TWI897221B - 接合半導體晶片的方法及接合裝置 - Google Patents

Abstract

描述了一種接合半導體晶片的方法。該方法包括以下步 驟。半導體晶片被設置在接合裝置的卡盤台上。驅動接合裝置的接合頭以從支撐台拾取第一半導體晶片，其中第一半導體晶片具有第一翹曲量。驅動接合頭以將第一半導體晶片移動至位於半導體晶圓的第一接合區域上方的位置。使用變形機構執行變形製程，以使卡盤台和半導體晶圓的第一接合區域變形而具有第一變形量，其中第一變形量對應於第一翹曲量。在保持第一變形量的同時，將第一半導體晶片接合到半導體晶圓的第一接合區域。釋放變形機構對於卡盤台的變形。

Description

接合半導體晶片的方法及接合裝置

本公開實施例是有關一種接合半導體晶片的方法及接合裝置。

近年來，由於各種電子元件(例如電晶體、二極體、電阻器、電容器等)整合度的不斷提高，半導體產業經歷了快速增長。整合度的提高在很大程度上來自於最小特徵尺寸的不斷降低，以允許將更多元件整合到給定區域中。近年來，隨著對小型化、更高速度和更大頻寬以及更低功耗和延遲的需求不斷增長，對更小、更具創意的半導體晶粒的封裝技術的需求也不斷增長。在進步和創新的過程中，半導體元件的形成通常涉及將兩個或更多半導體晶圓接合在一起，或將兩個或更多個半導體晶片接合在半導體晶圓上。

本公開實施例提供一種接合半導體晶片的方法，包括以 下步驟。半導體晶圓被設置在接合裝置的卡盤台上。驅動接合裝置的接合頭以從支撐台拾取第一半導體晶片，其中第一半導體晶片具有第一翹曲量。驅動接合頭以將第一半導體晶片移動至位於半導體晶圓的第一接合區域上方的位置。使用接合裝置的變形機構執行變形製程，以使卡盤台變形並使半導體晶圓的第一接合區域變形而具有第一變形量，其中第一變形量對應於第一翹曲量。在保持半導體晶片的第一變形量的同時將第一半導體晶片接合至半導體晶圓的第一接合區域。釋放變形機構對於卡盤台的變形。

本公開實施例另提供一種接合半導體晶片的方法，包括以下步驟。將半導體晶圓放置在卡盤台上，其中半導體晶圓包括用於第一半導體晶片的第一接合區域。測量第一半導體晶片的第一翹曲量以確定第一半導體晶片的主要接合位置。對卡盤台和半導體晶圓進行變形製程，其中在變形製程之後，半導體晶圓的第一接合區域中的晶圓接合位置向第一半導體晶片的主要接合位置突出。透過將第一半導體晶片的主要接合位置接合到半導體晶圓的第一接合區域中的晶片接合位置，來將第一半導體晶片接合到半導體晶圓。

本公開實施例另提供一種接合裝置，包括卡盤台、門形框架、接合頭以及變形機構。卡盤台用以支撐半導體晶圓。門形框架設置在卡盤台上。接合頭可移動地安裝在門形框架上，其中所述接合頭用以從支撐台拾取半導體晶片，並且用於將半導體晶 片移向卡盤台以接合到半導體晶圓。變形機構位於卡盤台下方，其中，當半導體晶片接合至半導體晶圓時，變形機構被配置為用以將卡盤台與半導體晶圓一起變形。

102:半導體晶圓

102A:接合區域

102A-1:第一接合區域

102A-2:第二接合區域

102DX:第一變形量

202:半導體晶片

202A:接合表面

202B:背面

202C:邊界

202DX:最大高度差

202-1:第一半導體晶片

202-2:第二半導體晶片

402:銷結構

402A:第一銷結構

402B:第二銷結構

404:真空吸引管

CE1:導電元件

CT1:導電端子

DV:接合裝置

D10:門形框架

D20:引導件

D30:接合頭

D40:卡盤台

D40-BS:背面

D45:變形機構

D50:支撐台

MB1:主要接合位置

WB1:晶圓接合位置

V0、V1、V2、V3、V4:真空吸力

參照附圖閱讀以下詳細說明，會最好地理解本公開的各個方面。應注意，根據本行業中的標準慣例，各種特徵並非按比例繪製。事實上，為使論述清晰起見，可任意增大或減小各種特徵的臨界尺寸。

圖1至圖17B是根據本揭露的一些示例性實施例的接合半導體晶片的方法中的各個階段的示意性剖面圖和俯視圖。

圖18A至圖18B是根據本揭露的一些示例性實施例的接合半導體晶片的方法中的各個階段的示意性剖面圖。

以下公開內容提供用於實施所提供主題的不同特徵的許多不同的實施例或實例。下文闡述元件及佈置的具體實例以簡化本公開。當然，這些僅是實例且不旨在進行限制。舉例來說，在以下說明中，在第一特徵之上或在第一特徵上形成第二特徵可包括其中第二特徵與第一特徵被形成為直接接觸的實施例，且還可包括其中在第二特徵與第一特徵之間可形成附加特徵、進而使得所述第二特徵與所述第一特徵可能不直接接觸的實施例。另外，本公 開可在各種實例中重複使用元件符號及/或字母。此種重複使用是出於簡單及清晰的目的，且自身並不指示所論述的各種實施例及/或配置之間的關係。

此外，為易於說明，本文中可能使用例如“在......下面(beneath)”、“在......下方(below)”、“下部的(lower)”、“在......上方(above)”、“上部的(upper)”等空間相對性用語來闡述圖中所示出的一個元件或特徵與另一(其他)元件或特徵的關係。除圖中所繪示的取向以外，所述空間相對性用語還旨在囊括器件在使用或操作中的不同取向。裝置可具有其他取向(旋轉90度或處於其他取向)，且本文中所使用的空間相對性闡述語可同樣相應地進行解釋。

在將半導體晶片接合到半導體晶圓的過程中，由於頂部晶粒(晶片)的局部翹曲，可能會出現界面凸起缺陷(interface bulge defect)。隨著晶圓上晶片(chip-on-wafer；CoW)焊盤尺寸/間距的減小，頂部晶片的局部翹曲將導致更大的膨脹而引起的覆蓋偏移，這將導致晶片接合的失配，從而導致在晶圓接受測試(wafer acceptance testing；WAT)中的疑慮。在本揭露的一些實施例中，為了防止頂部晶粒翹曲引起的界面凸起缺陷，是使底部晶圓變形以補償頂部晶粒的翹曲。

