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CN118805249A - 焊合系统以及在焊合系统上提供还原气体的方法 - Google Patents

焊合系统以及在焊合系统上提供还原气体的方法 Download PDF

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CN118805249A
CN118805249A CN202380024582.4A CN202380024582A CN118805249A CN 118805249 A CN118805249 A CN 118805249A CN 202380024582 A CN202380024582 A CN 202380024582A CN 118805249 A CN118805249 A CN 118805249A
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CN
China
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reducing gas
substrate
welding
soldering
gas conduit
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Application number
CN202380024582.4A
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A·A·巴吉瓦
T·J·小科洛西莫
M·B·瓦塞尔曼
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Kulicke and Soffa Industries Inc
Original Assignee
Kulicke and Soffa Industries Inc
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Abstract

提供一种焊合系统。焊合系统包含：(a)焊头组件，其配置为用于运送焊合工具，焊合工具用于将半导体元件焊合到基板；以及(b)还原气体导管，其用于将还原气体从(i)还原气体源运送到(ii)焊合系统的焊合区域。还原气体配置为在焊合区域处将半导体元件焊合到基板的期间使用。还原气体导管包含催化剂，其用于在还原气体到达焊合区域之前在还原气体中产生过量还原物质。

Description

焊合系统以及在焊合系统上提供还原气体的方法
相关申请的交叉引用
本申请主张于2022年4月8日提交的美国临时申请第63/328,771号的优先权，该美国临时申请的内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及焊合(键合)系统和工艺，且更具体来说，涉及改进的焊合系统以及在焊合系统上提供还原气体的工艺。
背景技术
传统的半导体封装通常涉及裸晶贴装工艺和引线焊合工艺。先进的半导体封装技术(例如，倒装芯片焊合、热压焊合等)在行业中持续受到关注。例如，在热压焊合(即TCB)中，热量和/或压力(以及有时为超声波能量)用于在(i)半导体元件上的导电结构和(ii)基板上的导电结构之间形成多个互连。
在特定倒装芯片焊合或热压焊合的应用中，半导体元件和/或基板的导电结构可以包括铜结构(例如铜柱)或受氧化和/或其他污染的其他材料。在此类应用中，期望提供适合焊合的环境。通常，可以借由在焊合区域使用还原气体来提供这种环境，以减少将要焊合的半导体元件的导电结构或基板的潜在氧化和/或污染。
因此，希望提供改进的焊合系统，以及在焊合系统上提供还原气体的方法。
发明内容
根据一示例性实施例，本发明提供一种焊合系统。焊合系统包含：(a)焊头组件，其配置为用于运送焊合工具，焊合工具用于将半导体元件焊合到基板；以及(b)还原气体导管，其用于将还原气体从(i)还原气体源运送到(ii)焊合系统的焊合区域。还原气体配置为在焊合区域处将半导体元件焊合到基板的期间使用。还原气体导管包含催化剂，其用于在还原气体到达焊合区域之前在还原气体中产生过量还原物质。
根据本发明的另一示例性实施例，提供另一种焊合系统。焊合系统包含：(a)焊头组件，其配置为用于运送焊合工具，焊合工具用于将半导体元件焊合到基板；以及(b)还原气体导管，其用于将还原气体从(i)还原气体源运送到(ii)焊合系统的焊合区域。还原气体配置为在焊合区域处将半导体元件焊合到基板的期间使用。还原气体导管包含贵金属结构，所述贵金属结构以以下至少其中之一设置：(a)还原气体导管内的网状配置；(b)还原气体导管内的穿孔块配置；以及(c)覆盖还原气体导管的内表面的配置。
根据本发明的另一示例性实施例，提供另一种焊合系统。焊合系统包含：(a)焊头组件，其配置为用于运送焊合工具，焊合工具用于将半导体元件焊合到基板；以及(b)还原气体导管，其用于将还原气体从(i)还原气体源运送到(ii)焊合系统的焊合区域。还原气体配置为在焊合区域处将半导体元件焊合到基板的期间使用。还原气体导管包含催化剂，所述催化剂以以下至少其中之一设置：(a)还原气体导管内的网状配置；(b)还原气体导管内的穿孔块配置；以及(c)覆盖还原气体导管的内表面的配置。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种在焊合系统上提供还原气体的方法。所述方法包括以下步骤：(a)设置焊合工具，其用于将半导体元件焊合到基板；(b)在还原气体导管中运送还原气体，所述还原气体导管在(i)还原气体源与(ii)焊合系统的焊合区域之间延伸，其中，还原气体配置为在焊合区域处将半导体元件焊合到基板的期间使用；以及(c)当还原气体在还原气体导管中运送时，使用催化剂在还原气体中产生过量还原物质。
根据本发明的另一示例性实施例，提供另一种在焊合系统上提供还原气体的方法。所述方法包括以下步骤：(a)设置焊合工具，其用于将半导体元件焊合到基板；(b)在还原气体导管中运送还原气体，所述还原气体导管在(i)还原气体源与(ii)焊合系统的焊合区域之间延伸，其中，还原气体配置为在焊合区域处将半导体元件焊合到基板的期间使用；以及(c)当还原气体在还原气体导管中运送时，使用贵金属结构在还原气体中产生过量还原物质，贵金属结构以以下至少其中之一设置：(i)还原气体导管内的网状配置；(ii)还原气体导管内的穿孔块配置；以及(iii)覆盖还原气体导管的内表面的配置。
