CN103098170B - 裸芯预剥离设备和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种将贴附在切片带（200）上的半导体裸芯（212）由所述切片带预剥离的设备（100）和方法。该设备（100）包括腔体（110），所述腔体具有底部基底（112）、顶部开口（114）和从基底（112）的周边向上延伸的环形侧壁（116）。侧壁（16）具有大致平的顶部表面。该设备（100）还包括设置在腔体（110）之上的盖子（120）。盖子（120）具有中心开口。该设备（100）还包括设置在基底（112）中的至少一个入口（118），和经由该至少一个入口（118）连接至腔体（110）的压强调节器（150）。切片带（200）被布置在盖子（120）和侧壁（116）的顶部表面之间，以气密密封腔体（110）的顶部开口（114）。半导体裸芯（212）位于腔体（110）的顶部开口（114）的正上方。

Description

裸芯预剥离设备和方法

技术领域

本技术涉及半导体装置的制造。

背景技术

在将晶片分成经由裸芯贴附膜22贴附至切片带20上的多个单元裸芯10后，在所谓拾取工艺中一装置从切片带20上拾取单个的裸芯10，如图1A所示。图1B示出了从切片带20上拾取半导体裸芯10的拾取机构的放大示意侧视图。使用诸如推力销的推出器30透过切片膜20在单个裸芯10的背面推动单个裸芯10。作为结果，半导体裸芯10在由在上方和推力销30相对的吸取装置保持的同时被从切片带20剥离。通常所知的吸取装置40为连接至真空泵的橡胶嘴。

在拾取工艺中，在半导体裸芯10的厚度等于或小于100μm的情形中，当半导体裸芯10的背面被推出器30向上推起时，由于介于其间的粘接剂，裂纹或碎裂在半导体裸芯10的周边部分发生，这导致了产率损失或产品质量的下降。因此，存在改进用来制造半导体装置的设备和方法的需要。

附图说明

图1A和1B是示出了制造半导体装置的拾取工艺的示意性侧视图；

图2是根据本技术的预剥离半导体裸芯的设备的分解示意立体图；

图3是根据本技术的预剥离半导体裸芯的设备的局部示意性侧视图；

图4是根据本技术的预剥离半导体裸芯的设备的腔体的示意性俯视图；

图5A和5B是根据本技术的预剥离半导体裸芯的设备的示意性侧视图；

图6A-6E是根据本技术的第一实施例的制造半导体装置的方法的示意图；

图7是具有拱顶形状的切片带的放大视图；和

图8是具有反置拱顶形状的切片带的放大视图。

具体实施方法

现将参考图2到图8描述实施例，其涉及了从切片带预剥离半导体裸芯的设备和方法。可以理解本技术可以以许多不同的形式实现且不应解释为限于本文所阐述的实施例。而是，这些实施例被提供，使得本公开将是充分和完整的，且将该技术完全传递给本领域的技术人员。本技术旨在覆盖这些实施例的替换、修改和等同物，这些实施例被包括在由所附权利要求界定的本技术的范围和精神内。另外，在本技术的所附详细说明中，阐述了许多特定的细节，以提供本技术的完整理解。然而，对于本领域技术人员而言清楚的是，本技术可以在没有这样的特定细节的情况下被实现。

术语“顶部”和“底部”以及“上”和“下”在本文中仅为了方便和说明的目的而使用，且不旨在限制本技术的描述，而所指称的项目可以在位置上交换。

图2是根据本技术的预剥离半导体裸芯的设备100的分解透视示意图。设备100包括腔体100，腔体100具有底部基底112、顶部开口114和从底部112的周边向上延伸的环形侧壁116。其上贴附有多个半导体裸芯212的切片带200被设置在腔体110上方。所述腔体110的基底112可具有平或凸的表面。如图2所示，环形侧壁116具有圆环状的横截面，但本技术未对其作出限制，环形侧壁116可具有其他带有中央开口的几何形状，以允许将切片带2上的半导体裸芯212定位在该中央开口正上方。在此情形下，半导体裸芯212在切片带在操作中发生形变时可随切片带200自由移动。侧壁116具有大致平的顶部表面，使得切片带可被可靠的放置在侧壁116的顶部表面上。腔体110的主体可由金属制成，所述金属诸如钢、铝或铜。

设备100还包括设置在腔体110之上的盖子120。切片带200被设置在侧壁116的顶部表面和盖子120之间。切片带200通常具有施加在两面上的粘接剂（未示出），因此切片带200可经由粘接剂将侧壁116的顶部表面和盖子120接合在一起。如图2所示，盖子120具有圆环状形状，但本技术未对其作出限制，盖子120可具有带有中央开口的其他几何形状，以允许将切片带2上的半导体裸芯212定位在该中央开口的正上方。在此情形下，半导体裸芯212在切片带在操作中发生形变时可随切片带200自由移动。盖子120可为具有和侧壁116的顶部表面大致相同的横截面和尺寸的环形构件。盖子120可由金属制成，所述金属诸如钢、铝或铜。例如，盖子120可以是在一在先的切片步骤中贴附到切片带上的晶片环。设备100还可以包括至少一个固定构件130，其将盖子120和切片带200可靠地固定到侧壁116的顶部表面上。固定构件130可包括螺钉、销子、夹子、铆钉或其他用来改进腔体110的密封的装置。举例来说，如图2所示，具有四个沿盖子的周边等距离分布的定位销子作为固定构件130。固定构件130也可由金属制成。