圖1至圖17B是根據本揭露的一些示例性實施例的接合半導體晶片的方法中的各個階段的示意性剖面圖和俯視圖。本揭 露的接合半導體晶片的方法例如是將半導體晶片接合在半導體晶圓上的方法、或晶圓上晶片(CoW)的接合方法。參考圖1，在一些實施例中，接合裝置DV是用於將半導體晶片202(或半導體晶粒)接合到半導體晶圓102上。

如圖1所示，接合裝置DV具備門形框架(gantry frame)D10、引導件(guide piece)D20、接合頭D30、卡盤台D40、變形機構D45以及支撐台D50。引導件D20和接合頭D30是可移動地安裝在門形框架D10上。接合頭D30的動作可以由驅動單元(例如，馬達、控制器和處理器等；未示出)來進行控制。舉例來說，門形框架D10的驅動單元被配置為將接合頭D30驅動至卡盤台D40和支撐台D50之間的位置。在一些實施例中，是控制接合頭D30來向下移動並從支撐台D50拾取半導體晶片202，並將半導體晶片202移向卡盤台D40。

卡盤台D40用於支撐半導體晶圓102。舉例來說，卡盤台D40可以包括用於固定位於其上方的半導體晶圓102的夾具(未示出)或其他固定機構。在一些實施例中，卡盤台D40包括用於調整卡盤台D40的x位置、y位置、z位置及/或角度位置的驅動單元(例如，馬達、控制器和處理器等；未示出)。在某些實施例中，卡盤台D40是可變形卡盤台，並且可以由任何可變形材料或柔性材料所製成。舉例來說，卡盤台D40可以包括柔性有機材料、聚合物材料等。在一些實施例中，卡盤台D40透過接合裝置DV 內的變形機構D45而變形。在某些實施例中，變形機構D45被配置為使卡盤台D40連同位於其上的半導體晶圓102一起變形。

參考圖1，在本揭露的接合半導體晶片的方法中，首先是將半導體晶圓102設置在接合裝置DV的卡盤台D40上，同時將半導體晶片202設置在支撐台D50上。在一些實施例中，半導體晶圓102包括形成於其中的主動元件、被動元件、重分佈層、一個或多個導電元件和介電層。如圖2進一步所示，從半導體晶圓102的俯視圖來看，半導體晶圓102包括多個接合區域102A，其中接合區域102A是半導體晶圓102上的用於接合至半導體晶片202的區域。

在將半導體晶片202接合到半導體晶圓102之前，是測量每一個半導體晶片202的翹曲量以確定半導體晶片202的主要接合位置。舉例來說，圖3A至圖3F示出了不同類型翹曲的半導體晶片202，以及如何確定半導體晶片202中的主要接合位置MB1的方式。如圖3A至圖3F所示，半導體晶片202具有接合表面202A、與接合表面202A相反的背面202B，以及連接接合表面202A與背面202B的邊界202C。

在圖3A至圖3C所示的實施例中，半導體晶片202具有微笑型翹曲(smile warpage)，其中，接合表面202A在接合時會沿著遠離半導體晶圓102的方向向外彎曲。在一些實施例中，是將半導體晶片202的接合表面202A上的相對於半導體晶片202的 邊界202C具有最大高度差202DX的位置確定為半導體晶片202的主要接合位置MB1。舉例來說，半導體晶片202的接合表面202A處的最大高度差202DX是從半導體晶片202的中心區域向邊界202C測量的高度差。在一些實施例中，半導體晶片202的接合表面202A處的最大高度差202DX也是對應於半導體晶片202的翹曲量。如圖3A至圖3C進一步所示，半導體晶片202的主要接合位置MB1沒有特別限制，但可以位於半導體晶片202的中心區域(圖3A)，或者可以向半導體晶片202的左側(見圖3B)或右側(見圖3C)位置傾斜。

在圖3D至圖3F所示的實施例中，半導體晶片202具有哭泣型翹曲，其中，接合表面202A在接合時會在面向半導體晶圓102的方向上向內彎曲。在一些實施例中，是將半導體晶片202的接合表面202A上的相對於半導體晶片202的邊界202C具有最大高度差202DX的位置確定為半導體晶片202的翹曲量。如圖3D至圖3F所示，具有最大高度差202DX的位置不受特別限制，但可以是位於半導體晶片202的中心區域(圖3D)，或者可以向半導體晶片202的左側(見圖3E)或右側(圖3F)的位置傾斜。此外，在示例性實施例中，由於半導體晶片202具有哭泣型翹曲，因此，半導體晶片202的接合表面202A處的邊緣部分是被確定為半導體晶片202的主要接合位置MB1。

參考圖4，在測量第一半導體晶片202-1(從半導體晶片 202)的第一翹曲量以確定第一半導體晶片202-1的主要接合位置MB1之後，是使用接合裝置DV進行拾取製程和放置/接合製程執行第一半導體晶片202-1的接合。舉例來說，在一些實施例中，接合裝置DV的接合頭D30被驅動至位於支撐台D50上方的位置，以從支撐台D50拾取第一半導體晶片202-1。第一半導體晶片202-1可以具有與圖3A至圖3F的實施例中的任一者中所示的最大高度差202DX相對應的第一翹曲量。

隨後，參考圖5A和圖5B，驅動接合頭D30以將第一半導體晶片202-1移至位於半導體晶圓102的第一接合區域102A-1上方的位置。半導體晶圓102上的第一接合區域102A-1的位置沒有特別限制，並且可以基於接合要求進行適當調整。接著，如圖5A所示，並且從圖5B所示的半導體晶圓102的俯視圖來看，可以執行用於將第一半導體晶片202-1接合到半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的接合製程。應理解的是，雖然僅示出了一個接合頭D30作為範例，但是實際上可以在引導件D20上安裝多於一個的接合頭D30。舉例來說，多個接合頭D30可以輪流的執行拾取和放置過程，並且，每一個接合頭D30可以獨立於其他接合頭D30的動作而被控制。

