鍵合系統，可以首先執行第一清潔工序以用第二等離子清潔裝置去除電子元件上的有機污染物，然后在電子元件被傳送到第一容器內之后用第一等離子清潔裝置執行第二清潔工序，第二清潔工序用于去除電子元件上的金屬氧化物。同時，第一等離子清潔裝置還可以用于在電子元件被鍵合到基座件之前對被安置在第一容器內的基座件進行清潔。因此，能夠在鍵合工序之前有效地去除電子元件上的有機污染物和存在于電子元件和基座件上的金屬氧化物。此外，由于在第一容器內形成了惰性氣體環境，所以在第一容器內，在第二清潔工序之后和在后續的鍵合工序中將不會在電子元件和基座件上形成金屬氧化物。因此，可以有效地避免由存在于電子元件和基座件上的雜質造成的最終鍵合封裝件的性能劣化。由此，能夠極大地改善電子元件與基座件之間接合處的質量。
4、第一等離子清潔裝置可以包括第一等離子頭和第二等離子頭，第一等離子頭被布置且可操作以清潔電子元件，第二等離子頭被布置且可操作以清潔基座件。在一個實施例中，第一等離子清潔裝置可以是一體形成的單個裝置，即，包括第一等離子頭和第二等離子頭的雙頭等離子清潔裝置。這是節省空間的布置，還能夠促使同時對電子元件和基座件進行清潔。備選地，在另一實施例中，第一等離子頭和第二等離子頭可以是兩個單獨的裝置，它們被獨立操作以分別對電子元件和基座件進行清潔。
5、第一等離子頭和第二等離子頭中的至少一個可以附接至第一容器內的運動臺，從而可移動到第一容器內的清潔位置以對電子元件和/或基座件進行清潔。第一等離子頭和第二等離子頭可以附接至共同的運動臺或不同的運動臺。第一等離子頭可以移動到第一清潔位置，在第一清潔位置，第一等離子頭與可以由鍵合頭或其它保持裝置保持的電子元件對齊以用從第一等離子頭排放的等離子對電子元件進行清潔。第二等離子頭可以移動到第二清潔位置，在第二清潔位置，第二等離子頭與被安置在第一容器內的基座件對齊以用從第二等離子頭排放的等離子對基座件進行清潔。
6、為了提供更加緊湊的鍵合系統，鍵合系統的鍵合頭還可以被配置為拾取電子元件并在第一等離子頭清潔電子元件時保持電子元件。憑借此布置，在清潔電子元件期間，第一容器內不需要另外的保持裝置來保持電子元件，從而維持第一容器的緊湊度。此外，第一等離子頭和第二等離子頭可以附接至共同的運動臺，并且可以與共同的運動臺一起移動。優選地，第一等離子頭和第二等離子頭可以被布置為可以同時被定位在第一清潔位置和第二清潔位置，從而當第一等離子頭移動到第一清潔位置以用等離子清潔電子元件時，第二等離子頭同時移動到第二清潔位置以用等離子清潔基座件。例如，第一等離子頭和第二等離子頭可以被布置為彼此正相對，從而當第一等離子頭的第一排放端被定位為面向由鍵合頭保持的電子元件時，第二等離子頭的第二排放端被定位為面向被安置在第一容器內的基座件。
7、備選地，第一等離子頭可以被固定地安裝在第一容器內的第一清潔位置，以用于清潔電子元件。由此，鍵合系統還可以包括保持裝置，保持裝置被配置為在第一等離子頭清潔電子元件時保持電子元件。保持裝置可以被定位為在第一容器內與第一等離子頭對齊，從而第一等離子頭可操作以在第一清潔位置對由保持裝置保持的電子元件進行清潔。加熱元件可以耦接至保持裝置以在清潔工序中對電子元件進行加熱。這有助于加速清潔工序并且提高第一等離子頭的效率。第二等離子頭還可以被固定地安裝在第一容器內的第二清潔位置，以用于清潔基座件。
8、鍵合系統還可以包括轉移系統，轉移系統被配置為將已被第二等離子清潔裝置清潔的電子元件轉移到第一容器并在第一容器內定位電子元件。
