[发明专利]接合装置及接合方法

说明书

本发明公开一种能够在没有利用包含如接合膜和焊料凸点那样的接合介质的情况下将芯片等的接合对象接合到基板上的接合装置及接合方法。本发明的实施例所涉及的接合方法包括以下步骤：对待接合所述接合对象的所述基板上的接合区域和待接合到所述基板上的所述接合对象的接合面进行亲水化；以及通过所述接合对象的经亲水化的接合面与所述基板的经亲水化的接合区域之间的接合力而将所述接合对象预接合到所述基板上。在进行亲水化的步骤中，通过等离子体装置在所述接合面或所述接合区域形成等离子体区域，同时通过液滴喷雾装置向所述等离子体区域喷射液滴而对所述接合面或所述接合区域进行亲水化。

技术领域

本发明涉及一种接合(bond，亦为键合)装置及接合方法，更详细而言，能够在没有利用包含接合膜(adhesion film)和焊料凸点(solder bump)的接合介质的情况下将芯片(die)等的接合对象接合到基板上的接合装置及接合方法。

背景技术

近年来，随着半导体元件的集成度达到极限，将半导体元件层压成三维的3D封装技术受到瞩目。代表性地，正在研究利用硅通孔技术(TSV；Through Silicon Via)将三维集成电路商业化的技术。能够通过层压并接合TSV芯片的芯片接合工艺来制造三维半导体。

图1至图3是表示现有的芯片接合工艺的图。参照图1，为了将TSV芯片3接合到主晶片(master wafer)1上，在TSV芯片3a的下部接合面上设置有作为接合介质的接合膜3b和焊料凸点3c。设置有接合膜3b和焊料凸点3c的TSV芯片3在由接合头部4传送到主晶片1的上部并在接合位置对齐后，放置在主晶片1的上表面或接合到主晶片1上的TSV芯片2的上表面上。

TSV芯片3的接合工艺包括预接合工艺(pre bonding)和后接合工艺(postbonding)。参照图2，通过利用接合头部4将TSV芯片3在主晶片1上加压及升温的预接合工艺，TSV芯片3初步接合到主晶片1上。为了进行TSV芯片3的预接合，接合头部4具备用于将TSV芯片3在主晶片1上加压及升温的机构。在TSV芯片3预接合到主晶片1上的情况下，执行对TSV芯片3进行高温热处理并加压而使接合膜3b和焊料凸点3c硬化的后接合工艺，通过以接合膜3b和焊料凸点3c为介质的热压而TSV芯片3完全接合到主晶片1上。

参照图3，TSV芯片2、3、4逐个依次经由层压、预接合及后接合过程而逐个接合到主晶片1上。现有的芯片接合方法在逐个接合芯片时需要经过利用接合头部4来加压及加热芯片并通过高温热处理使芯片热熔接的后接合工艺。因此，后接合工艺所需的时间与接合到主晶片1的芯片的个数成比例地增加。

此外，如果为了在作为TSV之间的间隔的I/O间距(pitch)逐渐微细化的同时使层压的TSV芯片完全接合，进行高温/高负荷接合，则有可能会发生焊料凸点摆动(sweep)并与周边的焊料凸点连接而引起短路的不良情况。由此，难以使用接合介质。为了防止该不良情况，需要将焊料凸点的大小制作为逐渐减小，但这因存在物理局限而不可能成为完善的应对方案。此外，对于现有的芯片接合方法来说，主晶片和TSV芯片越是薄膜化，在高温/高负荷的后接合工艺中TSV芯片和主晶片越有可能发生裂纹等损伤。

发明内容

技术问题

本发明用于提供一种在没有利用如接合膜和焊料凸点的接合介质的情况下能够将芯片等的接合对象接合到基板上的接合装置及接合方法。

此外，本发明用于提供一种能够通过同时产生等离子体和微细液滴以有效地亲水化处理基板和/或接合对象而将接合对象接合到基板上的接合装置及接合方法。

此外，本发明用于提供一种能够缩短基板与接合对象之间的预接合及后接合所需的工艺时间的接合装置及接合方法。

技术方案