在將第一半導體晶片202-1接合到半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的接合製程中，是利用接合裝置DV的變形機構D45進行變形製程，以使卡盤台D40以及半導體晶圓102的第 一接合區域102A-1一起變形。根據第一半導體晶片202-1是具有微笑型翹曲或是具有哭泣翹曲，可以利用變形機構D45來進行不同的變形製程。將參考圖6A至圖15描述不同的變形製程和結合製程。

圖6A至圖6C是根據本揭露的一些實施例的將半導體晶片接合到半導體晶圓的方法中的各個階段的示意性剖面圖。參考圖6A，在一些實施例中，第一半導體晶片202-1具有與圖3A所描述的對應的第一翹曲量(最大高度差202DX)的微笑型翹曲。此外，第一半導體晶片202-1包括位於第一半導體晶片202-1的接合表面202A上的多個導電端子CT1，用於接合至位於半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的表面上的導電元件CE1。在一些實施例中，所述接合包括金屬到金屬接合技術、介電質到介電質接合技術或其組合。在一些實施例中，在將第一半導體晶片202-1接合到半導體晶圓102之前，是使用變形機構D45來執行卡盤台D40和半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的變形製程。在示例性實施例中，變形機構D45包括銷結構402，所述銷結構402具有當被推向卡盤台D40的背面D40-BS上時，使卡盤台D40與半導體晶圓102一起變形的結構強度。

舉例來說，參考圖6B，是將銷結構402推向卡盤台D40的背面D40-BS上，使得半導體晶圓102的晶圓接合位置WB1朝向第一半導體晶片202-1的主要接合位置MB1突出。換句話說， 是透過推壓銷結構402的壓力來使得半導體晶圓102的第一接合區域102A-1中的晶圓接合位置WB1產生突出。在示例性實施例中，由於第一半導體晶片202-1具有微笑型翹曲，因此，是使半導體晶圓102的第一接合區域102A-1變形而具有哭泣型翹曲。

在一些實施例中，是使用銷結構402來執行變形製程，使得半導體晶圓102的第一接合區域102A-1變形而具有第一變形量102DX。在示例性實施例中，半導體晶圓102的第一變形量102DX是對應於第一半導體晶片202-1的第一翹曲量(最大高度差202DX)。舉例來說，在一個實施例中，如果第一半導體晶片202-1的第一翹曲量(最大高度差202DX)為50μm，則第一變形量102DX被設定為大約50μm以補償第一半導體晶片202-1的翹曲。在一些實施例中，第一變形量102DX是透過調整推壓力或調整銷結構402的高度來控制的。

此外，在所示的實施例中，雖然示出了將銷結構402按壓到半導體晶圓102的第一接合區域102A-1中的中心區域上以產生突出的晶圓接合位置WB1，但應注意的是，銷結構402的按壓可以根據第一半導體晶片202-1的主要接合位置MB1而改變。舉例來說，若是主要接合位置MB1如圖3B或圖3C所示的是向左側或右側的位置傾斜，則可推壓銷結構402來使得晶圓接合位置WB1也是同樣的向左側或右側位置傾斜。

參考圖6C，在一些實施例中，將第一半導體晶片202-1 接合到半導體晶圓102的第一接合區域102A-1是透過對準並接合第一半導體晶片202-1的主要接合位置MB1與半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的晶圓接合位置WB1來實現的。在一些實施例中，將第一半導體晶片202-1接合到半導體晶圓102還包括將第一半導體晶片202-1的主接合位置MB1中的導電端子CT1對準並接合到位於半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的晶圓接合位置WB1中的導電元件CE1。在一些實施例中，執行第一半導體晶片202-1到半導體晶圓102的接合時，是同時保持半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的第一變形量102DX。在某些實施例中，在釋放變形機構之後D45(銷結構402縮回)，可實現第一半導體晶片202-1與半導體晶圓102的接合。在示例性實施例中，由於半導體晶圓102的第一接合區域102A-1是在接合至第一半導體晶片202-1的期間進行變形，因此，晶粒翹曲會得到補償，並且解決了晶粒接合失配的問題。

圖7A和圖7B是根據本揭露的一些替代實施例的將第一半導體晶片接合到半導體晶圓的方法中的一個階段的示意性剖面圖。圖7A和圖7B所示的方法與圖6A至圖6C所示的方法類似。因此，相同的元件符號將用於表示相同或相似的部分，並且於此將不再重複贅述。在前述實施例中，雖然僅示出了一個銷結構402作為變形機構D45，但值得注意的是，銷結構402的數量並不限於此。舉例來說，參考圖7A，在一個實施例中，變形機構D45包括 多個銷結構402，用於推壓卡盤台D40的背面D40-BS的中心區域以使半導體晶圓102的第一接合區域102A-1變形而具有第一變形量102DX。參考圖7B，在另一實施例中，變形機構D45包括多個銷結構(402A、402B)，用於推壓卡盤台D40的背面D40-BS的各個區域以使得半導體晶圓102的第一接合區域102A-1變形而具有第一變形量102DX。舉例來說，在圖7B中，銷結構包括第一銷結構402A和第二銷結構402B，其中第一銷結構402A具有比第二銷結構402B更高的高度。從上述實施例可知，銷結構402的數量及高度並無特別限制，只要能夠使半導體晶圓102的第一接合區域102A-1變形而具有第一變形量102DX即可。

圖8A至圖8C是根據本揭露的一些其他實施例的將半導體晶片接合到半導體晶圓的方法中的各個階段的示意性剖面圖。圖8A至圖8C所示的方法與圖6A至圖6C所示的方法類似。因此，相同的元件符號將用於表示相同或相似的部分，並且於此將不再重複贅述。參考圖8A，在一些實施例中，第一半導體晶片202-1具有與圖3D中所描述的相對應的第一翹曲量(最大高度差202DX)的哭泣型翹曲。在一些實施例中，在將第一半導體晶片202-1接合到半導體晶圓102之前，是使用變形機構D45來執行卡盤台D40和半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的變形製程。在示例性實施例中，變形機構D45包括多個銷結構402，其具有當被推向卡盤台D40的背面D40-BS上時，使卡盤台D40連同 半導體晶圓102一起變形的結構強度。