9、為了提高第二等離子清潔裝置的性能，鍵合系統還可以包括用于形成第二惰性氣體環境的第二容器，其中第二等離子清潔裝置被安置在第二容器內以用于在電子元件被傳送到第二容器時清潔電子元件。
10、第一容器和第二容器可以通過輸送通道彼此連通，以允許通過輸送通道將已被第二等離子清潔裝置清潔的電子元件從第二容器轉移到第一容器。可以在輸送通道上安裝第一惰性氣體擴散器，以在輸送通道內形成第一流體幕簾以用于阻礙第一容器與第二容器之間的氣體流通。
11、第二容器還可以包括輸入通道，用于通過輸入通道將電子元件傳送到第二容器。為了阻礙第二容器與第二容器外的周圍環境之間的氣體流通，可以在輸入通道上安裝第二惰性氣體擴散器以在輸入通道內形成第二流本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于將電子元件鍵合到基座件的鍵合系統，所述鍵合系統包括：
2.根據權利要求1所述的鍵合系統，其中所述第一等離子清潔裝置包括第一等離子頭和第二等離子頭，所述第一等離子頭被布置為且能操作以清潔所述電子元件，所述第二等離子頭被布置為且能操作以清潔所述基座件。
3.根據權利要求2所述的鍵合系統，其中所述第一等離子頭和所述第二等離子頭中的至少一個附接至所述第一容器內的運動臺，從而能夠在所述第一容器內移動到清潔位置以對所述電子元件和/或所述基座件進行清潔。
4.根據權利要求3所述的鍵合系統，其中所述鍵合頭被進一步配置為在所述第一等離子頭清潔所述電子元件時保持所述電子元件。
5.根據權利要求3所述的鍵合系統，其中所述第一等離子頭和所述第二等離子頭附接至所述運動臺，從而當所述第一等離子頭移動到第一清潔位置以使所述第一等離子頭與所述電子元件對齊來清潔所述電子元件時，所述第二等離子頭同時移動到第二清潔位置以使所述第二等離子頭與被安置在所述第一容器內的所述基座件對齊來清潔所述基座件。
6.根據權利要求2所述的鍵合系統，其中所述第一等離
7.根據權利要求6所述的鍵合系統，還包括保持裝置，其被配置為當所述第一等離子頭清潔所述電子元件時保持所述電子元件，所述保持裝置被定位為與所述第一等離子頭對齊以使得所述第一等離子頭能操作以在所述第一清潔位置對由所述保持裝置保持的所述電子元件進行清潔。
8.根據權利要求7所述的鍵合系統，還包括加熱元件，其用于當所述第一等離子頭清潔所述電子元件時對所述電子元件進行加熱，所述加熱元件耦接至所述保持裝置。
9.根據權利要求2所述的鍵合系統，其中所述第二等離子頭被固定地安裝到所述第一容器內的第二清潔位置以用于清潔所述基座件。
10.根據權利要求1所述的鍵合系統，還包括轉移系統，其被配置為將已被所述第二等離子清潔裝置清潔的所述電子元件轉移到所述第一容器并且在所述第一容器內定位所述電子元件。
11.根據權利要求10所述的鍵合系統，還包括第二容器，其用于形成第二惰性氣體環境，其中所述第二等離子清潔裝置被安置在所述第二容器內以用于在所述電子元件被傳送到所述第二容器內時對所述電子元件進行清潔。
12.根據權利要求11所述的鍵合系統，其中所述第一容器和所述第二容器通過輸送通道彼此連通，以允許通過所述輸送通道將已被所述第二等離子清潔裝置清潔的所述電子元件從所述第二容器轉移到所述第一容器。
13.根據權利要求12所述的鍵合系統，還包括第一惰性氣體擴散器，其被安裝在所述輸送通道上以在所述輸送通道內形成第一流體幕簾，用來阻礙所述第一容器與所述第二容器之間的氣體流通。
