[发明专利]导线键合机和校准导线键合机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导线键合机和校准该导线键合机的方法。

背景技术

传统意义上，导线键合机使用在半导体装配和封装过程中，以在半导体芯片上的电气接触盘和衬底之间，或者不同的半导体芯片上的电气接触盘之间形成导电线路连接。具体地，将键合导线从包含有键合导线的线圈处馈送通过键合工具，如毛细尖管（劈刀）（capillary），以执行导线键合工序。通过组合使用热量、压力和超声波能量，键合导线被键合或焊接至半导体芯片或衬底的连接盘上。导线键合工序是一种固相（solid phase）焊接方法，其中两种金属材料（如键合导线和连接盘表面）被形成紧密接触。一旦这些表面处于紧密接触中，那么发生电子共享或原子相互扩散，导致形成导线键合。

校准导线键合机需要来确保不同的导线键合机之间性能的一致性。目前，校准导线键合机包括以下步骤。

1) 使用外部激光测振计（vibrometer）或光学测振计，以测量导线键合机的换能器端部或毛细尖管端部的超声波振动。

2) 记录键合结果，例如焊球尺寸，焊球剪切（ball shear），焊球提升的数量（number of ball lift），导线拉拽后的键合盘剥离等等；以及。

3) 使用外部的力传感器以根据测量的超声波振动和记录的键合结果校准键合力。

上述校准导线键合机的方法具有以下的缺点。

1) 由于该方法花费很长时间测量键合结果，例如焊球尺寸和焊球剪切，所以正常情况下，用户根据导线键合机的换能器端部的超声波振动的有限变化范围获得这些测量结果，这影响了校准精度。

2) 由于使用外部激光测振计或光学测振计包括用于测量导线键合机的换能器端部的超声波振动的其他设备，所以长的配置时间可能被需要。

3) 由于该方法没有模拟导线键合机的实际操作，所以它不可能是不精确的。

4) 由于外部的力传感器需要额外的设备来校准导线键合机，所以导线键合机的校准可能花费很长时间。

发明内容

一方面，本发明提供一种导线键合机，该导线键合机包含有：i)处理器；ii)键合头，其和处理器相耦接，该处理器被配置来控制键合头的移动；iii)键合工具，其安装在键合头上，该键合工具被键合头驱动，以使用键合导线在半导体晶粒和衬底之间形成电性互连，该半导体晶粒被安装在衬底上；以及iv)测量设备，其和键合头相耦接，该测量设备被操作来测量当键合工具被键合头驱动以通过键合局部将键合导线连接至半导体晶粒时键合导线的键合局部的形变；其中，该处理器被配置来：i)获得被测量的键合局部的形变和导线键合机的操作参数之间的至少一个相互关系；ii)将所获得的至少一个相互关系与导线键合机的操作参数和期望的键合局部的形变之间的预定的相互关系进行比较；以及iii)根据键合局部的形变相对于导线键合机的操作参数的所获得的至少一个相互关系和预定的相互关系之间的比较结果，校准导线键合机的操作参数。

另一方面，本发明提供一种校准导线键合机的方法，该导线键合机包含有：处理器；键合头；键合工具，其被键合头驱动，以使用键合导线在半导体晶粒和衬底之间形成电性互连，该半导体晶粒被安装在衬底上；测量设备，其被操作来测量当键合工具被键合头驱动以通过键合局部将键合导线连接至半导体晶粒时形成在键合导线的键合局部的形变；该方法包含有以下步骤：获得被测量的键合局部的形变和导线键合机的操作参数之间的至少一个相互关系；将所获得的至少一个相互关系与导线键合机的操作参数和期望的键合局部的形变之间的预定的相互关系进行比较；以及根据键合局部的形变相对于导线键合机的操作参数的所获得的至少一个相互关系和预定的相互关系之间的比较结果，校准导线键合机的操作参数。

附图说明

现在将参考附图，仅仅以示例的方式，描述本发明较佳实施例，其中。

图1a所示为具有键合工具进行键合的导线键合机的示意图，而图1b所示为图1a的导线键合机的平面布置示意图。

图2所示表明了超声波电流的操作参数和无空气球形变量（the amount of a free air ball deformation）之间的各种相互关系。

图3所示表明了键合力的操作参数和无空气球形变量之间的各种相互关系。

图4所示表明了形变设定的操作参数和无空气球形变量之间的各种相互关系；以及。

图5所示表明了XY平台振动设定的操作参数和无空气球形变量之间的各种相互关系。