根据本发明的另一示例性实施例，提供另一种在焊合系统上提供还原气体的方法。所述方法包括以下步骤：(a)设置焊合工具，其用于将半导体元件焊合到基板；(b)在还原气体导管中运送还原气体，所述还原气体导管在(i)还原气体源与(ii)焊合系统的焊合区域之间延伸，其中，还原气体配置为在焊合区域处将半导体元件焊合到基板的期间使用；以及(c)当还原气体在还原气体导管中运送时，使用催化剂在还原气体中产生过量还原物质，催化剂以以下至少其中之一设置：(i)还原气体导管内的网状配置；(ii)还原气体导管内的穿孔块配置；以及(iii)覆盖还原气体导管的内表面的配置。
本发明的方法也可以体现为设备(例如，作为焊线机的智能的一部分)，或者体现为在电脑可读载体上的电脑程序指令(例如，包含与焊线机相关使用的焊线程序的电脑可读载体)。
附图说明
配合附图阅读，能最佳地理解本发明的下文详细描述。需要强调的是，根据惯例，附图的各个特征并未按照比例显示。相反地，为清楚起见，各个特征的尺寸被任意扩大或缩小。图式包含以下附图：
图1至图4是显示根据本发明的各个示例性实施例的配置为向焊合区域提供还原气体的焊合系统的方框侧视图；
图5A至图5B和图6A至图6B是显示根据本发明的各个示例性实施例的配置为向焊合区域和基板氧化物还原室提供还原气体的焊合系统的方框侧视图；
图7A至图7B是根据本发明的各个示例性实施例的还原气体导管的一部份剖面侧视图，其显示催化剂区域；
图7C至图7E是沿着图7A的线AA截取的剖面图，显示根据本发明的各个示例性实施例的示例性催化剂配置；
图8是根据本发明示例性实施例的蜿蜒配置的还原气体导管的一部分的剖面侧视图，其显示催化剂区域；以及
图9至图11是根据本发明的各个示例性实施例的在焊合系统上提供还原气体的方法的各个流程图。
具体实施方式
根据本发明的示例性方面，还原气体(例如，甲酸蒸气)有助于将来自于半导体元件的导电结构以及来自于半导体材料所要焊合至的基板的导电结构的氧化物进行还原。这种导电结构的示例包含导电垫、导电引线、导电迹线和导电柱。导电结构中的材料的示例包含铜、焊料、银锡、铟基焊料等。
通过产生中间体的金属甲酸盐物质，以及通过随后热分解为金属和其他气态物质，来自导电结构的氧化物可以使用还原气体被还原。在焊料与焊料、焊料与金属和金属与金属互连的焊合(例如，热压焊合)期间，这种工艺通常需要高温(例如，200℃至300℃)以还原氧化物。
根据本发明的特定示例性实施例，可以降低用于将来自导电结构的表面的氧化物进行还原的高温需求。例如，示例性方法利用还原气体(例如，甲酸蒸气)与诸如贵金属(例如，铂、钯、金等)的催化剂的反应。此外，这种反应可以在升高的温度(例如，100℃至200℃)下发生。因此，由于催化转化，在还原气体中产生了过量还原物质(excess reducingspecies)(例如，H+离子)。过量还原物质有助于进一步还原来自目标表面(例如，来自半导体元件的导电结构的表面和/或半导体元件将焊合至的基板的表面)的氧化物。这些过量(额外的)还原物质的存在进一步降低了焊合工艺(例如，将半导体元件焊合到基板)期间的温度需求。
根据本发明的示例性焊合系统可以包含以下其中一个或多个：还原气体导管，其用于运送还原气体；加热器(例如，直列式(inline)加热器)，其用于加热还原气体导管的至少一部分(例如，还原气体导管的催化剂区域)；催化剂(例如贵金属结构，诸如网、穿孔块、或如镀层或涂层的覆盖物等)，其设置在还原气体导管中。催化剂的温度可以例如使用闭合回路控制来调整。
美国专利第10,861,820号(其标题为“METHODS OF BONDING SEMICONDUCTORELEMENTS TO A SUBSTRATE,INCLUDING USE OF A REDUCING GAS,AND RELATED BONDINGMACHINES”)、美国专利第11,205,633号(其标题为“METHODS OF BONDING SEMICONDUCTORELEMENTS TO SUBSTRATES,AND RELATED BONDING SYSTEMS”)、以及美国专利申请公布第2021/0265303号(其标题为“METHODS OF BONDING SEMICONDUCTOR ELEMENTS TOSUBSTRATE,AND RELATED BONDING SYSTEMS”)中的每一件，涉及使用还原气体的焊合系统，并且本发明引用上述全文且并入本发明。
如本文所用，术语“半导体元件”意旨为指代包含(或配置为在后续步骤中包含)半导体芯片或裸晶的任何结构。示例性半导体元件包含：裸露半导体晶粒、基板(例如，引线框、PCB、载体、半导体芯片、半导体晶圆、BGA基板、半导体元件等等)上的半导体裸晶、封装半导体装置、倒装芯片半导体装置、嵌入基板中的裸晶、半导体裸晶的堆叠，等等。此外，半导体元件可以包含元件，其配置为被焊合至或以其他方式包含在半导体封装中(例如，要在堆叠裸晶配置中焊合的间隔物、基板，等等)。
如本文所用，术语“基板”意旨指代半导体元件可以焊合至的任何结构。示例性基板例如包含：引线框、PCB、载体、模块、半导体芯片、半导体晶圆、BGA基板、另一半导体元件，等等。
如本文所用，术语“催化剂”意旨指代用于在还原气体中产生过量还原物质的结构，例如，在加热的还原气体导管中。这种催化剂可以是由(或包含)钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、铱(Ir)、铂(Pt)和金(Au)形成的贵金属结构。此外，根据具体应用，催化剂可以由(或包含)镍、铜、银或其他合适的材料形成。
如本文所用，术语“催化剂区域”指的是包含催化剂的还原气体导管的一部分(其为容纳还原气体的任何类型的管、管道或结构)。催化剂区域可根据应用的需要沿着还原气体导管的长度的任何部分延伸。
如本领域技术人员所理解的，还原气体(例如，甲酸蒸气)包含还原物质(reducingspecies)。通过与催化剂的反应(例如，用热)，在还原气体中产生额外的还原物质(也称为过量还原物质)。H+离子是此类额外还原物质的示例。
现在参见附图，图1显示焊合系统100(例如，倒装芯片焊合机、热压焊合机等)。焊合系统100包含支撑结构102，其用于在焊合操作期间支撑基板104(其中基板104包含多个导电结构104a)。支撑结构102可以包含用于特定应用的任何适合的结构。在所示实施例中，支撑结构102包含顶板102a(配置为直接支撑基板104)、卡盘(chuck)102c和设置于顶板与卡盘之间的加热器102b。
焊合系统100还包含焊头组件106，其可以配置为沿着(以及绕着)焊合系统100的多个轴线(诸如，例如x轴、y轴、z轴、θ轴(旋转轴)等)移动。焊头组件106包含和/或运送加热器108和焊合工具110。在特定焊合机(例如热压焊合机)中，其可能需要加热焊合工具110。虽然图1显示用于加热焊合工具110(用于加热包含多个导电结构112a的半导体元件112)的独立的加热器108，应当理解为，加热器108和焊合工具110可以整合为单一元件(例如，加热的焊合工具)。