14.根據權利要求11所述的鍵合系統，其中所述第二容器還包括：輸入通道，其用于通過所述輸入通道將所述電子元件傳送到所述第二容器；以及第二惰性氣體擴散器，其被安裝到所述輸入通道上以在所述輸入通道內形成第二流體幕簾，用來阻礙所述第二容器與所述第二容器外的周圍環境之間的氣體流通。
15.根據權利要求1所述的鍵合系統，還包括惰性氣體傳感器，其被安置在所述第一容器內以用于檢測所述第一容器內的所述第一惰性氣體環境的濃度。
16.根據權利要求15所述的鍵合系統，其中所述鍵合頭被可移動地安裝在所述第一容器內的內腔中，所述惰性氣體傳感器被安裝在所述內腔的內壁上。
17.根據權利要求1所述的鍵合系統，還包括氫氣傳感器，其被安置在所述第一容器內以用于檢測所述第一容器內的氫氣的濃度。
18.根據權利要求1所述的鍵合系統，還包括臭氧傳感器，其被安置在所述第二容器內以用于檢測所述第二容器的臭氧泄漏。
19.一種使用鍵合系統將電子元件鍵合到基座件的鍵合方法，所述鍵合系統包括鍵合頭、第一等離子清潔裝置和第二等離子清潔裝置，所述第一等離子清潔裝置被安置在第一容器內形成的第一惰性氣體環境中，所述方法包括：
...【技術特征摘要】
1.一種用于將電子元件鍵合到基座件的鍵合系統，所述鍵合系統包括：
2.根據權利要求1所述的鍵合系統，其中所述第一等離子清潔裝置包括第一等離子頭和第二等離子頭，所述第一等離子頭被布置為且能操作以清潔所述電子元件，所述第二等離子頭被布置為且能操作以清潔所述基座件。
3.根據權利要求2所述的鍵合系統，其中所述第一等離子頭和所述第二等離子頭中的至少一個附接至所述第一容器內的運動臺，從而能夠在所述第一容器內移動到清潔位置以對所述電子元件和/或所述基座件進行清潔。
4.根據權利要求3所述的鍵合系統，其中所述鍵合頭被進一步配置為在所述第一等離子頭清潔所述電子元件時保持所述電子元件。
5.根據權利要求3所述的鍵合系統，其中所述第一等離子頭和所述第二等離子頭附接至所述運動臺，從而當所述第一等離子頭移動到第一清潔位置以使所述第一等離子頭與所述電子元件對齊來清潔所述電子元件時，所述第二等離子頭同時移動到第二清潔位置以使所述第二等離子頭與被安置在所述第一容器內的所述基座件對齊來清潔所述基座件。
6.根據權利要求2所述的鍵合系統，其中所述第一等離子頭被固定地安裝在所述第一容器內的第一清潔位置處以用于對所述電子元件進行清潔。
7.根據權利要求6所述的鍵合系統，還包括保持裝置，其被配置為當所述第一等離子頭清潔所述電子元件時保持所述電子元件，所述保持裝置被定位為與所述第一等離子頭對齊以使得所述第一等離子頭能操作以在所述第一清潔位置對由所述保持裝置保持的所述電子元件進行清潔。
8.根據權利要求7所述的鍵合系統，還包括加熱元件，其用于當所述第一等離子頭清潔所述電子元件時對所述電子元件進行加熱，所述加熱元件耦接至所述保持裝置。
9.根據權利要求2所述的鍵合系統，其中所述第二等離子頭被固定地安裝到所述第一容器內的第二清潔位置以用于清潔所述基座件。
10.根據權利要求1所述的鍵合系統，還包括轉移系統，其被配置為將已被所述第二等離子清潔裝置清潔...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬澤濤，李明，樊俊豪，洪建益，劉少榮，
申請(專利權)人：先進科技新加坡有限公司，
類型：發明
國別省市：
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