[发明专利]用于将芯片接合到衬底的压力传递设备

说明书

技术领域

本发明涉及如权利要求1所述的用于将多个芯片接合到衬底的压力传递设备以及如权利要求8所述的用于将多个芯片接合到衬底的接合装置。

背景技术

在半导体工业中，存在用于将不同功能单元相互连接、特别是接合的多种可能性。这些可能性之一是芯片到晶圆(C2W)方法，其中将单独芯片单独地接合到衬底。另一个重要方法是所谓的“高级芯片到晶圆”(AC2W)方法，其中首先将芯片临时地(暂时地)连接到衬底，并且永久连接在接合步骤中一起进行，其中所有芯片同时永久接合到衬底。在该接合步骤中，在将芯片压到衬底上(接合力)的同时，对芯片和衬底进行加热。

例如由于加热期间的热膨胀，上述压力和加热过程特别是对于变为越来越小的结构造成技术问题。

发明内容

因此，本发明的任务是给出压力传递设备或者接合装置，通过其，能够优化上述方法并且在接合时的废品为最少。

这个任务通过如权利要求1和8所述的特征来解决。在从属权利要求中给出本发明的有利改进方案。在说明书、权利要求书和/或附图中给出的特征的至少两个的全体组合也落入本发明的范围之内。在值范围的情况下，位于所指示极限之内的值也将被认为作为边界值来公开，并且将在任何组合中要求保护。

本发明的基本思路是压力传递设备如此布置用于将多个芯片接合到衬底，使得将其构造成允许压力主体对接合方向B横向的滑动移动。但是，如果设置有用于限制对接合方向B的横向滑动移动的限制部件、特别是采取用于将压力传递设备沿接合方向B固定在保持主体上的固定部件的形式，则是有利的。具有AC2W方法的本发明的使用是特别有利的，其中将芯片暂时连接到衬底，并且然后在接合过程中使用压力传递设备的情况下接合。此外，如果在压力传递之前，到接合温度的加热过程至少大部分完成，则根据本发明是有利的。这样，与采用沿接合方向B的紧贴接合力的情况下相比，压力主体能够更自由地对接合方向B横向滑动。

特别是半导体，优选地是晶圆可能作为衬底。

通过本发明至少在很大程度上解决了在压力传递设备与芯片表面之间在接合时发生的热应力的技术问题，这是因为只有压力主体本身的应力是相关的，这是因为它通过根据本发明的滑动层与对接合方向B横向的滑动层的另一侧上的所有组件至少大部分分离。因此，滑动层允许与其相接的组件的几乎完全无摩擦相对移动。根据本发明，将滑动层特别构造为优选主要含碳的固体。优选地将其基面尤其至少大部分与接合方向B垂直对齐的石墨选择作为材料。

按照本发明的有利实施形式规定，固定部件构对接合方向B横向造成成弹性的。因此，同时，固定部件能够提供沿接合方向B的压力传递设备的结合，同时允许压力主体对接合方向B的横向滑动移动。同时，固定部件能够按照这种方式充当上述限制部件，并且因此能够承担多个根据本发明的功能。

在这里，如果固定部件构造为用于沿保持主体的方向夹持压力主体的夹具、特别具有布置在其之间的滑动层，则这是特别有利的。这种布置能够特别容易并且节省空间地来实现，并且执行上述多个功能。

在本发明的改进方案中规定，压力主体、特别是关于材料和/或尺寸，如此选择使得它至少沿接合方向B的横向的热膨胀性质对应于产品衬底的热膨胀性质。优选地选择衬底和/或芯片的材料作为材料。如果特别是对接合方向B的横向上，压力主体的尺寸与衬底的尺寸基本一致，则根据本发明是特别有利的。热膨胀性质特别是包括压力主体和/或衬底和/或芯片的热膨胀的系数。非排他地具体来说，能够使用诸如金属、陶瓷、塑料或者合成材料之类的材料类。具体来说是Si、CTE匹配玻璃、因此其热膨胀系数与产品衬底相适应的玻璃、低CTE金属等。CTE匹配玻璃和低CTE金属在英语名称的情况下也称为“CTE matched glass”和“low CTE metals”。其热传导性极高的材料特别是优选的。硅的热膨胀系数例如是大约2.6*10^-6K^-1。产品衬底和根据本发明的实施形式的热膨胀系数的差的绝对量小于100*10^-6K^-1，优选地小于10*10^-6K^-1，更优选地小于1*10^-6K^-1，最优选地小于0.1*10^-6K^-1，最为优选地小于0.01*10^-6K^-1，最理想地为0 K^-1。