襯底的粘合方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于粘合第一襯底(2)與第二襯底(2’)的裝置，其具有下述特征：用于容納載體襯底(1)的容器，用于將多個第一襯底(2)放置在載體襯底(1)的背向容器的襯底側(cè)(1s)上的放置裝置和用于將每個第一襯底(2)通過襯底側(cè)(1s)固定在每個第一襯底(2)的至少一個固定段(2a)上的固定裝置。本發(fā)明此外還涉及用于粘合第一襯底(2)與第二襯底(2’)的方法，其具有下述步驟，尤其是下述流程：將多個第一襯底(2)放置在在容器上容納的載體襯底(1)的襯底側(cè)(1s)上和將每個第一襯底(2)在襯底側(cè)(1s)上固定在每個第一襯底(2)的至少一個固定段(2a)上。
【專利說明】襯底的粘合方法和裝置
[0001]本發(fā)明涉及按照權(quán)利要求1的用于粘合第一襯底與第二襯底的裝置以及按照權(quán)利要求7的對應(yīng)的方法。
[0002]制造由至少兩個襯底組成的晶片堆(堆棧)是在采購費用很高的粘合設(shè)備上進行，其中粘合過程會尤其涉及高溫并且通常很耗時。與此相對應(yīng)地在半導(dǎo)體加工技術(shù)方面存在生產(chǎn)能力低，相應(yīng)單件成本高以及高能耗的問題。所述問題在很大程度出現(xiàn)在要處理相當小的襯底的應(yīng)用場合中。按照現(xiàn)今的觀點直徑<=6 “，尤其<=4 “和在極端情況下<=2 “的襯底都被視作是小的。
[0003]因此本發(fā)明的任務(wù)是，對一種用于粘合或預(yù)先固定襯底的方法和裝置進行說明，通過所述裝置和方法能夠在粘合襯底過程中使高的生產(chǎn)能力，較低的單件成本以及節(jié)能成為可能。
[0004]該任務(wù)將通過權(quán)利要求1和7的特征解決。優(yōu)選的本發(fā)明的改進方案在從屬權(quán)利要求中進行說明。全部由至少兩個在說明書，權(quán)利要求和/或附圖中說明的特征形成的組合也屬于本發(fā)明范圍。處于所述極限范圍內(nèi)的數(shù)值也應(yīng)將所說明的值域公示為極限值并且能夠以任何組合方式要求保護。
[0005]本發(fā)明基于下述基本思路，尤其是通過使用標準-粘合室并行地或同時地粘合多個，并排地布設(shè)在載體襯底上的分別由至少一個第一襯底和第二襯底組成的襯底堆。
[0006]由此將具有下述特征的用于粘合第一襯底與第二襯底的裝置被視作獨立發(fā)明:
[0007]-用于容納一個或尤其多個載體襯底的容器，
[0008]-用于將多個第一襯底放置在載體襯底的背向容器的襯底側(cè)上的放置裝置和
[0009]-用于將每個第一襯底在襯底側(cè)上固定在每個第一襯底的至少一個固定段上的固定裝置。
[0010]此外具有下述步驟，尤其是下述流程的用于粘合第一襯底與第二襯底的方法被視作獨立發(fā)明:
[0011]-將多個第一襯底放置在在容器上容納的載體襯底的襯底側(cè)上和
[0012]-將每個第一襯底在襯底側(cè)上固定在每個第一襯底的至少一個固定段上。
[0013]通過所述的預(yù)先固定多個分別由至少一個第一襯底和第二襯底組成的襯底堆(stacks)，其中分別有多個襯底分布地布設(shè)在襯底側(cè)上，可以使同時粘合多個襯底堆成為可能。由此固定或預(yù)先固定首選用于將按照本發(fā)明制造的載體襯底運送至尤其單獨設(shè)置的粘合室。
[0014]按照本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式規(guī)定，設(shè)置固定裝置，以便臨時固定每一個襯底或第一襯底臨時固定在襯底側(cè)上。已知臨時固定也通常使用“緊釘(Tacken)，，這一術(shù)語，其中為了臨時固定可以選擇使用聚合物，粘接劑或按照本發(fā)明形成低共熔合金。備選地也可以在兩個拋光的表面之間使用范德瓦爾斯連接。所述連接在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的并且經(jīng)常例如在二氧化硅-表面之間生成和使用。臨時固定尤其是這樣的方式進行:固定很牢固，使得能夠運輸載體襯底以及臨時固定在其上的襯底堆，并且放置在載體襯底上的襯底不會滑動或掉落。
[0015]有利地在放置之前將第一襯底對齊到對齊標記上，其中按照裝置設(shè)置放置裝置(或單獨的放置裝置)用于對齊或放置第一襯底到對齊標記上。通過這種方法可以加速將其它的(分別是第二個，必要時還更多，例如第三個，第四個等)襯底放置在第一襯底上。