结合焊合操作，使用焊合工具110将半导体元件112焊合到基板104。在焊合操作期间，导电结构112a之中对应一些焊合(例如，使用热、力、超声波能量等)到导电结构104a中的相应的导电结构。在图1中，导电结构112a包含焊接材料112a1，其在每个导电结构112a的接触部分(例如，配置为接触基板104的导电结构104a的部分)。
在特定焊合应用中(例如，热压焊合、倒装芯片焊合等)，希望提供适合焊合的环境。通常，可以借由在焊合区域使用还原气体来提供这种环境，以还原半导体元件的或者所述半导体元件将要焊合至的基板的导电结构的潜在氧化物。
在图1中，焊头组件106运送焊头歧管114，所述焊头歧管用于根据给定应用中的所需而接收和分配流体(例如，气体、蒸气、液体等)。虽然焊头歧管114以剖面图显示，但实际的焊头歧管114围绕焊合工具110(例如，焊头歧管114以同轴配置围绕焊合工具110)。当然，焊头歧管114可以具有与图1所示不同的配置。此外，应理解为，焊头歧管114的某些细节为了简化而省略。
焊头歧管114包含具有不同功能的三个通道114a、114b、114c。外部的通道114a从保护气体供应源(图中未显示)接收保护气体(例如，氮气)。从焊头歧管114的外部的通道114a提供保护气体128，以保护焊合区域122免受外部环境影响。内部的通道114c经由还原气体导管120接收还原气体130(例如，其中还原气体130可以是饱和蒸气，例如甲酸蒸气，还原气体包含过量还原物质等)，并向焊合区域122提供还原气体130(例如，其中焊合区域122是半导体元件112焊合到基板104的位置)。
还原气体130由还原气体源118提供(经由还原气体导管120)。例如，还原气体源118可以是起泡器型系统，其包含诸如甲酸、乙酸的酸性流体或者另一种酸性流体(其中，起泡器型系统可以是焊合系统100的一部分)。在另一个示例中，还原气体源118可以是容器(例如加压容器，例如罐)，或用于将还原气体130引导至焊合系统100的另一个源。
还原气体导管120配置为将还原气体130从还原气体源118运送到焊合系统100的焊合区域122，其中，还原气体130配置为在焊合区域122将半导体元件112焊合到基板104期间使用。在图1所示的实施例中，还原气体导管120配置为向焊头组件106和/或焊头歧管114提供还原气体130。还原气体导管120包含催化剂(例如，其中催化剂由至少一种贵金属(例如铂、钯、金等)形成或包含所述至少一种贵金属)，其用于在还原气体130到达焊合区域122之前在还原气体130中产生过量还原物质(例如H+离子)。催化剂可以以多种不同配置设置(例如，以图7C的网状配置120b1、以图7D的穿孔块配置120b2、在图7E的还原气体导管的内表面上等)。还原气体130通过还原气体导管120的催化剂区域120a(即，催化剂所在的位置)运送，从而与催化剂发生化学反应而产生过量还原物质。加热器(例如，直列式加热器)可以与还原气体导管120结合使用，并且更具体来说，与催化剂区域120a结合使用(例如，参见图7A至图7B和图8)。
在还原气体130分布在焊合区域122中之后，还原气体130接触(基板104的)导电结构104a和(半导体元件112的)导电结构112a其中每一个的表面。然后，导电结构104a/112a的表面可以包含反应产物(例如，其中，由于(i)导电结构104a/112a上的表面氧化物与(ii)还原气体130而提供反应产物(并且如果需要，可以由加热器108供热并经由与导电结构112a的接触传递到导电结构104a)。此反应产物期望使用真空从焊合区域122移除，所述真空通过焊头歧管114的中心通道114b经由出口管116提供。
现在参见图2，其显示焊合系统200。焊合系统200在许多方面类似于焊合系统100，其中相似的元件具有相同的元件标号或以“2”而不是以“1”开头的标号(除非另有明确说明)。焊合系统200包含支撑结构202，其用于支撑基板104。支撑结构202包含顶板202a(配置为直接支撑基板104)、卡盘202c和设置于顶板与卡盘之间的加热器202b。
焊合系统200也包含焊头组件106，其可以配置为沿着(以及绕着)焊合系统200的多个轴线(诸如，例如x轴、y轴、z轴、θ轴(旋转轴)等)移动。焊头组件106包含和/或运送加热器108和焊合工具110。焊合工具110显示为运送半导体元件112(包含多个导电结构112a，导电结构112a包含焊接材料112a1)。焊头组件106显示为运送板件107，所述板件用于部分地容纳保护气体128和还原气体130之中至少一种。
与被焊头组件106运送的焊头歧管114(如图1中)相反，图2显示被支撑结构202运送和/或与其整合的歧管214。歧管214配置为根据给定应用中的所需而接收和分配流体(例如，气体、蒸气等)。虽然歧管214以剖面图显示，但实际的歧管214至少部分地围绕基板104。当然，歧管214可以具有与图2所示不同的配置。此外，应理解为，歧管214的某些细节为了简化而省略(例如，与还原气体导管120的互连细节、用于在歧管214内分配还原气体130的结构细节、用于在歧管214内分配保护气体128的结构细节、用于通过歧管214的中心通道214b抽真空的结构细节等)。
歧管214包含具有不同功能的三个通道214a、214b、214c。外部的通道214a从保护气体供应源(例如，氮气罐、气体供应等)接收保护气体128(例如，氮气)。从歧管214的外部的通道214a提供保护气体128，以保护焊合区域222免受外部环境影响。内部的通道214c经由还原气体导管120接收还原气体130，并且结合焊合操作将还原气体130提供至焊合区域222。还原气体130由还原气体源118提供并由还原气体导管120运送。
还原气体导管120配置为将还原气体130从还原气体源118运送到焊合系统200的焊合区域222，其中，还原气体130配置为在焊合区域222将半导体元件112焊合到基板104期间使用。在图2所示的实施例中，还原气体导管120配置为向支撑结构202(例如经由歧管214)提供还原气体130。还原气体导管120包含催化剂(例如，其中催化剂由至少一种贵金属(例如铂、钯、金等)形成或包含所述至少一种贵金属)，其用于在还原气体130到达焊合区域222之前在还原气体130中产生过量还原物质(例如H+离子)。催化剂可以以多种不同配置设置(例如，以图7C的网状配置120b1、以图7D的穿孔块配置120b2、在图7E的还原气体导管的内表面上等)。还原气体130通过还原气体导管120的催化剂区域120a(即，催化剂所在的位置)运送，从而与催化剂发生化学反应而产生过量还原物质。加热器(例如，直列式加热器)可以与还原气体导管120结合使用，并且更具体来说，与催化剂区域120a结合使用(例如，参见图7A至图7B和图8)。