舉例來說，參考圖8B，是將銷結構402推到卡盤台D40的背面D40-BS上，使得位於半導體晶圓102的邊緣部分的晶圓接合位置WB1朝向第一半導體晶片202-1的主要接合位置MB1突出。換句話說，半導體晶圓102的第一接合區域102A-1中的晶圓接合位置WB1的突出是透過推壓銷結構402的壓力而產生的。在示例性實施例中，由於第一半導體晶片202-1具有哭泣型翹曲，因此，是使半導體晶圓102的第一接合區域102A-1變形而具有微笑型翹曲。在一些實施例中，是使用銷結構402來執行變形製程，使得半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的邊緣部分變形而具有第一變形量102DX。在示例性實施例中，半導體晶圓102的第一變形量102DX是對應於第一半導體晶片202-1的第一翹曲量(最大高度差202DX)。

參考圖8C，在一些實施例中，將第一半導體晶片202-1接合至半導體晶圓102的第一接合區域102A-1可以透過對準並接合第一半導體晶片202-1的邊緣部分處的主要接合位置MB1與半導體晶圓102的第一接合區域102A-1中的晶圓接合位置WB1來實現。在一些實施例中，將第一半導體晶片202-1接合到半導體晶圓102還包括將第一半導體晶片202-1的主要接合位置MB1中的導電端子CT1對準並接合至半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的晶片接合位置WB1中的導電元件CE1。在示例性實施 例中，由於半導體晶圓102的第一接合區域102A-1在接合至第一半導體晶片202-1的期間進行變形，因此，晶粒翹曲得到補償，並且解決了晶粒接合失配的問題。

圖9A和圖9B是根據本揭露的一些替代實施例的將第一半導體晶片接合到半導體晶圓的方法中的一個階段的示意性剖面圖。圖9A和圖9B所示的方法與圖8A至圖8C所示的方法類似。因此，相同的元件符號將用於表示相同或相似的部分，並且於此將不再重複贅述。在圖8A至圖8C所示的實施例中，銷結構402可以佈置成圍繞半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的邊緣部分的單一環。然而，本揭露不限於此。舉例來說，參考圖9A，變形機構D45包括佈置成兩個環形並圍繞第一接合區域102A-1的邊緣部分的多個銷結構402。舉例來說，佈置在第一環中的銷結構402和佈置在第二環中的銷結構402可以具有基本上相同的高度。

此外，參考圖9B，在一些替代實施例中，變形機構D45包括多個銷結構(402A、402B)，用於推壓卡盤台D40的背面D40-BS的各個區域以使半導體晶圓102的第一接合區域102A-1變形而具有第一變形量102DX。舉例來說，圖9B中的銷結構包括第一銷結構402A和第二銷結構402B，其中第一銷結構402A具有比第二銷結構402B更高的高度。此外，第一銷結構402A排列成兩個環形來環繞第一接合區域102A-1的邊緣部分，而第二銷結構402B則排列成位於第一接合區域102A-1的中心部分與邊緣部分 之間的一個環形。

圖10A至圖10C是根據本揭露的一些其他實施例的將半導體晶片接合到半導體晶圓的方法中的各個階段的示意性剖面圖。圖10A至圖10C所示的方法與圖6A至圖6C所示的方法類似。因此，相同的元件符號將用於表示相同或相似的部分，並且於此將不再重複贅述。參考圖10A，在一些實施例中，第一半導體晶片202-1具有與圖3A所描述的相對應的第一翹曲量(最大高度差202DX)的微笑型翹曲。在一些實施例中，在將第一半導體晶片202-1接合到半導體晶圓102之前，是使用變形機構D45來執行卡盤台D40和半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的變形製程。在示例性實施例中，變形機構D45包括多個真空吸引管404。舉例來說，真空吸引管404被配置為向卡盤台D40的背面D40-BS提供真空吸力，以使得半導體晶圓102的第一接合區域102A-1變形而具有第一變形量102DX。

參考圖10B，當執行變形製程時，真空吸引管404從卡盤台D40的背面D40-BS向半導體晶圓102的第一接合區域102A-1提供真空吸力，使得所施加的真空吸力從第一接合區域102A-1中的晶圓接合位置WB1向第一接合區域102A-1中的晶圓接合位置WB1以外的位置增加。舉例來說，施加在晶圓接合位置WB1或晶圓接合位置WB1附近的真空吸力為V0，而施加在第一接合區域102A-1的邊緣部分附近的真空吸力為V1。在示例性實施例中， 真空吸力V0用於表示真空被關閉，或是表示向指定區域提供最小真空吸力。此外，真空吸力V1表示比V0還要強的真空吸力，其中真空吸力V1適合用於使卡盤台D40連同半導體晶圓102的第一接合區域102A-1一起變形為哭泣型翹曲。

參考圖10C，在一些實施例中，將第一半導體晶片202-1接合至半導體晶圓102的第一接合區域102A-1是透過對準並接合第一半導體晶片202-1的主要接合位置MB1以及半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的晶圓接合位置WB1來實現的。換句話說，將第一半導體晶片202-1接合到半導體晶圓102還包括將第一半導體晶片202-1的主要接合位置MB1中的導電端子CT1對準並接合到半導體晶圓102的第一接合區域102A-1中的晶圓接合位置WB1中的導電元件CE1。在一些實施例中，將第一半導體晶片202-1接合至半導體晶圓102時，是同時使用真空吸引管404維持半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的第一變形量102DX。在某些實施例中，在釋放變形機構D45之後(真空吸引管404的閉合)，可實現第一半導體晶片202-1與半導體晶圓102的接合。在示例性實施例中，由於半導體晶圓102的第一接合區域102A-1在接合至第一半導體晶片202-1的期間進行變形，因此，晶粒翹曲得到補償，並且解決了晶粒接合失配的問題。

圖11是根據本揭露的一些替代實施例的將第一半導體晶片接合到半導體晶圓的方法中的一個階段的示意性剖面圖。圖11 所示的方法與圖10A至圖10C所示的方法類似。因此，相同的元件符號將用於表示相同或相似的部分，並且於此將不再重複贅述。如圖10C所示，是透過使用真空吸引管404向第一接合區域102A-1的邊緣部分提供相同的真空吸力V1，使半導體晶圓102的第一接合區域102A-1變形。然而，本揭露內容不限於此，其中，半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的變形也可以透過提供不同的真空吸力(varied vacuum force)來執行。