[0016]與此相應(yīng)按照本發(fā)明的另一個有利的實施方式規(guī)定，第二襯底，尤其是在按照第一襯底的對齊標記對齊之后被放置和/或，尤其是臨時地固定在第一襯底上。為此按照裝置設(shè)置放置裝置和/或單獨的放置裝置用于尤其按照第一襯底的對齊標記對齊地將多個第二襯底放置在第一襯底上面。通過設(shè)置對齊標記能夠使各襯底彼此順利地和精確地定位，尤其是當設(shè)置固定裝置用于尤其臨時固定每一個放置在第一襯底上的第二襯底時。
[0017]在本發(fā)明的一個特別有利的實施方式中規(guī)定，第二襯底分別同時與第一襯底尤其是永久地粘合，尤其是在構(gòu)造單獨的粘合模塊的粘合室內(nèi)進行。由此將上述的預(yù)固定與耗費時間的粘合步驟斷開，使得高的生產(chǎn)能力成為可能，其中通過設(shè)置僅限于單純的粘合的粘合室也可以同時實現(xiàn)節(jié)能。
[0018]只要描述按照裝置的特征，它們也可以適合作為按照方法的特征公示。
[0019]本發(fā)明的其它優(yōu)勢，特征和細節(jié)從下面的【專利附圖】
【附圖說明】得到。附圖分別以示意圖的形式顯示:
[0020]附圖1示出在第一按照本發(fā)明的方法步驟中載體襯底的俯視圖，
[0021]附圖2示出按照第二按照本發(fā)明的方法步驟和切線A-A具有已放置的第一襯底的載體襯底的俯視圖，
[0022]附圖3示出按照在附圖2中示出的切線A-A的橫截面圖，和
[0023]附圖4示出在將第二襯底放置在第一襯底上之后按照在附圖2中示出的切線A-A的橫截面圖。
[0024]在附圖中本發(fā)明的特征和優(yōu)勢分別用按照本發(fā)明的實施方式的識別的參考標記表示，其中具有相同的或相同作用的功能的元件或特征用相同的參考標記表示。
[0025]按照附圖1在直徑為D1的載體晶片I上，尤其在載體晶片的襯底側(cè)Is上均勻分布地設(shè)置多個對齊標記3。所述對齊標記3是可以由用于將多個第一襯底2放置在襯底側(cè)Is上的放置裝置以這樣的方式探測的:能夠按照對齊標記3分別將第一襯底2放置在載體晶片I上面(見附圖2)。
[0026]第一襯底2具有直徑D2,其尤其小于直徑D1的一半,優(yōu)選小于直SD1的1/3,更加優(yōu)選小于D1的1/4。由此在所示的實施例14中可以將第一襯底2放置在襯底側(cè)Is上面并且臨時地固定。
[0027]在備選的實施方式中載體襯底具有大體上與第一襯底一樣的直徑。尤其是第一襯底的直徑與載體襯底的直徑相差低于50%,優(yōu)選低于25%,有利地低于15%,或最優(yōu)選地低于5%。在這種實施情況中載體襯底的容器是這樣地設(shè)計:所述容器能夠同時接收和固定多個載體襯底。適當?shù)墓潭ㄑb置專業(yè)人士已經(jīng)熟悉。例如可以使用真空固定。全部其它的特征和方法步驟與只有一個唯一的，直徑大于第一襯底的直徑的載體襯底的實施例類似。尤其是在單個載體襯底上面在背向容納裝置的一側(cè)Is上面設(shè)置有一個或多個基準符號用于對第一襯底進行對齊。
[0028]臨時固定分別至少在每個第一襯底2的固定段2a內(nèi)，即至少在尤其是點狀的固定位置上進行。在具有較大固定力的實施方式中實現(xiàn)將每個第一襯底2固定在兩個或三個固定段2a上，其中在只有一個唯一的固定段2a的情況下固定段2a被布設(shè)在每個第一襯底2的中心(見按照附圖2的實施方式)。
[0029]在穿過第一襯底2的橫截面(見附圖3)中每行的第一襯底2與第一襯底2彼此尤其等距分布地布設(shè)在襯底側(cè)Is上面。
[0030]在附圖4所示的方法步驟中第二襯底W尤其分別單個地被放置在第一襯底2上面，其中為了放置在第一襯底2上面設(shè)置了對齊標記5。尤其是每個第一襯底2具有至少兩個對齊標記5，由此不僅能夠?qū)崿F(xiàn)平移地正確對齊第一襯底2和第二襯底2’而且還能夠轉(zhuǎn)動地正確地對齊。
[0031]在將第二襯底2’對齊并放置在第一襯底2上面之后在載體襯底I上面若干分別由第一襯底2和第二襯底2’形成的襯底堆(在所示的實施例14中是襯底堆4)以這樣的方式被預(yù)固定在載體襯底I上:可以將具有襯底堆4的載體襯底I運送至沒有顯示的粘合室，在那里襯底堆4同時被永久地粘合。
[0032]按照本發(fā)明在沒有顯示的實施方式上也可以考慮，在第一襯底2’上面分別再堆疊其它的襯底并對應(yīng)地臨時固定，以便產(chǎn)生具有超過兩個襯底的襯底堆。