在还原气体130分布在半导体元件112和基板104的区域中之后，还原气体130接触导电结构104a和导电结构112a之中每一个的表面。导电结构104a/112a的表面然后可以包含反应产物(例如，其中反应产物由于以下原因而提供：(i)导电结构104a/112a上的表面氧化物，和(ii)来自还原气体130的还原气体，(并且如果需要，可以由加热器108供热)。此反应产物期望使用真空从焊合区域(即，半导体元件112的导电结构112a焊合到基板104的对应导电结构104a所在之处的区域)移除，所述真空通过歧管214的中心通道214b经由出口管216提供。
现在参见图3，其显示焊合系统300。焊合系统300在许多方面类似于图1的焊合系统100，其中相似的元件具有相同的元件标号或以“3”而不是以“1”开头的标号(除非另有明确说明)。焊合系统300包含：基板源300a(例如晶圆装卸器或其他来源)，用于在支撑结构300a1上提供基板104(例如晶圆、印刷电路板等等)；以及处理系统300b。基板104配置为传送到处理系统300b(例如，包含内部环境室320，包含隧道部302)。隧道部302包含基板防氧化室302b和焊合位置302c(其为基板防氧化室302b的一部分)。处理系统300b中也包含还原气体输送系统308(包含焊头歧管114，如本文所述)。在处理系统300b内(有时称为主要机器隔间)，内部环境室320可包含至少一部分的基板防氧化室302b和还原气体输送系统308。
焊合系统300也包含焊头组件106，其包含和/或运送加热器108和焊合工具110。结合图1描述示例性焊头组件106的细节。图3也显示主排放部304，其通过管道304a和管道114b1从处理系统300b或内部环境室320抽取废气(例如，气体，诸如还原气体蒸气)(其中管道114b1直接或间接耦接到图1中描述的中心通道114b)。焊头组件106运送焊头歧管114，其用于根据给定应用中的所需而接收和分配流体(例如，气体、蒸气等)。焊头歧管114经由还原气体导管120从还原气体源118接收还原气体130。
在图3所示的示例中，隧道部302包含入口门302a1(其关闭开口302a1a)。基板传送系统(其可以是材料搬运系统的一部分，包括支撑结构102)用于将基板104通过入口门302a1传送到基板防氧化室302b。基板防氧化室302b包含惰性环境306(例如，通过氮气供应，为了简化图中未显示)。材料搬运系统用于将基板防氧化室302b内的基板104移动到焊合位置302c。在焊合位置302c处时，还原气体130由还原气体输送系统308提供。还原气体130由还原气体源118提供并由还原气体导管120运送。
还原气体导管120配置为将还原气体130从还原气体源118运送到焊合系统300的焊合区域(例如，包含焊合位置302c)，其中，还原气体130配置为在焊合区域处将半导体元件112焊合到基板104期间使用。在图3所示的实施例中，还原气体导管120配置为向焊头组件106和/或焊头歧管114提供还原气体130。还原气体导管120包含催化剂(例如，其中催化剂由至少一种贵金属(例如铂、钯、金等)形成或包含所述至少一种贵金属)，其用于在还原气体130到达焊合区域之前在还原气体130中产生过量还原物质(例如H+离子)。催化剂可以以多种不同配置设置(例如，以图7C的网状配置120b1、以图7D的穿孔块配置120b2、在图7E的还原气体导管的内表面上等)。还原气体130通过还原气体导管120的催化剂区域120a(即，催化剂所在的位置)运送，从而与催化剂发生化学反应而产生过量还原物质。加热器(例如，直列式加热器)可以与还原气体导管120结合使用，并且更具体来说，与催化剂区域120a结合使用(例如，参见图7A至图7B和图8)。
结合焊合操作，使用焊合工具110将半导体元件112(其由焊头组件106运送通过开口302e进入隧道部302)焊合到基板104。在焊合操作期间，半导体元件112的导电结构中对应的一些焊合(例如，使用热、力、超声波能量等)到基板104的导电结构中的相应的导电结构。焊头歧管114在半导体元件112和基板104的区域中提供还原气体130(例如，还原气体可以是饱和蒸气气体，例如甲酸蒸气)结合焊合操作(在所示示例中，还原气体130能够通过开口302e进入隧道部302)。在还原气体130分布在半导体元件112和基板104的区域中之后，还原气体130接触半导体元件112和基板104的导电结构之中每一个的表面。
现在参见图4，其显示焊合系统400。焊合系统400在许多方面类似于图2的焊合系统200和图3的焊合系统300，其中相似的元件具有相同的元件标号或以“4”而不是以“1”、“2”、“3”开头的标号(除非另有明确说明)。焊合系统400本质上是焊合系统300，但具有图2的歧管214(和相关结构)代替图1的焊头歧管114(和相关结构)。
焊合系统400包含：基板源400a(例如晶圆装卸器或其他来源)，用于在支撑结构400a1上提供基板104(例如晶圆、印刷电路板等等)；以及处理系统400b。基板104配置为传送到处理系统400b(例如，包含内部环境室420，包含隧道部402)。隧道部402包含基板防氧化室402b和焊合位置402c(其为基板防氧化室402b的一部分)。在处理系统400b内(有时称为主要机器隔间)，内部环境室420可包含至少一部分的基板防氧化室402b和还原气体输送系统408。焊合系统400也包含焊头组件106，其包含和/或运送加热器108和焊合工具110。结合焊合操作，半导体元件112(其由焊合工具110运送)延伸通过开口402e)而焊合到基板104。
在图4所示的示例中，隧道部402包含入口门402a1(其关闭开口402a1a)。基板传送系统(其可以是材料搬运系统的一部分，包括支撑结构102)用于将基板104通过入口门402a1传送到基板防氧化室402b。基板防氧化室402b包含惰性环境406(例如，通过氮气供应，为了简化图中未显示)。材料搬运系统用于将基板防氧化室402b内的基板104移动到焊合位置402c。
焊合系统400包含主排放部404，其通过管道404a和管道404b抽吸废气(例如，诸如还原气体蒸气的气体)。处理系统400b类似处理系统300b，除了处理系统400b包含还原气体输送系统408(包含歧管214)以代替还原气体输送系统308(包含焊头歧管114)。歧管214设置为根据给定应用中的所需而接收和分配流体(例如，气体、蒸气等)。歧管214经由还原气体导管120从还原气体源118接收还原气体130。
