CN102005403A - 晶片承载装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种晶片承载装置，包括：底座；以及支撑环，装配于所述底座上；所述支撑环适于承载晶片的外围的非半导体图形区域，而支撑环内径所围的底座区域对应于所述晶片的半导体图形区域。本发明所述承载装置与晶片中未形成半导体图形的部分接触，而实现承载晶片的目的，并且通过去离子水的表面张力作用吸附被承载的晶片，进一步地，选用限位装置防止晶片在转移运输过程中，发生横向位移，本发明所述的晶片承载装置均适用于双面图形晶片以及单面图形晶片，具有结构简单，晶片受压强度小的特点，能够避免承载过程中晶片断裂的情况发生。

Description

晶片承载装置

技术领域

本发明涉及一种承载装置，尤其涉及一种用于半导体晶片进行承载、转移的承载装置。

背景技术

在半导体晶片的封装工艺中，为了保证晶片上芯片的良率，出厂前需要对晶片进行基本的物理检测，可以采用人工目检或者使用自动检测机台(AVItool/OM)。随着集成电路量产效率的提高，晶圆厂多采用后者进行物检。而将批量的晶片送入自动检测机台过程中，需要将晶片置于专用的承载装置上进行转移运输。

普通的晶片上仅有一面形成有芯片，另一面则为基底，因此易于承载把持，而在微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)的制造工艺中，所使用的晶片双面均形成有MEMS图形，为了避免图形被物理破坏，晶片的底部不能与承载系统相接触，因此难以承载。与单面图形晶片相比较，所述双面图形晶片一般厚度较大，因此自身刚性较强。现有的用于双面图形晶片的承载装置如图1a以及图2b所示，图1a中使用机械夹2夹持晶片1的侧面，利用晶片1的侧面与机械夹2间产生的垂直向接触摩擦力承载晶片；而图1b中使用机械钳3直接夹持晶片1的边缘处未形成图形的上下表面区域。

现有的承载装置存在以下问题：图1a所示承载装置中，由于晶片的侧面积有限，而晶片自身具有较大质量，为了平衡晶片的自重，所述机械夹2必须与晶片1的侧面产生足够大的横向压力，而硅材质的晶片表面摩擦系数较小，所述横向压力可能超出晶片刚性承受能力而造成晶片断裂。而图1b所示承载装置中，晶片1边缘处未形成图形的表面区域非常有限，同样容易因刚性不足，自重过重而造成夹持处产生断裂。

因此迫切需要一种新的晶片承载装置，用于晶片的承载、转移，尤其适用于双面图形晶片的承载需要。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种晶片承载装置，适用于双面图形晶片的承载需要，易于夹持转移并且避免晶片发生断裂。

本发明提供的一种晶片承载装置，包括：

底座；以及支撑环，装配于所述底座上；所述支撑环适于承载晶片的外围的非半导体图形区域，而支撑环内径所围的底座区域对应于所述晶片的半导体图形区域。

作为可选方案，所述晶片承载装置还包括至少三个限位机构，所述限位机构分布于支撑环的外环沿上。

作为可选方案，所述晶片承载装置还包括圆形限位环，所述限位环固定于底座上，槽径不小于所承载晶片的圆径；所述支撑环安装于圆形限位环内，且支撑环的高度小于限位环的深度。

作为可选方案，所述晶片承载装置还包括支撑柱，所述支撑柱位于支撑环内，固定于底座上，且高度与支撑环相等。

作为可选方案，在承载晶片时，所述支撑环顶部表面通过去离子水的表面张力吸附晶片。

作为可选方案，所述支撑环的环形支撑面上形成有容纳去离子水的凹槽。

作为可选方案，所述支撑环的高度范围为50mm～200mm。

作为可选方案，所述支撑环的内径范围为220mm～240mm；所述支撑环的环宽度范围为5mm～20mm。

本发明还提供了一种晶片承载装置，包括用于承载晶片的承载台以及从承载台延伸的支撑结构，其特征在于，所述支撑结构适于承载晶片的非半导体图形区域。

作为可选方案，所述承载台以及从承载台延伸的支撑结构通过图形化一体成型。

作为可选方案，所述支撑结构是经由化学刻蚀或者机械打磨，而自承载台延伸的。

作为可选方案，所述承载台的材质可以是硅基底、陶瓷、玻璃或者金属。

与现有技术相比，本发明所述承载装置与晶片中未形成半导体图形的部分接触，而实现承载晶片的目的，并且通过去离子水的表面张力作用吸附被承载的晶片，进一步地，选用限位装置防止晶片在转移运输过程中，发生横向位移，本发明所述的晶片承载装置均适用于双面图形晶片以及单面图形晶片，具有结构简单，晶片受压强度小的特点，能够避免承载过程中晶片断裂的情况发生。

