接合方法
【专利说明】接合方法
[0001]本申请是申请日为2010年12月17日、申请号为201010602097.5、发明名称为“接合方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及集成电路的制造工艺，尤其涉及一种热压接合方法。
【背景技术】
[0003]集成电路形成于半导体晶片上，其随后被切割成半导体芯片。随后，将这些半导体芯片接合(bonding)至封装基材上。图1至图3显示传统接合工艺的各种中间阶段的剖面图。参见图1，提供一封装基材100，其表面上具有连接垫108。举起(pick up)芯片102，并将其翻转使芯片102表面上的焊料凸块104面朝下，施加助焊剂(flux)至焊料凸块104上。
[0004]接着，如图2所示，将芯片102放置于封装基材100上，其中焊料凸块104对着连接垫108放置。接着，对封装基材100及芯片102进行回焊工艺，加热封装基材100、芯片102及焊料凸块104。所得之接合结构如图3所示。由于芯片102及焊料凸块104的重量，焊料凸块104在熔融时会崩塌，且会增加焊料凸块104的宽度Wl。
[0005]传统接合结构具有许多缺点，其中一点为在接合工艺后，焊料凸块104中经常有破裂产生，且特别是在焊料凸块104中，靠近与焊阻层112及保护层(或聚酰亚胺层)114邻接的位置。此外，由于焊料凸块104之宽度Wl的增加，邻近的焊料凸块104彼此之间的距离变短，造成焊料凸块104彼此间短路的风险提高。
【发明内容】
[0006]为了解决上述问题，本发明提供一种接合方法，包括:提供一基材载具，其包含工作件基座；放置多个第一工作件至此工作件基座中；举起并放置多个第二工作件，这些第二工作件的每一者皆置在于这些第一工作件的其中一者上；以及回焊这些第一及第二工作件之间的焊料凸块，以同时相互接合这些第一及第二工作件。
[0007]本发明亦提供一种接合方法，包括:提供一基材载具；放置多个第一工作件至此基材载具的工作件基座中；举起并放置多个第二工作件，这些第二工作件的每一者皆放置在这些第一工作件的其中一者上，其中每一第一工作件皆包含一第一焊料凸块与每一第二工作件的一第二焊料凸块相接触；放置一加热工具于这些第二工作件上，同时与这些第二工作件相接触；使用此加热工具来加热这些第二工作件，以进行回焊工艺，其中此第一焊料凸块及此第二焊料凸块被熔融形成一第三焊料凸块；以及在固化此第三焊料凸块之前，对这些第二工作件同时施予一向上的力量，以增加此第三焊料凸块的高度。
[0008]根据本发明的这些实施例，确实可改善接合工艺的产能。例如，假设欲接合10个芯片至10个封装基材，每单位时间内仅能接合一个芯片。举起及放置每一芯片需时2秒，且加热及回焊每一芯片需时30秒。用于接合10个芯片所需的时间为(2+30)xlO，即320秒。相较之下，在本发明实施例中，虽然举起及放置10个芯片仍需共20秒的时间，由于同时回焊所有芯片，加热及回焊10个芯片仅需30秒。因此，总共只需50秒。如同时接合更多芯片时，则产能的增加则越明显。既然热压接合工艺的成本非常高，由于产能增加所减少的接合工艺的成本亦极为显著。
[0009]为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，并配合附图，作详细说明如下:
【附图说明】
[0010]图1至图3显示转统接合工艺的中间阶段的剖面图。
[0011]图4A显不基材载具的俯视图。
[0012]图4B、图5、图6A、图6B及图7显示依照本发明各种实施例的热压合工艺于中间阶段的剖面图
[0013]上述附图中的附图标记说明如下:
[0014]20?基材载具 22?工作件基座
[0015]24?加热器26?工作件
[0016]28?金属凸块 30?工作件
[0017]31?管线32?金属凸块
[0018]36?加热工具 38?加热头
[0019]39?向下的力量40?焊料凸块
[0020]42?向上的力量100?封装基材
[0021]102?芯片104?焊料凸块
[0022]106?助焊剂 108?连接垫
[0023]112?阻焊层 114?保护层
【具体实施方式】
[0024]本发明接下来将详加讨论各种的实施例的制造及讨论。然而，值得注意的是，本发明所提供的这些实施例仅提供本发明的发明概念，且其可以宽广的形式应用于各种特定情况下。在此所讨论的实施例仅用于举例说明，并非以各种形式限制本发明。
[0025]本发明提供一种热压接合(thermal compress1n bonding, TCB)工艺，亦显示各种实施例的制造中间阶段。在本说明书的各图示及所举实施例中，以相似标号表示相似元件。
[0026]图4A及图4B各自显示基材载具20的俯视图及剖面图。基材载具20包含多个工作件基座22，其可排列成具有行及列的阵列。如图4B所示，工作件基座22可为具有工作件26的尺寸(未显示于图4A及图4B中，请参见图5的基座，工作件26将可放置于此基座中。在一实施例中，加热器24置于或内建于基材载具20中，以加热置于工作件基座22中的工作件。在另一实施例中，基材载具20不包含加热器。
[0027]参见图5，工作件26放置于工作件基座22中。在一实施例中，工作件26为封装基材或转接板(interposer)，在其中不含有如晶体管之主动装置。在另一实施中，工作件26为装置芯片，具有如晶体管(未显示)之主动装置于其中。金属凸块28形成在工作件26之顶面上。在一实施例中，所有的工作件基座22皆有工作件26填入。或者，仅有一部分，但非全部的工作件基座22皆有工作件26填入。
[0028]接着，如图6A及图6B所示，举起工作件30并放置于工作件26上。在工作件30底面上的金属凸块32与金属凸块28相接触。工作件30可为包含主动装置(未显示)的装置芯片(或裸片)，其可为晶体管。或者，工作件30可为转接板、封装基材或其类似物。在一实施例中，金属凸块32为焊料凸块，或其可为其他种类的凸块，例如铜凸块。然而，金属凸块28及金属凸块32至少其一为焊料凸块。在以下所揭示的实施例中，金属凸块28及32皆为焊料凸块。
[0029]将加热工具36置于工作件30上并与其接触，并可对工作件30施予一向下的力量(如箭头39所示)使金属凸块28及32朝向彼此压合，以防止工作件30滑动(slipping)。在图6A中，加热工具36包含多个加热头。当放置于工作件