还原气体导管120配置为将还原气体130从还原气体源118运送到焊合系统400的焊合区域(例如，包含焊合位置402c)，其中，还原气体130配置为在焊合区域处将半导体元件112焊合到基板104期间使用。在图4所示的实施例中，还原气体导管120配置为向支撑结构102(例如经由还原气体输送系统408的歧管214)提供还原气体130。还原气体导管120包含催化剂(例如，其中催化剂由至少一种贵金属(例如铂、钯、金等)形成或包含所述至少一种贵金属)，其用于在还原气体130到达焊合区域之前在还原气体130中产生过量还原物质(例如H+离子)。催化剂可以以多种不同配置设置(例如，以图7C的网状配置120b1、以图7D的穿孔块配置120b2、在图7E的还原气体导管的内表面上等)。还原气体130通过还原气体导管120的催化剂区域120a(即，催化剂所在的位置)运送，从而与催化剂发生化学反应而产生过量还原物质。加热器(例如，直列式加热器)可以与还原气体导管120结合使用，并且更具体来说，与催化剂区域120a结合使用(例如，参见图7A至图7B和图8)。
现在参见图5A，其显示焊合系统500。焊合系统500包含：基板源500a(例如晶圆装卸器或其他来源)，用于在支撑结构500a1上提供基板104(例如晶圆、印刷电路板等等)；以及处理系统500b。基板104配置为传送到处理系统500b(例如，包含隧道部502)。隧道部502包含：基板氧化物还原室502a；基板防氧化室502b；以及焊合位置502c(其为基板防氧化室502b的一部分)。处理系统500b中也包含还原气体输送系统508(包含焊头歧管114，如本文所述)。
在图5A所示的示例中，至少一部分的基板氧化物还原室502a与基板防氧化室502b具有共同边界。使用入口门502a1(其关闭开口502a1a)和出口门502a2(其关闭开口502a2a)来关闭基板氧化物还原室502a。另一个还原气体输送系统502d向基板氧化物还原室502a提供还原气体130(例如，甲酸蒸气)。在图5A所示的示例中，还原气体输送系统508和还原气体输送系统502d从还原气体源118接收还原气体。
在基板氧化物还原室502a中处理之后(例如，从基板104的导电结构中去除氧化物)，基板传送系统(其可以是包含支撑结构102的材料搬运系统的一部分)用于将基板104通过出口门502a2传送到基板防氧化室502b。基板防氧化室502b包含惰性环境506(例如，通过氮气供应，为了简化图中未显示)。材料搬运系统(例如，包含支撑结构102)用于将基板防氧化室502b内的基板104移动到焊合位置502c。在焊合位置502c处时，还原气体130由还原气体输送系统508提供。
焊合系统500也包含焊头组件106，其包含和/或运送加热器108和焊合工具110(关于焊头组件106的更详细描述，参见图1)。图5A也显示主排放部504，其通过管道504a和管道114b1抽吸废气(例如，诸如还原气体蒸气的气体)(其中管道114b1直接或间接耦接到图1中描述的中心通道114b)。焊头组件106运送焊头歧管114，其用于根据给定应用中的所需而接收和分配流体(例如，气体、蒸气等)。
还原气体导管120配置用于将还原气体130从还原气体源118运送到(i)还原气体输送系统508(和/或焊头歧管114)以及(ii)还原气体输送系统502d。因此，还原气体导管120经由还原气体输送系统508将还原气体130从还原气体源118运送到焊合区域(例如，包含焊合位置502c)。还原气体130配置为在将半导体元件112焊合(例如，热压焊合、倒装芯片焊合等)到基板104期间使用。在图5A(和图5B)所示的实施例中，还原气体导管120也配置为经由还原气体输送系统502d将还原气体130运送到基板氧化物还原室502a。基板氧化物还原室502a配置为在将半导体元件112焊合到基板104之前接收基板104。
还原气体导管120包含催化剂(例如，其中催化剂由至少一种贵金属(例如铂、钯、金等)形成或包含所述至少一种贵金属)，其用于在还原气体130到达焊合位置502c之前在还原气体130中产生过量还原物质。还原气体130通过还原气体导管120的催化剂区域120a(即，催化剂所在的位置)运送，从而与催化剂发生化学反应而产生过量还原物质。加热器可以与还原气体导管120结合使用，并且更具体来说，与催化剂区域120a结合使用(例如，参见图7A至图7B和图8)。加热器提供的热量可以增进产生过量还原物质的化学反应。
结合焊合操作，使用焊合工具110将半导体元件112(其由焊头组件106运送通过开口502e进入隧道部502)焊合到基板104。在焊合操作期间，半导体元件112的导电结构中对应的一些焊合(例如，使用热、力、超声波能量等)到基板104的导电结构中的相应的导电结构。焊头歧管114在半导体元件112和基板104的区域中提供还原气体130(例如，还原气体是饱和蒸气气体)结合焊合操作(在所示示例中，还原气体130能够通过开口502e进入隧道部502)。在还原气体130分布在半导体元件112和基板104的区域中之后，还原气体130接触半导体元件112和基板104的导电结构之中每一个的表面。
图5B显示焊合系统500′。焊合系统500′与焊合系统500相同，除了焊合系统500显示从还原气体源118延伸的还原气体导管120(包含多个催化剂区域120a)的多个分支，而焊合系统500′显示单一还原气体导管120(包含单一催化剂区域120a)从还原气体源118延伸然后分支成还原气体导管120的两个部分(即，还原气体导管120的一个分支延伸到基板氧化物还原室502a，而还原气体导管120的另一分支连接到歧管214)。因此，在从还原气体源118运送时，还原气体130经过焊合系统500′中的单一催化剂区域120a，并经过焊合系统500中的多个催化剂区域120a。
现在参见图6A，其显示焊合系统600。焊合系统600在许多方面类似于图5A的焊合系统500和图2的焊合系统200，其中相似的元件具有相同的元件标号或以“6”而不是以“5”、“2”、或“1”开头的标号(除非另有明确说明)。焊合系统600本质上是焊合系统500，除了处理系统600b包含还原气体输送系统608(包含歧管214与相关结构)以代替处理系统500b的还原气体输送系统508(包含焊头歧管114与相关结构)。焊合系统600包含：基板源600a(例如晶圆装卸器或其他来源)，用于在支撑结构600a1上提供基板104(例如晶圆、印刷电路板等等)。基板104配置为传送到处理系统600b(例如，包含隧道部602)。隧道部602(或其他结构，根据需求)包含：基板氧化物还原室602a；基板防氧化室602b；以及焊合位置602c(其为基板防氧化室602b的一部分)。