附图说明

图1a以及图1b是现有的晶片承载装置的示意图；

图2以及图3分别为本发明所述晶片承载装置第一实施例的结构剖面图以及俯视图；

图4至图6是本发明所述晶片承载装置承载晶片的流程示意图；

图7以及图8分别为本发明所述晶片承载装置第二实施例的结构剖面图以及俯视图；

图9以及图10分别为本发明所述晶片承载装置第三实施例的结构剖面图以及俯视图；

图11以及图12分别为本发明所述晶片承载装置第四实施例的结构剖面图以及俯视图；

图13为是本发明所述晶片承载装置第五实施例的制作方法流程示意图。

具体实施方式

在半导体制造领域，常见的晶片圆径尺寸包括六英寸、八英寸以及十二英寸等，但无论是何种尺寸的晶片在生产过程中不可能所有面积区域都能够形成半导体图形或者制作芯片。所述形成半导体图形的区域一般也为圆形，其圆径较小，因此在晶片上会形成一个未形成半导体图形的环形区域，以八寸晶片为例，该环形区域的宽度一般为8mm。

本发明利用晶片的上述环形区域，提供一种“环接触”式的晶片承载装置，使用具有一定高度的支撑环与晶片上未形成半导体图形的环形区域接触，起到承载支撑晶片的作用。上述承载方式能够避免现有技术中，晶片局部受力强度过大而发生断裂的问题。

下面所述承载的晶片以标准八英寸的双面图形晶片为例，结合具体实施例对本发明所述的晶片承载装置做详细介绍。

图2为本发明所述晶片承载装置第一实施例结构剖面图，图3为图2所示晶片承载装置的俯视图；结合图2以及图3所示，本发明提供的一种晶片承载装置包括：

底座100；以及支撑环101，装配于所述底座上，所述支撑环适于承载晶片的外围的非半导体图形区域，而支撑环内径所围的底座区域对应于所述晶片的半导体图形区域。

本实施例中，所承载的晶片200为八英寸双面图形晶片，因此所述晶片200上未形成半导体图形的环形区域的宽度为8mm，而晶片200的总体圆径为240mm，所述支撑环101的内径小于所承载晶片的圆径，但大于所述晶片上半导体图形区域的圆径，具体尺寸如下：内径范围为220mm～240mm；环宽度范围为5mm～20mm，使得支撑环101在承载晶片200时，与晶片200构成“环接触”。

此外，在晶片承载过程中，晶片200有可能因为自身重力的作用而产生形变，其中晶片200的圆心部分为形变最大处，该处的晶片底面高度将低于边缘被支撑环101支撑部分的高度，因此选择支撑环101的高度时，需要留出足够的空间，防止晶片200底面的圆心部分接触到底座100。双面图形晶片由于厚度较单面图形晶片大，因此双面图形晶片的自身刚性也较强，上述圆心部分的形变也较小。本实施例中，所述支撑环101的高度范围为50mm～200mm，具体根据需要进行选择。

本发明中，支撑环101承载晶片时，通过去离子水的表面张力吸附晶片200，即使用时在支撑环101的环形支撑面上滴入去离子水，将晶片200置于支撑环上即可。但为了防止去离子水四散流溢，同时获得更好的吸附效果，作为可选方案，还可以在支撑环101的环形支撑面上设置容纳去离子水的凹槽，可以是在支撑环101的环形支撑面上开设环形凹槽，也可以如本实施例图中所示，在支撑环101的环形支撑面上，均匀设置若干凹槽。

所述支撑环101与底座100的材质可以是硅基底、陶瓷、玻璃或者金属等；底座100的形状可以为方形、柱形等，根据需要选择，顶部平面用于固定支撑环101；所述支撑环101可以通过螺栓、安装槽等方式固定于底座100上，固定后保持水平。