[0033]在此按照本發(fā)明在第一襯底2和第二襯底2'的對齊時以及還在其它的尤其小于100 μ m,優(yōu)選小于50 μ m,更加優(yōu)選小于10 μ m和還要優(yōu)選小于2 μ m的襯底的對齊時中對齊精確度是可以實現(xiàn)的。
[0034]在粘合室中粘合期間臨時粘合尤其是自動地通過永久粘合，優(yōu)選通過加載溫度解開。只要使用聚合物和/或粘接劑用于臨時粘合，則所述聚合物和/或粘接劑在粘合時尤其不會留下殘渣地氣化。
[0035]對于預(yù)固定和/或粘合優(yōu)選使用所謂的倒裝貼片機(Flip-Chip-Bonder)。
[0036]在本發(fā)明的有利的實施方式中載體襯底I由具有熱膨脹系數(shù)的材料制成，所述熱膨脹系數(shù)與第一和/或第二襯底2,2，的熱膨脹系數(shù)之差不會大于5%，優(yōu)選它們由相同的材料制成。例如可以使用玻璃晶片或硅晶片作為載體襯底I和/或第一 /第二襯底2,2，。
[0037]附圖標記列表
[0038]I載體襯底
[0039]Is襯底側(cè)
[0040]2第一襯底
[0041]2a固定段
[0042]2’第二襯底
[0043]3 對齊標記
[0044]4 襯底堆
[0045]5對齊標記
[0046]Dl 直徑
[0047]D2 直徑
【權(quán)利要求】
1.用于粘合第一襯底(2)與第二襯底(2’)的裝置，其具有下述特征: -用于容納一個載體襯底(I)或多個載體襯底(I)的容器， -用于將多個第一襯底(2)放置在一個載體襯底(I)或多個載體襯底(I)的背向容器的襯底側(cè)(Is)上的放置裝置以及 -用于將每個第一襯底(2)在襯底側(cè)(Is)上固定在每個第一襯底(2)的至少一個固定段(2a)上的固定裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，在所述裝置中設(shè)置固定裝置以便臨時固定每個第一襯底⑵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，在所述裝置中設(shè)置放置裝置用于對齊或放置第一襯底(2)到對齊標記(3)上。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項或多項所述的裝置，在所述裝置中設(shè)置放置裝置用于尤其按照第一襯底(2)的對齊標記(5)對齊地將多個第二襯底(2’ )放置在第一襯底上面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，在所述裝置中設(shè)置固定裝置用于尤其臨時固定每一個放置在第一襯底(2)上的第二襯底(2’)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其中設(shè)置尤其設(shè)置為單獨的粘合模塊的粘合室來同時地，尤其是永久地粘合第一與第二襯底(2，2’)。
7.用于粘合第一襯底(2)與第二襯底(2’)的方法，其具有下述步驟，尤其是下述流程: -將多個第一襯底(2)放置在在容器上容納的載體襯底(I)的襯底側(cè)(Is)上和-將每個第一襯底(2)在襯底側(cè)(Is)上固定在每個第一襯底(2)的至少一個固定段(2a)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，在所述方法中第一襯底(2)被臨時固定在襯底側(cè)(Is)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，在所述方法中在放置之前按對第一襯底(2)對齊到對齊標記(3)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任一項或多項所述的方法，其中第二襯底(2’)，尤其是在按照第一襯底(2)的對齊標記(5)對齊之后被放置和/或，尤其是臨時地固定在第一襯底(2)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，在所述方法中第二襯底(2’)分別同時與第一襯底(2)尤其是永久地粘合，尤其是在構(gòu)造為單獨的粘合模塊的粘合室內(nèi)進行。
【文檔編號】H01L21/68GK104247000SQ201180076126
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月28日
【發(fā)明者】J·布格拉夫 申請人:Ev集團E·索爾納有限責(zé)任公司