CN102237286B - 一种用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法。其特点是，提供一晶圆，在晶圆正面形成集成电路；提供一粘合层；提供一支撑衬底，利用粘合层将支撑衬底粘合至晶圆正面；在晶圆背面进行晶圆背面减薄；对晶圆背面进行背面工艺以形成器件电极；将带有支撑衬底的晶圆的背面粘合至切割膜上并对晶圆及支撑衬底进行切割以形成数个带有支撑衬底颗粒的晶圆颗粒；将数个晶圆颗粒粘合至与之相应的引线框架上；从晶圆颗粒上剥离支撑衬底颗粒以完成管芯贴片。本发明由于绑定一个支撑衬底于晶圆上，并且将带有支撑衬底的晶圆共同放置在引线框架上，一方面增强了产品晶圆的机械强度，另一方面避免装片粘合过程中导电银浆影响晶圆上电路的电性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种管芯贴片的制造方法，特别涉及一种用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法。
背景技术
为了适应集成电路芯片封装轻小化发展趋势，人们往往希望晶圆的厚度能够做到非常的薄。然而，在芯片的封装制造过程中，硅片需要有足够的厚度，否则其机械强度不够，会在封装制造过程中产生破裂，特别是在晶圆背面减薄工艺(Wafer Backside Grinding)以及晶圆颗粒装片粘合(Die Attach)工艺过程中，将晶圆减薄至100μm或者以下，极易造成良品率的极大降低。
在晶圆颗粒的装片粘合(Die Attach)过程中，晶圆颗粒是靠导电银浆(Epoxy)将晶圆颗粒贴合于引线框架或是布线基板上，由于导电银浆的分散剂是环氧类的树脂，与硅的接触角很小，同时存在“银迁移”现象，所以，传统封装方式中，导电银浆易于吸附晶圆颗粒的硅基底并攀爬至晶圆颗粒配置有集成电路的一面，从而腐蚀集成电路单元或导致集成电路的短路，损坏晶圆颗粒的电性能。
另一方面，导电银浆过高，或是粘接晶圆颗粒的工艺过程，晶圆颗粒可能有小的横向移位，搓动导电银浆导致晶圆颗粒表面覆盖有少许银浆，从而导致后续的引线键合(WireBonding)将难以进行，容易造成键合在引线键合区(Pad)的引线不粘(Non-Stick)或是虚焊(Incomplete Bond)，而在之后的塑封(Molding)过程中，虚焊(Incomplete Bond)将导致引线从引线键合区(Pad)脱离(Ball Lift)，以致芯片功能性失效。
如美国专利公开号为US2006/0035443A1，由Hsu等人发明的专利中，提出了局部晶圆的粘接及切割方法，是对一支撑晶圆进行至少局部氧化构成多个氧化区，且对氧化区进行平整化，支撑晶圆及其氧化区表面无任何材料遮盖，以氧化区作为粘接点将支撑晶圆与集成电路晶圆粘接，通过这种结构完成后续的工序。在对支撑晶圆和集成电路晶圆的切割过程中，支撑晶圆会从集成电路晶圆上分离开。这有利于增强晶圆的机械强度，然而其工艺复杂，制作成本高。
鉴于上述问题，本发明公开一种用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法。其具有如下文所述之技术特征，以解决现有的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，该方法成本低廉、生产制作简单、工艺稳定，并且能有效提高产品良品率，提高晶圆上电路的性能。
本发明的一种用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，包括如下步骤：
提供一晶圆，所述晶圆包含晶圆正面和晶圆背面，在所述晶圆正面形成集成电路；
提供一粘合层；
提供一支撑衬底，利用所述粘合层将支撑衬底粘合至晶圆正面；
在晶圆背面进行晶圆背面减薄；
将带有支撑衬底的晶圆粘合至切割膜上并对晶圆及支撑衬底进行切割以形成数个带有支撑衬底颗粒的晶圆颗粒；
将所述的数个晶圆颗粒粘合至与之相应的引线框架上；
从晶圆颗粒上剥离支撑衬底颗粒以完成管芯贴片。
上述的用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其中，晶圆减薄后还包括对晶圆的背面进行背面工艺以形成器件电极，所述背面工艺包括背面刻蚀、背面蒸发、背面注入以及背面激光退火。
上述的用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其中，所述支撑衬底为玻璃或石英。
上述的用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其中，所述粘合层为双面热剥离胶带。