舉例來說，參考圖11，在一些實施例中，是透過使用真空吸引管404向第一接合區域102A-1的背面D40-BS提供不同的真空吸力(V0至V4)來執行第一接合區域102A-1的變形製程，以使得所施加的真空吸力從第一接合區域102A-1中的晶圓接合位置WB1向第一接合區域102A-1中的晶圓接合位置WB1以外的位置增大。在示例性實施例中，施加到晶圓接合位置WB1的真空吸力為V0，而所施加的真空吸力將從位於中心區域的晶圓接合位置WB1到第一接合區域102A-1的邊緣部分，從V0增大到V4。在示例性實施例中，真空吸力V1大於真空吸力V0，真空吸力V2大於真空吸力V1，真空吸力V3大於真空吸力V2，真空吸力V4大於真空吸力V3。在所示的實施例中，由於半導體晶圓102的第一接合區域102A-1在接合至第一半導體晶片202-1的期間進行變形，因此，晶粒翹曲得到補償，並且解決了晶粒接合失配的問題。

圖12A至圖12C是根據本揭露的一些其他實施例的將半 導體晶片接合到半導體晶圓的方法中的各個階段的示意性剖面圖。圖12A至圖12C所示的方法與圖10A至圖10C所示的方法類似。因此，相同的元件符號將用於表示相同或相似的部分，並且於此將不再重複贅述。參考圖12A，在一些實施例中，第一半導體晶片202-1具有與圖3D中所描述的相對應的第一翹曲量(最大高度差202DX)的晶體翹曲。在一些實施例中，在將第一半導體晶片202-1接合到半導體晶圓102之前，使用變形機構D45來執行卡盤台D40和半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的變形製程。在示例性實施例中，變形機構D45包括多個真空吸引管404。例如，真空吸引管404被配置為向卡盤台D40的背面D40-BS提供真空吸力以使第一接合變形。半導體晶圓102的區域102A-1變形了第一變形量102DX。

參考圖12B，執行變形製程時，真空吸引管404是從卡盤台D40的背面D40-BS向半導體晶圓102的第一接合區域102A-1提供真空吸力，並使所施加的真空吸力從第一接合區域102A-1的邊緣部分的晶圓接合位置WB1向第一接合區域102A-1中的晶圓接合位置WB1以外的位置而增加。舉例來說，施加在第一接合區域102A-1中的邊緣部分的晶圓接合位置WB1的真空吸力是V0，而施加到第一接合區域102A-1的中心區域的真空吸力是V1。在示例性實施例中，真空吸力V0用於表示真空被關閉，或是表示向指定區域提供最小真空吸力。此外，真空吸力V1表示比V0強的 真空吸力，其中，真空吸力V1適合用於使卡盤台D40與半導體晶圓102的第一接合區域102A-1一起變形為微笑型翹曲。

參考圖12C，在一些實施例中，將第一半導體晶片202-1接合至半導體晶圓102的第一接合區域102A-1是透過對準並接合第一半導體晶片202-1的主要接合位置MB1以及半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的晶圓接合位置WB1來實現的。換句話說，將第一半導體晶片202-1接合到半導體晶圓102還包括將第一半導體晶片202-1的主要接合位置MB1中的導電端子CT1對準並接合到半導體晶圓102的第一接合區域102A-1中的晶圓接合位置WB1中的導電元件CE1。在一些實施例中，將第一半導體晶片202-1接合至半導體晶圓102時，是同時使用真空吸引管404維持半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的第一變形量102DX。在某些實施例中，在釋放變形機構D45之後(真空吸引管404的閉合)，可實現第一半導體晶片202-1與半導體晶圓102的接合。在示例性實施例中，由於半導體晶圓102的第一接合區域102A-1在接合至第一半導體晶片202-1的期間進行變形，因此，晶粒翹曲得到補償，並且解決了晶粒接合失配的問題。

圖13是根據本揭露的一些替代實施例的將第一半導體晶片接合到半導體晶圓的方法中的一個階段的示意性剖面圖。圖13所示的方法與圖12A至圖12C所示的方法類似。因此，相同的元件符號將用於表示相同或相似的部分，並且於此將不再重複贅述。 如圖12C所示，是透過使用真空吸引管404向第一接合區域102A-1的中心區域提供相同的真空吸力V1，來使半導體晶圓102的第一接合區域102A-1變形。然而，本揭露內容不限於此，其中，半導體晶圓102的第一接合區域102A-1的微笑型翹曲的變形也可以透過提供不同的真空吸力來執行。

參考圖13，在一些實施例中，是透過使用真空吸引管404向卡盤台D40的背面D40-BS提供不同的真空吸力(V0至V3)來執行第一接合區域102A-1的變形製程，以使得所施加的真空吸力從第一接合區域102A-1的邊緣部分處的晶圓接合位置WB1向第一接合區域102A-1中的晶圓接合位置WB1以外的位置增大。舉例來說，在示例性實施例中，施加到第一接合區域102A-1的邊緣部分處的晶圓接合位置WB1的真空吸力為V0，而所施加的真空吸力將從晶圓接合位置WB1的邊緣部分至第一接合區域102A-1的中心區域，會從V0增大到V3。在示例性實施例中，真空吸力V1大於真空吸力V0，真空吸力V2大於真空吸力V1，真空吸力V3大於真空吸力V2。此外，由於半導體晶圓102的第一接合區域102A-1是在接合至第一半導體晶片202-1的期間進行變形，因此，晶粒翹曲會得到補償，並且解決了晶粒接合失配的問題。