在图6A所示的示例中，至少一部分的基板氧化物还原室602a与基板防氧化室602b具有共同边界。处理系统600b中也包含还原气体输送系统608。使用入口门602a1(其关闭开口602a1a)和出口门602a2(其关闭开口602a2a)来关闭基板氧化物还原室602a。另一个还原气体输送系统602d(其显示为与还原气体输送系统608间接互连以使用共同的还原气体源，即还原气体源118)在基板氧化物还原室602a中提供还原气体130(例如，甲酸蒸气)。在基板氧化物还原室602a中处理(例如，从基板104的导电结构中去除氧化物)之后，基板传送系统(其可以是包含支撑结构102的材料搬运系统的一部分)用于将基板104通过开口602a2a传送到基板防氧化室602b。基板防氧化室602b包含惰性环境606(例如，通过氮气供应，为了简化图中未显示)。材料搬运系统(例如，包含支撑结构102)用于将基板防氧化室602b内的基板104移动到焊合位置602c。在焊合位置602c处时，还原气体130由还原气体输送系统608提供。
图6A也显示焊头组件106，其包含和/或运送加热器108和焊合工具110(参见结合图1的详细描述)。结合焊合操作，焊合工具110能够运送半导体元件112通过开口602e。图6A也显示主排放部604，其通过管道604a和管道604b抽吸废气(例如，诸如还原气体蒸气的气体)。歧管214设置为根据给定应用中的所需而接收和分配流体(例如，气体、蒸气等)。
还原气体导管120配置为将还原气体130从还原气体源118运送到还原气体输送系统608以及然后到焊合区域(例如，包含焊合位置602c)，其中，还原气体130配置为在将半导体元件112焊合(例如，热压焊合、倒装芯片焊合等)到基板104期间使用。在图6A(和图6B)所示的实施例中，还原气体导管120配置为在将半导体元件112焊合到基板104之前，将还原气体130运送到基板氧化物还原室602a(其配置为接收基板104)。此外，还原气体导管120配置为向支撑结构102(例如经由歧管214)运送还原气体130。还原气体导管120包含催化剂(例如，其中催化剂由至少一种贵金属(例如铂、钯、金等)形成或包含所述至少一种贵金属)，其用于在还原气体130到达焊合位置602c之前在还原气体130中产生过量还原物质。还原气体130通过还原气体导管120的催化剂区域120a(即，催化剂所在的位置)运送，从而与催化剂发生化学反应而产生过量还原物质。加热器可以与还原气体导管120结合使用，并且更具体来说，与催化剂区域120a结合使用(例如，参见图7A至图7B和图8)。加热器提供的热量可以增进产生过量还原物质的化学反应。
图6B显示焊合系统600′。焊合系统600′与焊合系统600相同，除了焊合系统600显示从还原气体源118延伸的还原气体导管120(包含多个催化剂区域120a)的多个分支，而焊合系统600′显示单一还原气体导管120(包含单一催化剂区域120a)从还原气体源118延伸然后分支成还原气体导管120的两个部分(即，还原气体导管120的一个分支延伸到基板氧化物还原室602a，而还原气体导管120的另一分支连接到歧管214)。因此，在从还原气体源118运送时，还原气体130经过焊合系统600′中的单一催化剂区域120a，并经过焊合系统600中的多个催化剂区域120a。
现在参见图7A，显示示例性还原气体导管120的一部分的剖面(例如，其中图7A至图7B和图8中所示的还原气体导管120和图7C至图7E中所示的催化剂配置是贯穿本申请图示和描述的还原气体导管120的示例)。还原气体导管120包含催化剂区域120a1(其可根据特定应用中的需求沿着还原气体导管120的任何部分延伸)。催化剂区域120a1包含催化剂120b。催化剂120b被容纳在还原气体导管120内并且可以以多种不同的配置构筑(例如，参见图7C的网状配置120b1、图7D的穿孔块配置120b2和图7E的内表面配置120b3等)。还原气体导管120还包含加热器120c。加热器120c显示为方框图，其连接到还原气体导管120并且更具体地连接到催化剂区域120a1。在图7A中，加热器120c配置为将催化剂120b加热到有助于在还原气体中产生过量还原物质的温度(例如，100℃、150℃、200℃)。加热器120c可用于控制温度，例如，使用闭合回路控制(例如，同时测量温度用于控制加热)。
现在参见图7B，显示另一个示例性还原气体导管120的一部分的剖面。还原气体导管120包含催化剂区域120a2。催化剂区域120a2包含催化剂120b。催化剂120b被容纳在还原气体导管120内并且可以以多种不同的配置构筑(例如，参见图7C的网状配置120b1、图7D的穿孔块配置120b2和图7E的内表面配置120b3等)。还原气体导管120还包含加热器120d(或多个加热器)。与图7A中的加热器120c相比，加热器120d显示为连接到催化剂区域120a2的直列式加热器。在图7B中，加热器120d配置为将催化剂120b加热到有助于在还原气体中产生过量还原物质的温度(例如，100℃、150℃、200℃)。加热器120d可用于控制温度，例如，使用闭合回路控制(例如，同时测量温度用于控制加热)。
如上所述，还原气体导管120的图7A中的催化剂区域120a1(或图7B的催化剂120a2)的催化剂120b可以以多种不同配置设置。这样的催化剂配置的示例在图7C至图7E中显示(如图7A的剖面图A-A)。根据本发明的特定示例性实施例，催化剂的整个结构可以由贵金属形成。在其他示例性实施例中，催化剂的结构可以包含贵金属(例如，另一个结构上的贵金属涂层)。
具体参见图7C，显示催化剂120b的网状配置120b1。在此实施例中，催化剂120b(例如，由贵金属形成或包含贵金属)形成为具有开口的交错结构以允许还原气体(例如，还原气体130)流过还原气体导管120。此实施例期望可以提供大表面积的催化剂以与还原气体互相作用。
现在参见图7D，显示催化剂120b的穿孔块配置120b2。在此配置中，催化剂120b(例如，由贵金属形成或包含贵金属)形成为具有多个穿槽(或孔口)以允许还原气体在其间流动的结构。
现在参见图7E，显示催化剂120b的内表面配置120b3。在此配置中，催化剂120b设置在还原气体导管120的内表面上。此配置可以提供可与还原气体互相作用的较小表面积(与图7C至图7D的配置相比)但可允许更大的还原气体流量。
应当理解到，这些配置在本质上是示例性的，并且不旨在将催化剂的配置限制为所显示的示例。例如，可以预期一种或多种配置(例如，网状配置120b1与内表面配置120b3的组合)与一种或多种材料的组合。
现在参见图8，显示“蜿蜒配置”中还原气体导管120的一部分的剖面。还原气体导管120包含催化剂区域120a3(包含催化剂120b)和加热器120c。在特定应用中，可能期望“蜿蜒配置”。例如，此种配置在焊合系统中提供更有效利用的空间。此外，这种配置为还原气体提供迂回路径，使还原气体更好与催化剂120b互相作用(例如，通过增加表面积、增加流过导管的持续时间、增加还原气体的非层流、增加还原气体和催化剂之间的摩擦，等等)。尽管图8显示“蜿蜒配置”，但本发明不限于此(例如，代替配置包含螺线/螺旋、直角转向接头、回流分支(以增加湍流)等)。迂回路径配置可以包含在图7C至图7E等等中图示和描述的配置之中一个或多个。
