[发明专利]半导体器件键合装置以及使用该装置键合半导体器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件键合装置以及使用该半导体器件键合装置键合半导体器件的方法，其中所述半导体器件键合装置重复进行键合半导体器件和衬底的操作。

背景技术

作为将半导体器件键合到衬底上的装置，公知一种用于在将凸起设置在半导体器件和衬底之间的状态下，键合半导体器件和衬底同时利用超声波振动使其相对振动的半导体器件键合装置。

如果通过使用常规的半导体器件键合装置重复进行键合操作，则键合强度(例如，剪切强度)例如由于半导体器件的保持部件的污染或者其上安装衬底的平台的污染而降低。为了解决上述问题，在JP 2002-313837A中建议了一种包括判断装置的半导体器件键合装置，所述判断装置通过检测在半导体器件和衬底之间的相对振动的变化来判断是否存在保持部件的污染。

然而，在保持部件的污染存在与否和剪切强度之间不存在特定的相互关系，并且由此在JP 2002-313837A中所建议的半导体器件键合装置不足以使剪切强度保持在预定值或以上。

发明内容

本发明提供一种半导体器件键合装置以及使用该半导体器件键合装置键合半导体器件的方法，所述半导体器件键合装置可以使剪切强度保持在预定值或以上。

本发明的半导体器件键合装置是一种重复进行键合半导体器件和衬底操作的半导体器件键合装置，该半导体器件键合装置包括：施压部件，在将凸起设置在半导体器件和衬底之间的状态下，将半导体器件压向衬底一侧；超声波振动施加部件，通过将超声波振动施加到半导体器件和衬底中的至少一个，使半导体器件和衬底相对振动；时间测量部件，测量从开始施加超声波振动时的时间到按压半导体器件达预定距离时的时间所需的时间段；以及控制部件，基于由时间测量部件测量到的时间段，在随后的键合过程中控制超声波振动的输出。

本发明的半导体器件的键合方法是一种重复进行键合半导体器件和衬底操作的半导体器件的键合方法，该方法包括：在将凸起设置在半导体器件和衬底之间的状态下，通过将超声波振动施加到半导体器件和衬底中的至少一个来使半导体器件和衬底相对振动，同时将半导体器件压向衬底一侧；测量从开始施加超声波振动时的时间到按压半导体器件达预定距离时的时间所需的时间段；以及基于所测量到的时间段，在随后的键合过程中控制超声波振动的输出。

附图说明

图1是示出在键合过程中凸起的高度随时间变化的曲线图；

图2是示出按压速度与剪切强度之间的关系的曲线图；

图3是示出根据本发明实施例的半导体器件键合装置结构的示意图；

图4是示出根据本发明实施例的半导体器件的键合方法的流程图。

具体实施方式

本发明的半导体器件键合装置用作重复进行键合半导体器件和衬底操作的半导体器件键合装置。对半导体器件没有特别的限制，并且例如可以使用通过切割半导体晶片等获得的半导体芯片(所谓的裸芯片)。

而且，本发明的半导体器件键合装置包括：施压部件，在将凸起设置在半导体器件和衬底之间的状态下，将半导体器件压向衬底一侧；以及超声波振动施加部件，通过将超声波振动施加到半导体器件和衬底中的至少一个使半导体器件和衬底相对振动。

例如，在键合之前，预先将凸起设置在形成在半导体器件中的电极上或者设置在形成在衬底上的电极上。对凸起的形状没有特别的限制，只要凸起在键合之前的高度例如在大约20μm到大约30μm的范围内，凸起在键合之前的体积例如在大约7×10⁴μm³到大约10×10⁴μm³的范围内，并且凸起在键合之前的键合部分的面积例如在大约3×10³μm²到大约5×10³μm²的范围内即可。此外，对凸起的材料也没有特别的限制，并且例如可以使用诸如金的金属材料。

对施压部件没有特别的限制，并且例如可以使用诸如音圈电机(以下简称为“VCM”)等动力。为按压半导体器件而由施压部件施加的负载例如在每一凸起大约500mN到大约1000mN的范围内。在以下说明中，为按压半导体器件施加的负载值表示每一凸起的负载值。