圖14是根據本揭露的一些替代實施例的將第一半導體晶片接合到半導體晶圓的方法中的一個階段的示意性剖面圖。圖14所示的方法與圖7B所示的方法類似。因此，相同的元件符號將用 於表示相同或相似的部分，並且於此將不再重複贅述。在前述實施例中，是利用具有銷結構402或是具有真空吸引管404的變形機構D45來使半導體晶圓102的第一接合區域102A-1變形為哭泣型翹曲。然而，本揭露不限於此。舉例來說，如圖14所示，變形機構D45同時包括銷結構402和真空吸引管404兩者。在一些實施例中，在變形製程中，一個或多個銷結構402被推壓到卡盤台D40的背面D40-BS上，並且真空吸引管404也向卡盤台D40的背面D40-BS提供真空吸力V1，從而使半導體晶圓102的第一接合區域102A-1變形而具有第一變形量102DX。舉例來說，在示例性實施例中，銷結構402被推壓到第一接合區域102A-1的中心區域上，同時真空吸力Vl被施加到第一接合區域102A-1的邊緣部分，以使得半導體晶圓102的第一接合區域102A-1變形，而形成哭泣型翹曲。在示例性實施例中，由於半導體晶圓102的第一接合區域102A-1是在接合至第一半導體晶片202-1的期間進行變形，因此，晶粒翹曲會得到補償，並且解決了晶粒接合失配的問題。

圖15是根據本揭露的一些替代實施例的將第一半導體晶片接合到半導體晶圓的方法中的一個階段的示意性剖面圖。圖15所示的方法與圖8C所示的方法類似。因此，相同的元件符號將用於表示相同或相似的部分，並且於此將不再重複贅述。在前述實施例中，是利用具有銷結構402或具有真空吸引管404的變形機構D45來使半導體晶圓102的第一接合區域102A-1變形為微笑型翹 曲。然而，本揭露不限於此。舉例來說，如圖15所示，變形機構D45同時包括銷結構402和真空吸引管404兩者。在一些實施例中，在變形製程中，銷結構402被推壓到卡盤台D40的背面D40-BS上，並且真空吸引管404也向卡盤台D40的背面D40-BS提供真空吸力V1，從而使半導體晶圓102的第一接合區域102A-1變形而具有第一變形量102DX。舉例來說，在示例性實施例中，銷結構402被推壓到第一接合區域102A-1的邊緣部分上，同時真空吸力Vl被施加到第一接合區域102A-1的中心區域上，以使得半導體晶圓102的第一接合區域102A-1變形，而形成微笑型翹曲。在示例性實施例中，由於半導體晶圓102的第一接合區域102A-1是在接合至第一半導體晶片202-1的期間進行變形，因此，晶粒翹曲會得到補償，並且解決了晶粒接合失配的問題。

在應用了如圖6A至圖15所示的不同變形製程和接合製程之後，在圖16所示的後續步驟中，第一半導體晶片202-1會接合至半導體晶圓102並從接合頭D30釋放，同時，會釋放變形機構D45對於卡盤台D40的變形。

參考圖17A和圖17B，在一些實施例中，在將第一半導體晶片202-1接合到半導體晶圓102的第一接合區域102A-1之後，還可以用類似的方式將第二半導體晶片202-2接合到半導體晶圓102的第二接合區域102A-2。舉例來說，在一些實施例中，接合裝置DV的接合頭D30被驅動至位於支撐台D50上方的位置， 以從支撐台D50拾取第二半導體晶片202-2。第二半導體晶片202-2可以具有與圖3A至圖3F的任一實施例中所示的最大高度差202DX相對應的第二翹曲量。

接著，是驅動接合頭D30以將第二半導體晶片202-2移動到位於半導體晶圓102的第二接合區域102A-2上方的位置。進而，可以執行用於接合第二半導體晶片202-2到半導體晶圓102的第二接合區域102A-2的接合製程。在一些實施例中，在接合製程之前，是使用接合裝置DV的變形機構D45來執行第二變形製程，以使卡盤台D40變形，並且使半導體晶圓102的第二接合區域102A-2變形而具有第二變形量，其中第二變形量對應於第二翹曲量(最大高度差202DX)。

在示例性實施例中，根據第二半導體晶片202-2的翹曲類型，是使用圖6A至圖15所示的任何變形製程和接合製程來使半導體晶圓102的第二接合區域102A-2變形並與第二半導體晶片202-2接合。換句話說，在變形製程之後，半導體晶圓102的第二接合區域102A-2中的第二晶圓接合位置會朝向第二半導體晶片202-2的第二主要接合位置突出。進而，透過將第二半導體晶片202-2的第二主要接合位置接合到半導體晶圓102的第二接合區域102A-2中的第二晶圓接合位置，能夠使第二半導體晶片202-2接合到半導體晶圓102的第二接合區域102A-2。將各種半導體晶片202接合到半導體晶圓102上的方式可以使用類似於上述第一 半導體晶片202-1和第二半導體晶片202-2的接合方式來完成。

圖18A至圖18B是根據本揭露的一些示例性實施例的接合半導體晶片的方法中的各個階段的示意性剖面圖。圖18A至圖18B所示的方法與圖1至圖17B所示的方法類似，因此相同的原件符號用於表示相同或相似的部分，並且於此將不再重覆贅述。在前述實施例中，半導體晶片202與半導體晶圓102的接合是透過使用一個接合頭D30將半導體晶片202逐一接合至半導體晶圓102上來進行的。然而，本揭露不限於此，其中，接合裝置DV實際上可以包含多個接合頭D30。

舉例來說，參考圖18A和圖18B，接合裝置DV包括安裝在引導件D20上的兩個接合頭D30。在示例性實施例中，兩個接合頭D30被驅動到位於支撐台D50上方的位置，以從支撐台D50拾取第一半導體晶片202-1和第二半導體晶片202-2。第一半導體晶片202-1和第二半導體晶片202-2可以具有與圖3A至圖3F的任一個實施例中所示的最大高度差202DX相對應的翹曲量。