图9至图11是显示在焊合系统上提供还原气体的各种方法的流程图。如本领域技术人员所理解的：可以省略流程图中包含的特定步骤；可以增加特定额外步骤；并且步骤的顺序可以从图示的顺序进行改动，以上都在本发明的范畴内。
现在参见图9，在步骤902，提供用于将半导体元件焊合到基板的焊合工具(例如，参见整个图式中，焊合工具110、半导体元件112和基板104)。在步骤904，在还原气体导管中运送还原气体，所述还原气体导管在(i)还原气体源与(ii)焊合系统的焊合区域之间延伸，其中，还原气体配置为在焊合区域处将半导体元件焊合到基板的期间使用(例如，参见整个图式中，还原气体130、还原气体导管120、还原气体源118和焊合区域)。在步骤906，当还原气体在还原气体导管中运送时(例如，还原气体130通过催化剂区域120a并因此包含过量还原物质，如整个各个图式所示)，使用催化剂(例如，催化剂由至少一种贵金属形成或包含至少一种贵金属，例如铂、钯、金等等)在还原气体中产生过量还原物质(例如，H+离子)。在步骤906期间，可以用加热元件(例如，直列式加热器、图7A的加热器120c、图7B的加热器120d，等等)加热催化剂。这种加热可以改善与过量还原物质的产生有关的化学工艺。
在可选的步骤908，还原气体提供至焊头组件，焊头组件运送焊合工具，还原气体经由焊头组件提供至焊合区域(例如，参见图1、图3和图5A至图5B)。在可选的步骤910，还原气体提供至支撑结构，支撑结构用于支撑基板，还原气体经由支撑结构提供至焊合区域(例如，参见图2、图4和图6A至图6B)。在可选的步骤912，还原气体经由还原气体导管(例如，参见图5A至图5B和图6A至图6B)提供至焊合系统的基板氧化物还原室，并且在将半导体元件焊合到基板之前，经由基板氧化物还原室在焊合区域处接收基板。
现在参见图10，在步骤1002，提供用于将半导体元件焊合到基板的焊合工具(例如，参见整个图式中，焊合工具110、半导体元件112和基板104)。在步骤1004，在还原气体导管中运送还原气体，所述还原气体导管在(i)还原气体源与(ii)焊合系统的焊合区域之间延伸，其中，还原气体配置为在焊合区域处将半导体元件焊合到基板的期间使用(例如，参见整个图式中，还原气体130、还原气体导管120、还原气体源118和焊合区域)。在步骤1006，当还原气体在还原气体导管中运送时，使用贵金属结构(例如，催化剂由至少一种贵金属形成或包含至少一种贵金属，例如铂、钯、金等等)在还原气体中产生过量还原物质(例如，H+离子)，贵金属结构以以下至少其中之一设置：(i)还原气体导管内的网状配置；(ii)还原气体导管内的穿孔块配置；以及(iii)覆盖还原气体导管的内表面的配置(例如，参见图7C至图7E中所示的各种配置)。
现在参见图11，在步骤1102，提供用于将半导体元件焊合到基板的焊合工具(例如，参见整个图式中，焊合工具110、半导体元件112和基板104)。在步骤1104，在还原气体导管中运送还原气体，所述还原气体导管在(i)还原气体源与(ii)焊合系统的焊合区域之间延伸，其中，还原气体配置为在焊合区域处将半导体元件焊合到基板的期间使用(例如，参见整个图式中，还原气体130、还原导管120、还原气体源118和焊合区域122)。在步骤1106，当还原气体在还原气体导管中运送时，使用催化剂(例如，催化剂由至少一种贵金属形成或包含至少一种贵金属，例如铂、钯、金等等)在还原气体中产生过量还原物质(例如，H+离子)，催化剂以以下至少其中之一设置：(i)还原气体导管内的网状配置；(ii)还原气体导管内的穿孔块配置；以及(iii)覆盖还原气体导管的内表面的配置(例如，参见图7C至图7E中所示的各种配置)。
虽然在本文中参考具体的实施例对本发明进行图示与描述，但是本发明不意图限制在所示的细节。而是，在权利要求的范畴和等同的范围内并且不偏离本发明的情况下，可以对细节进行各种修改。

Claims (48)

1.一种焊合系统，包括：
焊头组件，其配置为用于运送焊合工具，所述焊合工具用于将半导体元件焊合到基板；以及
还原气体导管，其用于将还原气体从(i)还原气体源运送到(ii)焊合系统的焊合区域，其中，所述还原气体配置为在所述焊合区域处将所述半导体元件焊合到所述基板的期间使用，所述还原气体导管包含催化剂，其用于在所述还原气体到达所述焊合区域之前在所述还原气体中产生过量还原物质。
2.根据权利要求1所述的焊合系统，其中，所述催化剂包含贵金属。
3.根据权利要求1所述的焊合系统，其中，所述还原气体导管配置为将所述还原气体提供至运送所述焊合工具的所述焊头组件。
4.根据权利要求1所述的焊合系统，其中，所述还原气体导管配置为将所述还原气体提供至用于支撑所述基板的支撑结构。
5.根据权利要求1所述的焊合系统，其中，所述还原气体导管包含加热元件。
6.根据权利要求1所述的焊合系统，其中，所述过量还原物质包含H+离子。
7.根据权利要求1所述的焊合系统，其中，所述催化剂以网状配置设置在所述还原气体导管中。
8.根据权利要求1所述的焊合系统，其中，所述催化剂以穿孔块配置设置在所述还原气体导管中。
9.根据权利要求1所述的焊合系统，其中，所述催化剂设置在所述还原气体导管的内表面上。
10.根据权利要求1所述的焊合系统，其中，所述还原气体导管还配置为将所述还原气体运送到基板氧化物还原室，所述基板氧化物还原室配置为在将所述半导体元件焊合到所述基板之前接收所述基板。
11.一种焊合系统，包括：
焊头组件，其配置为用于运送焊合工具，所述焊合工具用于将半导体元件焊合到基板；以及
还原气体导管，其用于将还原气体从(i)还原气体源运送到(ii)焊合系统的焊合区域，其中，所述还原气体配置为在所述焊合区域处将所述半导体元件焊合到所述基板的期间使用，所述还原气体导管包含贵金属结构，所述贵金属结构以以下至少其中之一设置：(a)所述还原气体导管内的网状配置；(b)所述还原气体导管内的穿孔块配置；以及(c)覆盖所述还原气体导管的内表面的配置。
12.根据权利要求11所述的焊合系统，其中，所述贵金属结构是用于在所述还原气体中产生过量还原物质的催化剂。
13.根据权利要求12所述的焊合系统，其中，所述过量还原物质包含H+离子。
14.根据权利要求11所述的焊合系统，其中，所述还原气体导管配置为将所述还原气体提供至运送所述焊合工具的所述焊头组件。
15.根据权利要求11所述的焊合系统，其中，所述还原气体导管配置为将所述还原气体提供至用于支撑所述基板的支撑结构。
16.根据权利要求11所述的焊合系统，其中，所述还原气体导管包含加热元件。
17.根据权利要求11所述的焊合系统，其中，所述还原气体导管还配置为将所述还原气体运送到基板氧化物还原室，所述基板氧化物还原室配置为在将所述半导体元件焊合到所述基板之前接收所述基板。