下面结合图示，对本实施例所述晶片承载装置的使用流程进一步介绍。

如图4所示，首先在支撑环101环形支撑面上的凹槽111内注入去离子水，注入剂量以刚溢出凹槽111的表面即可。

如图5所示，将待承载的晶片200垂直对准支撑环101，较为方便的方法可以是将晶片200的圆心与支撑环101的圆心对准。

如图6所示，沿上述对准的方向，将晶片200轻放至支撑环101上，使得支撑环101环形表面上的去离子水沿两者接触面溢开，此时晶片200与支撑环101形成“环接触”，且两者的接触界面被填充去离子水，通过去离子水所产生的张力，牢牢吸附。

经过上述过程，完成晶片的承载，晶片200的底部边缘未形成半导体图形的部分与支撑环101构成“环接触”，且通过去离子水的表面张力作用吸附于承载装置上，便可以通过承载装置的移动，完成晶片的转移运输。

在上述实施例中，晶片200与支撑环101之间虽然通过去离子水的张力作用相互吸附，但在运输过程中，随着时间去离子水容易蒸发，所述张力作用也会逐渐减弱，尤其在侧向方向，晶片200容易与支撑环101发生错位，而使得支撑环101与晶片200的底面半导体图形接触，造成晶片200上的半导体图形物理损伤。

因此基于第一实施例所示的晶片承载装置，本发明还提供了晶片承载装置的第二实施例。

图7以及图8分别为本发明所述晶片承载装置第二实施例的结构剖面图以及俯视图，结合图7以及图8所示，本发明所述晶片承载装置第二实施例与第一实施例相比，仅在支撑环101的外环沿上还设置有至少三个限位机构112，以防止晶片相对支撑环101发生侧移，所述限位机构112可以为限位齿、卡笋或者凸槽等，分布于支撑环101的外沿。本实施例中，所述晶片承载装置包括四个限位机构112，所述限位机构112为限位齿，均匀分布并且固定于支撑环101的外环沿上。所述第二实施例的晶片承载装置的使用方法与第一实施例相同，此处不再赘述。

除上述在支撑环101外沿设置限位机构的方法，本发明还提供了晶片承载装置的第三实施例。

图9以及图10分别为本发明所述晶片承载装置第三实施例的结构剖面图以及俯视图，结合图9以及图10所示，本发明所述晶片承载装置第三实施例与第一实施例相比，还包括限位环102，所述限位环102呈圆形，并固定于底座上，环径不小于所承载晶片的圆径；所述支撑环101安装于圆形限位环102内，且支撑环101的高度小于限位环102的深度。

在第三实施例所示的晶片承载装置中，如果晶片相对支撑环101发生侧移，其侧面将接触到限位环102的内壁，而被限制在有限的侧移范围内，因此能够避免进一步错位造成晶片的损伤。

虽然上述各实施例以承载双面图形晶片为例，但从基本的承载机制容易推得，上述晶片承载装置同样适用于单面图形晶片的承载。但从前述内容中已知，一般单面图形晶片的厚度较双面图形晶片薄，刚性更小，容易因自身重力发生形变，因此在大尺寸晶片承载过程中，仅仅依靠“环接触”难以满足承载需求，尤其在晶片的圆心部分发生较大程度的弯曲形变而不利于晶片的转移运输。

因此基于上述各实施例，本发明还提供了晶片承载装置的第四实施例。

图11以及图12分别为本发明所述晶片承载装置第三实施例的结构剖面图以及俯视图，结合图11以及图12所示，本发明所述晶片承载装置第四实施例还包括若干支撑柱103，图示中仅以第一实施例为改进基础而进行说明，所述支撑柱103位于支撑环101内，固定于底座上，且高度与支撑环101相等，所述支撑柱103的顶部与晶片底部的接触面可以是“点接触”也可以是“面接触”，取决于支撑柱103的顶部形状，本实施例中，所述晶片承载装置包括五个圆柱形支撑柱103，均匀分布在支撑环内，其中四个支撑柱103构成正方形的四角，而另一个支撑柱103位于正方形的中心也即支撑环的圆心处，因此在承载晶片时，该支撑柱103恰好能够支撑晶片底部的圆心位置。

上述的限位机构、限位环、支撑柱等可以与支撑环配合使用，并制作成可拆卸的零件，根据所承载的晶片类型，进行选择、组合，灵活使用，而不仅仅局限于上述各具体实施例内容。

以上实施例中，支撑结构(支撑环)作为独立部件固定于底座上，与晶片底部未形成半导体图形的边缘部分形成”环接触”。但对于某些特殊用途的晶片，其底部不一定是规则的图形，支撑结构仅需要与晶片底部未形成半导体图形的部分接触，构成支撑关系即可。这样所述支撑结构不一定是规则部件，为了制造方便，可以将支撑结构直接形成于承载台上，与承载台为一体。基于上述思路，本发明还提供了晶片承载装置的第五实施例。