上述的用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其中，所述双面热剥离胶带一面为压敏胶粘合层，其另一面为热剥离胶粘合层，所述压敏胶粘合层粘合在支撑衬底上，所述热剥离胶粘合层粘合在晶圆正面。
上述的用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其中，通过对所述的粘合层进行加热以从晶圆颗粒上分离粘合层的，从而实现从晶圆颗粒上剥离支撑衬底颗粒。
上述的用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其中，所述粘合层为双面紫外光照射自剥离胶带。
上述的用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其中，所述双面紫外光照射自剥离胶带一面为紫外光照射剥离辅助粘合层，其另一面为紫外光照射自剥离粘合层，所述紫外光照射剥离辅助粘合层粘合在支撑衬底上，所述紫外光照射自剥离粘合层粘合在晶圆上。
上述的用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其中，通过对所述双面紫外光照射自剥离胶带进行紫外线照射以从晶圆颗粒上分离粘合层的，从而实现从晶圆颗粒上剥离支撑衬底颗粒。
上述的用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其特征在于，所述晶圆背面减薄是将晶圆减薄至小于等于100μm。
本发明一种用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法由于采用上述技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：
1、本发明由于采用粘合层将支撑衬底粘贴在设有集成电路的晶圆的正面，然后将晶圆进行背面减薄，在此过程中，由于粘接一个支撑衬底于晶圆正面，使得晶圆的机械强度大为增强，提高晶圆在背面减薄过程中的良品率，并可将晶圆减薄至100μm或者以下。
2、本发明支撑衬底及粘合层随着晶圆同步被切割，由于晶圆颗粒上粘附有支撑衬底颗粒，增加了晶圆颗粒的机械强度，使晶圆颗粒能以高良率粘贴在引线框架上或是布线基板上。
3、本发明在晶圆颗粒粘合工艺过程中，粘合层及支撑衬底颗粒覆盖晶圆颗粒设有集成电路的那一面，避免由于导电银浆过高攀爬至集成电路，而影响晶圆上的集成电路的性能。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1是一种单面胶带的结构示意图。
图2是双面热剥离胶带的结构示意图。
图3是双面紫外光照射自剥离胶带的结构示意图。
图4是利用粘合层将支撑衬底粘合在晶圆正面的截面示意图。
图5是带有支撑衬底的晶圆背面经减薄后的截面示意图。
图6是将带有支撑衬底的晶圆粘合在切割膜上的截面示意图。
图7是将带有支撑衬底的晶圆切割为带有支撑衬底颗粒的晶圆颗粒的截面示意图。
图8是带有支撑衬底的晶圆被划分为晶圆颗粒的平面结构示意图。
图9是将带有支撑衬底颗粒的晶圆颗粒粘合在引线框架上的截面示意图。
图10是将粘合至引线框架上的晶圆颗粒剥离支撑衬底颗粒后的截面示意图。
图11是本发明用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法的流程图。
具体实施方式
根据本发明的权利要求和发明内容所公开的内容，本发明的技术方案具体如下所述：
如图1所示，一种单面胶包含离形纸层100、热剥离胶粘合层110、聚酯纤维层120，离形纸层100用于保护热剥离胶粘合层110，使用时撕去离形纸层100，热剥离胶粘合层110起粘合作用。
如图2所示，相对于上述单面胶，双面热剥离胶带包含离形纸层200、另一离形纸层240、热剥离胶粘合层210、聚酯纤维层220、压敏胶粘合层230。离形纸层200及另一离形纸层240分别用于保护热剥离胶粘合层210、压敏胶粘合层230，其中，热剥离胶粘合层210、压敏胶粘合层230起粘合作用，可通过温度调节热剥离胶粘合层210的粘合力。
如图3所示，双面紫外光照射自剥离胶带包含离形纸层300、另一离形纸层360、紫外光照射自剥离粘合层310、基带薄膜340、紫外光照射剥离辅助粘合层350。其中，紫外光照射自剥离粘合层310、紫外光照射剥离辅助粘合层350起粘合作用。当紫外光照射剂量在一定范围内，紫外光照射自剥离粘合层310完全释放气体并脱离粘合面。