18.一种焊合系统，包括：
焊头组件，其配置为用于运送焊合工具，所述焊合工具用于将半导体元件焊合到基板；以及
还原气体导管，其用于将还原气体从(i)还原气体源运送到(ii)焊合系统的焊合区域，其中，所述还原气体配置为在所述焊合区域处将所述半导体元件焊合到所述基板的期间使用，所述还原气体导管包含催化剂，所述催化剂以以下至少其中之一设置：(a)所述还原气体导管内的网状配置；(b)所述还原气体导管内的穿孔块配置；以及(c)覆盖所述还原气体导管的内表面的配置。
19.根据权利要求18所述的焊合系统，其中，所述催化剂包含贵金属。
20.根据权利要求18所述的焊合系统，其中，所述还原气体导管配置为将所述还原气体提供至运送所述焊合工具的所述焊头组件。
21.根据权利要求18所述的焊合系统，其中，所述还原气体导管配置为将所述还原气体提供至用于支撑所述基板的支撑结构。
22.根据权利要求18所述的焊合系统，其中，所述还原气体导管包含加热元件。
23.根据权利要求18所述的焊合系统，其中，所述催化剂用于在所述还原气体中产生过量还原物质。
24.根据权利要求23所述的焊合系统，其中，所述过量还原物质包含H+离子。
25.根据权利要求18所述的焊合系统，其中，所述还原气体导管还配置为将所述还原气体运送到基板氧化物还原室，所述基板氧化物还原室配置为在将所述半导体元件焊合到所述基板之前接收所述基板。
26.一种在焊合系统上提供还原气体的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)提供焊合工具，其用于将半导体元件焊合到基板；
(b)在还原气体导管中运送还原气体，所述还原气体导管在(i)还原气体源与(ii)焊合系统的焊合区域之间延伸，其中，所述还原气体配置为在所述焊合区域处将所述半导体元件焊合到所述基板的期间使用；以及
(c)当所述还原气体在所述还原气体导管中运送时，使用催化剂在所述还原气体中产生过量还原物质。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述催化剂包含贵金属。
28.根据权利要求26所述的方法，进一步包括向焊头组件提供所述还原气体的步骤，所述焊头组件运送所述焊合工具，所述还原气体经由所述焊头组件提供至所述焊合区域。
29.根据权利要求26所述的方法，进一步包括将所述还原气体提供至支撑结构的步骤，所述支撑结构用于支撑所述基板，所述还原气体经由所述支撑结构提供至所述焊合区域。
30.根据权利要求26所述的方法，其中，步骤(c)包含用加热器加热所述催化剂。
31.根据权利要求26所述的方法，其中，步骤(c)中产生的所述过量还原物质包含H+离子。
32.根据权利要求26所述的方法，其中，所述催化剂以网状配置设置在所述还原气体导管中。
33.根据权利要求26所述的方法，其中，所述催化剂以穿孔块配置设置在所述还原气体导管中。
34.根据权利要求26所述的方法，其中，所述催化剂设置在所述还原气体导管的内表面上。
35.根据权利要求26所述的方法，进一步包括步骤(d)，经由所述还原气体导管将所述还原气体提供至所述焊合系统的基板氧化物还原室，以及步骤(e)，在将所述半导体元件焊合到所述基板之前，经由所述基板氧化物还原室在所述焊合区域处接收所述基板。
36.一种在焊合系统上提供还原气体的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)提供焊合工具，其用于将半导体元件焊合到基板；
(b)在还原气体导管中运送还原气体，所述还原气体导管在(i)还原气体源与(ii)焊合系统的焊合区域之间延伸，其中，所述还原气体配置为在所述焊合区域处将所述半导体元件焊合到所述基板的期间使用；以及
(c)当所述还原气体在所述还原气体导管中运送时，使用贵金属结构在所述还原气体中产生过量还原物质，所述贵金属结构以以下至少其中之一设置：(i)所述还原气体导管内的网状配置；(ii)所述还原气体导管内的穿孔块配置；以及(iii)覆盖所述还原气体导管的内表面的配置。
37.根据权利要求36所述的焊合系统，其中，所述贵金属结构是在所述还原气体中产生所述过量还原物质的催化剂。
38.根据权利要求36所述的焊合系统，其中，所述过量还原物质包含H+离子。
39.根据权利要求36所述的方法，进一步包括向焊头组件提供所述还原气体的步骤，所述焊头组件运送所述焊合工具，所述还原气体经由所述焊头组件提供至所述焊合区域。
40.根据权利要求36所述的方法，进一步包括将所述还原气体提供至支撑结构的步骤，所述支撑结构用于支撑所述基板，所述还原气体经由所述支撑结构提供至所述焊合区域。
41.根据权利要求36所述的方法，其中，步骤(c)包含用加热器加热所述贵金属结构。
42.根据权利要求36所述的方法，进一步包括步骤(d)，经由所述还原气体导管将所述还原气体提供至所述焊合系统的基板氧化物还原室，以及步骤(e)，在将所述半导体元件焊合到所述基板之前，经由所述基板氧化物还原室在所述焊合区域处接收所述基板。
43.一种在焊合系统上提供还原气体的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)提供焊合工具，其用于将半导体元件焊合到基板；
(b)在还原气体导管中运送还原气体，所述还原气体导管在(i)还原气体源与(ii)焊合系统的焊合区域之间延伸，其中，所述还原气体配置为在所述焊合区域处将所述半导体元件焊合到所述基板的期间使用；以及
(c)当所述还原气体在所述还原气体导管中运送时，使用催化剂在所述还原气体中产生过量还原物质，所述催化剂以以下至少其中之一设置：(i)所述还原气体导管内的网状配置；(ii)所述还原气体导管内的穿孔块配置；以及(iii)覆盖所述还原气体导管的内表面的配置。
44.根据权利要求43所述的焊合系统，其中，所述过量还原物质包含H+离子。
45.根据权利要求43所述的方法，进一步包括向焊头组件提供所述还原气体的步骤，所述焊头组件运送所述焊合工具，所述还原气体经由所述焊头组件提供至所述焊合区域。
46.根据权利要求43所述的方法，进一步包括将所述还原气体提供至支撑结构的步骤，所述支撑结构用于支撑所述基板，所述还原气体经由所述支撑结构提供至所述焊合区域。
47.根据权利要求43所述的方法，其中，步骤(c)包含用加热器加热所述催化剂。
48.根据权利要求43所述的方法，进一步包括步骤(d)，经由所述还原气体导管将所述还原气体提供至所述焊合系统的基板氧化物还原室，以及步骤(e)，在将所述半导体元件焊合到所述基板之前，经由所述基板氧化物还原室在所述焊合区域处接收所述基板。
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