本发明提供的另一种晶片承载装置，包括用于承载晶片的承载台以及从承载台延伸的支撑结构，所述支撑结构适于承载晶片的非半导体图形区域，且承载台以及支撑结构通过图形化一体成型。

如图13所示，为所述晶片承载装置的第五实施例的制作流程示意图，基本步骤包括：

S1、根据所承载的晶片底部的半导体图形，制作图形模板，区分晶片上形成以及未形成半导体图形的区域。

S2、依据所述模板，图形化承载台，形成延伸出的支撑结构，使得所述支撑结构在支撑晶片时，接触的位置均为晶片上未形成半导体图形的区域。

其中所述图形化可以是化学刻蚀或者机械打磨。可选的，承载台的材质可以是硅基底、陶瓷、玻璃或者金属等。

以下以硅基底为例，假设承载的晶片为八寸晶片，可以使用同样圆径为八寸的硅基底作为承载台，然后根据晶片上的半导体图形，对硅基底的表面进行图形化，将对应晶片上形成有半导体图形的区域刻蚀掉直至一定深度，也可以使用机械加工进行打磨，这样所形成的硅材质的承载台与承载晶片时，便能够保证两者“图形接触”，接触部分未形成半导体图形。进一步的，承载台上被刻蚀的区域仅需包含上述形成有半导体图形的所对应区域即可，能够更广泛的适用承载各种图形的晶片。

此外，前述构成“环接触”、“点接触”或者“面接触”的各类晶片承载装置中，所述支撑环、支撑柱等也可以按照所述“图形化承载台”的方法形成。具体包括：将底部承载台上，对应晶片形成有半导体图形的中心圆部分，采用化学刻蚀或者机械打磨的方式挖空至一定深度，形成具有相应高度的支撑环或者支撑柱。具体的图形化方式，可根据承载台的材质进行选择，以便降低生产成本、工艺复杂度。

本发明所述晶片承载装置的第五实施例，具体的使用方法与前述实施例相同，也可以利用等离子水的表面张力吸附晶片，仅需保证支撑结构与晶片的接触面足够光滑即可，本发明领域技术人员应当可以容易推得，此处不再赘述。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种晶片承载装置，其特征在于，包括：

底座；以及支撑环，装配于所述底座上；所述支撑环适于承载晶片的外围的非半导体图形区域，而支撑环内径所围的底座区域对应于所述晶片的半导体图形区域。

2.如权利要求1所述的晶片承载装置，其特征在于，还包括至少三个限位机构，所述限位机构分布于支撑环的外环沿上。

3.如权利要求1所述的晶片承载装置，其特征在于，还包括圆形限位环，所述限位环固定于底座上，环径不小于所承载晶片的圆径；所述支撑环安装于圆形限位环内，且支撑环的高度小于限位环的深度。

4.如权利要求1所述的晶片承载装置，其特征在于，还包括支撑柱，所述支撑柱位于支撑环内，固定于底座上，且高度与支撑环相等。

5.如权利要求1所述的晶片承载装置，其特征在于，在承载晶片时，所述支撑环顶部表面通过去离子水的表面张力吸附晶片。

6.如权利要求5所述的晶片承载装置，其特征在于，所述支撑环的环形支撑面上形成有容纳去离子水的凹槽。

7.如权利要求1所述的晶片承载装置，其特征在于，所述支撑环的高度范围为50mm～200mm。

8.如权利要求7所述的晶片承载装置，其特征在于，所述支撑环的内径范围为220mm～240mm。

9.如权利要求7所述的晶片承载装置，其特征在于，所述支撑环的环宽度范围为5mm～20mm。

10.一种晶片承载装置，包括用于承载晶片的承载台以及从承载台延伸的支撑结构，其特征在于，所述支撑结构适于承载晶片的非半导体图形区域。

11.如权利要求10所述的晶片承载装置，其特征在于，所述承载台以及从承载台延伸的支撑结构通过图形化一体成型。

12.如权利要求11所述的晶片承载装置，其特征在于，所述支撑结构是经由化学刻蚀或者机械打磨，而自承载台延伸的。

13.如权利要求10所述的晶片承载装置，其特征在于，所述承载台的材质是硅基底、陶瓷、玻璃或者金属。

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