如图4所示，晶圆400包含晶圆正面和晶圆背面，在所述晶圆正面形成集成电路，利用粘合层410将支撑衬底420粘附在晶圆400正面。在一个优选的实施例中，粘合层410为双面热剥离胶带，粘合层410的压敏胶粘合层粘合在支撑衬底420上，并且，粘合层410的热剥离胶粘合层粘合在晶圆400正面。在另一个实施例中，粘合层410为双面紫外光照射自剥离胶带，粘合层410的紫外光照射剥离辅助粘合层粘合在支撑衬底420上，并且，粘合层410的紫外光照射自剥离粘合层粘合在晶圆400正面。
如图5所示，对图4中晶圆400在晶圆背面进行背面减薄，可采用切割或研磨的方式，由于支撑衬底420对晶圆400的支撑，增强晶圆400的机械强度，晶圆400可被减薄至100μm或者以下，对于功率半导体器件，当晶圆400减薄后，对晶圆400背面进行刻蚀(etch)、蒸发(evaporation)、离子注入(implant)以及激光退火(laser anneal)等背面工艺，以形成晶圆的背面电极。
如图6所示，将经过背面减薄及背面工艺处理所得到的带有支撑衬底420的晶圆400的背面粘合在切割膜430上。
如图7所示，对放置在切割膜430上的带有支撑衬底420的晶圆400进行切割，支撑衬底420、粘合层410、晶圆400按照单个芯片的尺寸(Die Size)被切割成多个组合有支撑衬底颗粒420a、粘合层颗粒410a、晶圆颗粒400a的芯片组440，粘合层颗粒410a保持其粘合特性用于将支撑衬底颗粒420a粘合在晶圆颗粒400a上。同时，切割膜430在纵向上部分被切割但保持整体连接性。由于切割设备需要透过支撑衬底420并在光学上识别单个芯片的尺寸(Die Size)，即是支撑衬底420须保障光学设备对晶圆400a的单个芯片的尺寸(Die Size)具可辨认性，所以，支撑衬底420优选对光学设备有较好透明性的玻璃或石英。
如图8所示，在切割膜430上，整个晶圆被切割成多个芯片组440。
如图9所示，在引线框架460的小岛区(PDA)上进行“点胶”构成多个导电银浆区450，并通过导电银浆区450的导电银浆的粘合作用分别将多个芯片组440粘合在该多个导电银浆区450上。此过程为晶圆颗粒400a的装片粘合(Die Attach)，当然也可将单个芯片组粘合至引线框架460上，这取决于实际需要。
相对于不带有支撑衬底而单独的将晶圆颗粒400a粘合在引线框架上，晶圆颗粒400a的厚度在100um或者以下时，在切割及装片粘合过程中，晶圆颗粒400a具有易碎性，因此，支撑衬底颗粒420a增强了晶圆颗粒400a的机械强度，以避免晶圆颗粒400a破碎(Die Crack)，并且使得晶圆颗粒400a的装片粘合(Die Attach)过程顺利进行。
其中，任何一颗芯片组440包含支撑衬底颗粒420a、粘合层颗粒410a、晶圆颗粒400a，晶圆颗粒400a的背面通过导电银浆区450固定在引线框架460上。支撑衬底颗粒420a、粘合层颗粒410a覆盖晶圆颗粒400a正面的集成电路部位，以避免导电银浆区450中由于导电银浆过多或者晶圆颗粒400a的移位带来所引起的导电银浆触及晶圆颗粒400a集成电路区域从而对集成电路带来腐蚀或者引起集成电路的短路。
在图9中，导电银浆区450固化后即可移去芯片组440的支撑衬底颗粒420a、粘合层颗粒410a，以完成管芯贴片，得到如图10所示的设置在引线框架460上的晶圆颗粒400a。在一个优选的实施例中，粘合层颗粒410a为双面热剥离胶带，通过对双面热剥离胶带加热，粘附在晶圆顶部的热剥离胶粘合层在高温下失去粘附性，从而使粘合层颗粒410a及与其粘附在一起的支撑衬底颗粒420a从晶圆颗粒400a上剥离，剥离温度可以选择为90℃、120℃或150℃。在另一个优选地实施例中，粘合层颗粒410a为双面紫外光照射自剥离胶带，对双面紫外光照射自剥离胶带进行紫外光照射，粘附在晶圆顶部的紫外光照射自剥离粘合层在紫外光的照射下失去粘附性，从而使粘合层颗粒410a及与其粘附在一起的支撑衬底颗粒420a从晶圆颗粒400a上剥离。
如图11所示，本发明的一种用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法的流程步骤如下：
提供一晶圆，晶圆包含晶圆正面和晶圆背面，在晶圆正面形成集成电路；提供一粘合层；提供一支撑衬底，利用粘合层将该支撑衬底粘合至晶圆正面；在晶圆背面进行晶圆背面减薄；基于减薄后的晶圆，在其晶圆背面进行背面工艺以形成器件电极；将带有支撑衬底的晶圆的底部粘合至切割膜上并对晶圆及支撑衬底进行切割以形成多个带有支撑衬底颗粒的晶圆颗粒；将多个晶圆颗粒粘合至与之相应的引线框架上；从晶圆颗粒上剥离支撑衬底颗粒以完成管芯贴片。
得到如图10所示的完成管芯贴片的产品后，对包含导电银浆区450、晶圆颗粒400a的引线框架460进行烘烤(Cure)，然后进行清洗、引线键合以及塑封，从而得到塑封完毕的具有超薄晶圆的芯片。