在示例性實施例中，根據第一半導體晶片202-1和第二半導體晶片202-2的翹曲類型，是使用圖6A至圖15所示的任何變形製程和接合製程來使半導體晶圓102的第一接合區域102A-1以及第二接合區域102A-2變形並與第一半導體晶片202-1以及第二半導體晶片202-2接合。換句話說，半導體晶圓102的第一接合區域102A-1和第二接合區域102A-2可以基於第一半導體晶片 202-1和第二半導體晶片202-2的翹曲，而以相同的方式或是以不同的方式進行變形。舉例來說，在一個實施例中，第一半導體晶片202-1具有微笑型翹曲，而第二半導體晶片202-2具有哭泣型翹曲。在該實施例中，第一接合區域102A-1是變形為具有哭泣型翹曲，以補償第一半導體晶片202-1的微笑型翹曲，而半導體晶圓102的第二接合區域102A-2是變形為微笑型翹曲以補償第二半導體晶片202-2的哭泣型翹曲。在使半導體晶圓102的第一接合區域102A-1和第二接合區域102A-2變形之後，可以同時使第一半導體晶片202-1和第二半導體晶片202-2分別接合到第一接合區域102A-1和第二接合區域102A-2。在示例性實施例中，雖然是同時驅動兩個接合頭D30以將第一半導體晶片202-1和第二半導體晶片202-2拾取並放置到半導體晶圓102上，但是需注意的是，接合頭D30也可以分次被單獨驅動，並被驅動以將第一半導體晶片202-1和第二半導體晶片202-2分別接合至半導體晶圓102上的各個不同區域上。

根據上述實施例，在接合半導體晶片的方法中，由於在將半導體晶片接合到半導體晶圓的過程中，半導體晶圓的接合區域發生變形，因此補償了半導體晶片(晶粒)的翹曲，並且減少了晶粒接合的失配。問題已解決。因此，焊盤中由膨脹引起的重疊偏移將被最小化，從而減少晶圓接受測試(WAT)中的擔憂。

根據本揭露的一些實施例，描述了一種接合半導體晶片 的方法。該方法包括以下步驟。半導體晶圓被設置在接合裝置的卡盤台上。驅動接合裝置的接合頭以從支撐台拾取第一半導體晶片，其中第一半導體晶片具有第一翹曲量。驅動接合頭以將第一半導體晶片移動至位於半導體晶圓的第一接合區域上方的位置。使用接合裝置的變形機構執行變形製程，以使卡盤台變形並使半導體晶圓的第一接合區域變形而具有第一變形量，其中第一變形量對應於第一翹曲量。在保持半導體晶片的第一變形量的同時將第一半導體晶片接合至半導體晶圓的第一接合區域。釋放變形機構對於卡盤台的變形。

在一些實施例中，第一半導體晶片具有第一翹曲量的哭泣型翹曲，且第一半導體晶片的邊緣部分為第一半導體晶片的主要接合位置，且在進行變形製程時，是將銷結構推向卡盤台的背面，使得位於半導體晶圓的第一接合區域的邊緣部分的晶圓接合位置朝向主要接合位置突出，以及，將第一半導體晶片接合到半導體晶圓的第一接合區域包括將第一半導體晶片的主要接合位置對準並接合到半導體晶圓的晶圓接合位置。在一些實施例中，將第一半導體晶片接合至半導體晶圓的第一接合區域後，所述方法還包括：驅動接合裝置的接合頭以從支撐台拾取第二半導體晶片，其中第二半導體晶片具有第二翹曲量；驅動接合頭以將第二半導體晶片移動至位於半導體晶圓的第二接合區域之上的位置；使用接合裝置的變形機構來執行第二變形製程，以使卡盤台變形，並使半導 體晶圓的第二接合區域變形而具有第二變形量，其中第二變形量對應於第二翹曲量；將第二半導體晶片接合至半導體晶圓的第二接合區域，同時保持半導體晶圓的第二變形量；以及釋放變形機構對於卡盤台的變形。

根據本揭露的一些其他實施例，描述了一種接合半導體晶片的方法。該方法包括以下步驟。將半導體晶圓放置在卡盤台上，其中半導體晶圓包括用於第一半導體晶片的第一接合區域。測量第一半導體晶片的第一翹曲量以確定第一半導體晶片的主要接合位置。對卡盤台和半導體晶圓進行變形製程，其中在變形製程之後，半導體晶圓的第一接合區域中的晶圓接合位置向第一半導體晶片的主要接合位置突出。透過將第一半導體晶片的主要接合位置接合到半導體晶圓的第一接合區域中的晶片接合位置，來將第一半導體晶片接合到半導體晶圓。

在一些實施例中，所述半導體晶圓的第一接合區域中的晶圓接合位置的突出量對應於第一半導體晶片的第一翹曲量。在一些實施例中，第一半導體晶片具有第一翹曲量的微笑型翹曲，且變形製程還包括將銷結構按壓於半導體晶圓的第一接合區的中心區域上，以產生朝向第一半導體晶片的主要接合位置突出的晶圓接合位置。在一些實施例中，將第一半導體晶片接合到半導體晶圓包括將第一半導體晶片的主要接合位置中的導電端子接合到半導體晶圓的第一接合區域中的晶圓接合位置中的導電元件。

根據本揭露的另一個實施例，描述了一種晶圓上晶片(CoW)接合方法。該方法包括以下步驟。提供具有微笑型翹曲或哭泣型翹曲的第一半導體晶片。對半導體晶圓進行變形製程，其中，當第一半導體晶片具有微笑型翹曲時，半導體晶圓的第一接合區域變形而具有哭泣型翹曲，並且當第一半導體晶片具有哭泣型翹曲時，第一接合區域變形而具有微笑型翹曲。將第一半導體晶片接合到半導體晶圓的第一接合區域。

根據本揭露的一些其他實施例，描述了一種接合裝置，包括卡盤台、門形框架、接合頭以及變形機構。卡盤台用以支撐半導體晶圓。門形框架設置在卡盤台上。接合頭可移動地安裝在門形框架上，其中所述接合頭用以從支撐台拾取半導體晶片，並且用於將半導體晶片移向卡盤台以接合到半導體晶圓。變形機構位於卡盤台下方，其中，當半導體晶片接合至半導體晶圓時，變形機構被配置為用以將卡盤台與半導體晶圓一起變形。

在一些實施例中，變形機構包括至少一個銷結構，其被配置成用以推壓卡盤台的背面以使卡盤台與半導體晶圓一起變形。在一些實施例中，所述至少一個銷結構包括第一銷結構和第二銷結構，並且第一銷結構和第二銷結構被配置為在卡盤台與半導體晶圓一起變形期間具有不同的高度。在一些實施例中，變形機構包括多個真空吸引管，用於向卡盤台的背面提供真空吸力，以使卡盤台與半導體晶圓一起變形。在一些實施例中，多個真空吸引管被配 置為用以對卡盤台的背面上的不同區域施加不同的真空吸力。在一些實施例中，卡盤台為可變形卡盤台，其包括柔性有機材料或聚合物材料。