本发明一种用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，该方法粘附支撑衬底于晶圆的正面，对带有支撑衬底的晶圆进行背面研磨，并且在切割膜上同时切割支撑衬底及晶圆，将切割后的带有支撑衬底颗粒的晶圆颗粒粘合在与其对应的引线框架上以完成管芯贴片，该方法一方面保证晶圆具有足够的机械强度，另一方面使晶圆在管芯贴片时避免导电银浆影响电路性能。
当然，必须认识到，上述介绍是有关本发明优选实施例的说明，只要不偏离随后所附权利要求所显示的精神和范围，本发明还存在着许多修改。
本发明决不是仅局限于上述说明或附图所显示的细节和方法。本发明能够拥有其它的实施例，并可采用多种方式予以实施。另外，大家还必须认识到，这里所使用的措辞和术语以及文摘只是为了实现介绍的目的，决不是仅仅局限于此。
正因为如此，本领域的技术人员将会理解，本发明所基于的观点可随时用来作为实施本发明的几种目标而设计其它结构、方法和系统。所以，至关重要的是，所附的权利要求将被视为包括了所有这些等价的建构，只要它们不偏离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一晶圆，所述晶圆包含晶圆正面和晶圆背面，在所述晶圆正面形成集成电路；
提供一粘合层，所述粘合层为双面热剥离胶带；
提供一支撑衬底，利用所述粘合层将支撑衬底粘合至晶圆正面，所述双面热剥离胶带一面为压敏胶粘合层，其另一面为热剥离胶粘合层，所述压敏胶粘合层粘合在支撑衬底上，所述热剥离胶粘合层粘合在晶圆正面；
在晶圆背面进行晶圆背面减薄；
将带有支撑衬底的晶圆粘合至切割膜上并对晶圆及支撑衬底进行切割以形成数个带有支撑衬底颗粒的晶圆颗粒；
将所述的数个晶圆颗粒粘合至与之相应的引线框架上；
从晶圆颗粒上剥离支撑衬底颗粒以完成管芯贴片。
2.如权利要求1所述的用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其特征在于，晶圆减薄后还包括对晶圆的背面进行背面工艺以形成器件电极，所述背面工艺包括背面刻蚀、背面蒸发、背面注入以及背面激光退火。
3.如权利要求1所述的用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其特征在于，所述支撑衬底为玻璃或石英。
4.如权利要求1所述的用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其特征在于，通过对所述的粘合层进行加热以从晶圆颗粒上分离粘合层的，从而实现从晶圆颗粒上剥离支撑衬底颗粒。
5.如权利要求1所述的用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其特征在于，所述晶圆背面减薄是将晶圆减薄至小于等于100μm。
6.一种用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一晶圆，所述晶圆包含晶圆正面和晶圆背面，在所述晶圆正面形成集成电路；
提供一粘合层，所述粘合层为双面紫外光照射自剥离胶带；
提供一支撑衬底，利用所述粘合层将支撑衬底粘合至晶圆正面，所述双面紫外光照射自剥离胶带一面为紫外光照射剥离辅助粘合层，其另一面为紫外光照射自剥离粘合层，所述紫外光照射剥离辅助粘合层粘合在支撑衬底上，所述紫外光照射自剥离粘合层粘合在晶圆正面；
在晶圆背面进行晶圆背面减薄；
将带有支撑衬底的晶圆粘合至切割膜上并对晶圆及支撑衬底进行切割以形成数个带有支撑衬底颗粒的晶圆颗粒；
将所述的数个晶圆颗粒粘合至与之相应的引线框架上；
从晶圆颗粒上剥离支撑衬底颗粒以完成管芯贴片。
7.如权利要求6所述的用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其特征在于，通过对所述双面紫外光照射自剥离胶带进行紫外线照射以从晶圆颗粒上分离粘合层的，从而实现从晶圆颗粒上剥离支撑衬底颗粒。
8.如权利要求6所述的用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其特征在于，所述晶圆背面减薄是将晶圆减薄至小于等于100μm。
9.如权利要求6所述的用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其特征在于，晶圆减薄后还包括对晶圆的背面进行背面工艺以形成器件电极，所述背面工艺包括背面刻蚀、背面蒸发、背面注入以及背面激光退火。
10.如权利要求6所述的用于超薄晶圆工艺的管芯贴片方法，其特征在于，所述支撑衬底为玻璃或石英。
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