前述概述了幾個實施例的特徵，使得本領域技術人員可以更好地理解本揭露的各方面。本領域技術人員應理解，他們可以輕鬆地使用本公開作為設計或修改其他製程和結構的基礎，以實現與這裡介紹的實施例相同的目的及/或實現相同的優點。本領域技術人員也應該認識到，這樣的等同構造並不脫離本揭露的精神和範圍，並且他們可以在不脫離本揭露的精神和範圍的情況下做出各種變化、替換和改變。

102A-1:第一接合區域

202-1:第一半導體晶片

402:銷結構

CE1:導電元件

CT1:導電端子

D40:卡盤台

D45:變形機構

MB1:主要接合位置

WB1:晶圓接合位置

Claims (10)

1. 一種接合半導體晶片的方法，包括：將半導體晶圓放置在接合裝置的卡盤台上；驅動所述接合裝置的接合頭以從支撐台上拾取第一半導體晶片，其中所述第一半導體晶片具有第一翹曲量；驅動所述接合頭以將所述第一半導體晶片移動至位於所述半導體晶圓的第一接合區域之上的位置；使用所述接合裝置的變形機構來執行變形製程，以使所述卡盤台變形，並使所述半導體晶圓的所述第一接合區域變形而具有第一變形量，其中所述第一變形量對應於所述第一翹曲量；將所述第一半導體晶片接合至所述半導體晶圓的所述第一接合區域，同時保持所述半導體晶圓的所述第一變形量；以及釋放所述變形機構對於所述卡盤台的變形。
2. 如請求項1所述的方法，其中所述變形機構包括銷結構，並且所述變形製程包括將所述銷結構推向所述卡盤台的背面上，以使所述半導體晶圓變形而具有所述第一變形量。
3. 如請求項2所述的方法，其中，所述第一半導體晶片具有所述第一翹曲量的微笑型翹曲，並且所述第一半導體晶片的接合表面上相對於所述第一半導體晶片的邊界具有最大高度差的位置是所述第一半導體晶片的主要接合位置，在進行所述變形製程時，是將所述銷結構推向所述卡盤台的背面，使得所述半導體晶圓的晶圓接合位置向所述主要接合位置突出，以及 將所述第一半導體晶片接合到所述半導體晶圓的所述第一接合區域包括將所述第一半導體晶片的所述主要接合位置對準並接合到所述半導體晶圓的所述晶圓接合位置。
4. 如請求項1所述的方法，其中，所述變形機構包括多個真空吸引管，並且所述變形製程包括從所述多個真空吸引管向所述卡盤台的背面提供真空吸力，以使所述半導體晶圓變形而具有所述第一變形量。
5. 如請求項4所述的方法，其中，所述第一半導體晶片具有所述第一翹曲量的微笑型翹曲，並且所述第一半導體晶片的接合表面上相對於所述第一半導體晶片的邊界具有最大高度差的位置是所述第一半導體晶片的主要接合位置，並且當進行所述變形製程時，所述多個真空吸引管是從所述卡盤台的所述背面向所述半導體晶圓的所述第一接合區域提供所述真空吸力，並使施加的所述真空吸力從所述第一接合區域中的所述晶圓接合位置到所述第一接合區域中的晶圓接合位置以外的位置增加，以及將所述第一半導體晶片接合到所述半導體晶圓的所述第一接合區域包括將所述第一半導體晶片的所述主要接合位置對準並接合到所述半導體晶圓的所述晶圓接合位置。
6. 一種接合半導體晶片的方法，包括：將半導體晶圓放置在卡盤台上，其中所述半導體晶圓包括用於與第一半導體晶片接合的第一接合區域； 測量所述第一半導體晶片的第一翹曲量以確定所述第一半導體晶片的主要接合位置；對所述卡盤台和所述半導體晶圓進行變形製程，其中在所述變形製程之後，所述半導體晶圓的所述第一接合區域中的晶圓接合位置向所述第一半導體晶片的所述主要接合位置突出；以及透過將所述第一半導體晶片的所述主要接合位置接合到所述半導體晶圓的所述第一接合區域中的所述晶圓接合位置來將所述第一半導體晶片接合到所述半導體晶圓。
7. 如請求項6所述的方法，其中，所述變形製程包括將銷結構推壓在所述卡盤台的背面上，使得透過推壓所述銷結構的壓力來使得所述半導體晶圓的所述第一接合區域中的所述晶圓接合位置產生突出。
8. 如請求項6所述的方法，其中，所述變形製程包括利用多個真空吸引管向所述卡盤台的背面提供不同的真空吸力，使得施加的所述真空吸力從所述第一接合區域中的所述晶圓接合位置到所述第一接合區域中的所述晶圓接合位置以外的位置增加。
9. 如請求項6所述的方法，其中所述半導體晶圓包括用於與第二半導體晶片接合的第二接合區域，且所述方法更包括：測量所述第二半導體晶片的第二翹曲量以確定所述第二半導體晶片的第二主要接合位置； 對所述卡盤台和所述半導體晶圓進行所述變形製程，其中在所述變形製程之後，所述半導體晶圓的所述第一接合區域中的所述晶圓接合位置向所述第一半導體晶片的所述主要接合位置突出，並且，所述半導體晶圓的所述第二接合區域中的第二晶圓接合位置向所述第二半導體晶片的所述第二主要接合位置突出；以及將所述第一半導體晶片接合至所述半導體晶圓的所述第一接合區域，並且同時將所述第二半導體晶片接合至所述半導體晶圓的所述第二接合區域。
10. 一種接合裝置，包括：卡盤台，用以支撐半導體晶圓；門形框架，設置在所述卡盤台上；接合頭，可移動地安裝在所述門形框架上，其中所述接合頭用以從支撐台拾取半導體晶片，並且用於將所述半導體晶片移向所述卡盤台以接合到所述半導體晶圓；以及變形機構，位於所述卡盤台下方，其中，當所述半導體晶片接合至所述半導體晶圓時，所述變形機構被配置為用以將所述卡盤台與所述半導體晶圓一起變形。