可选地，设备100可包括设置在切片带200和侧壁116的顶部表面之间的密封构件140，以改进腔体116的密封。如图2所示，在盖子120和侧壁116都具有圆环形横截面形状时，密封构件140可为O形环。除了直接放置在侧壁116的顶部之外，密封构件140也可被容纳在形成在侧壁116的顶部表面上的沟槽170内，如图3中的侧视图所示。此时，密封构件140可更可靠地放置在侧壁116上，并由此改进腔体110的密封。

此外，设备100包括至少一个设置于基底112中的入口118。可有多个分布在基底112中的入口118，但优选地，至少一个入口118被设置在基底112的中心或基底112的中心的附近。举例来说，图4是具有多个入口118的腔体110的示意性俯视图，其中一个入口118被布置在基底112的中心，而其余的入口118被分布遍及基底表面。设备100还包括经由一个或多个入口118连接至腔体110的压强调节器150。如果切片带200密封腔体110的顶部开口，压强调节器150可调节腔体110内的压强，并由此在切片带200的相对面之间产生压强差，其可使切片带200发生形变。举例来说，当切片带200上的半导体裸芯212被布置在腔体110之外，如图5A所示，压强调节器150'可包括将液体或气体提供到腔体110内的流体源152'，以在腔体110内形成相对于诸如大气压的环境压强的正压强。优选地，气体可为干燥的空气或干燥的氮气，以保护切片带200不受湿气的影响。可替换地，在切片带200上的半导体裸芯212被布置在腔体110之内，如图5B所示时，压强调节器150"可包括真空泵152"和阀门154"，以控制真空度，即，腔体110内相对于环境压强的负压强。

此外，设备100还可包括腔体110内的辐射源（未示出），诸如UV光源，其在切片带200由于由压强调节器150引入的压强差而变形时用来照射切片带200。

将在下文中参考根据本技术的制造半导体装置的方法对设备100的更多细节进行讨论。

图6A至6E为示出了用来如本技术的第一实施例所述，制造半导体装置的方法的示意图。

如图6A所示，晶片210被可选地经由裸芯贴附膜（DAF）220首先贴附至切片带200上。切片带200通常包括基底材料和施加在两面上的粘接剂，所述基底材料诸如聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯对苯二甲酸酯（PET）、聚烯烃或聚乙烯。该粘接剂也可为UV敏感的，以允许在UV照射时断开粘接剂接合。裸芯贴附膜220通常被用于薄裸芯层叠封装，以在封装中获得需要的一致的粘结层厚度。DAF220和切片带200之间的接合强度通常小于半导体裸芯212和DAF220之间的接合强度，以使得在预剥离和后续的拾取工艺期间，半导体裸芯212和DAF200被从切片带200上分离。

下一步，如图6B所示，晶片210在所谓的切片工艺中被诸如钻石锯或激光（未示出）的切割工具分成切片带200上多个单独的半导体裸芯212。切片带上的粘接剂将半导体裸芯保持在位。优选地，晶片210和DAF220两者都被完全切割穿透，以使得切片带200在半导体裸芯210之间也被刻划。在这种情况下，切片带200在半导体裸芯210之间的位置被减弱，因此趋向于在后续的工艺过程中更容易变形。

下一步，进行预剥离半导体裸芯212的方法。根据本技术的第一实施例，在其上贴附有多个半导体裸芯210的切片带200被设置在设备100上，如图6C所示。该切片带200由于在表面上施加的粘接剂，气密性地密封腔体110的顶部开口。如上所述，还可使用盖子120、一个或多个固定构件130和密封构件140进一步改进腔体110的密封。此外，盖子120可在此前的切片工艺中作为晶片环被贴附至切片带200。在此实施例中，半导体裸芯212被布置在腔体110之外，且设备100包括流体源152'和流体控制器154'。

下一步，流体经由腔体110的基底112上的一个或多个入口被从流体源152'提供入腔体110，以在切片带200的相对面之间形成压强差，即腔体110内相对于环境压强的正压强。流体可为气体或液体。如上所述，流体优选地为干燥的空气或干燥的氮气，以保护切片带200不受湿气影响。举例来说，腔体110内的压强在0.1MPa至0.5MPa的范围，这高于环境压强，所述环境压强诸如大约为0.1MPa的大气压强。这样的压强差将切片带200变形成凸的形状，诸如拱顶形状，如图6D所示。

图7为具有拱顶形状的切片带200的放大视图。如图7所示，切片带200的相对两面之间的压强差在切片带200以及贴附在其上的半导体裸芯212上施加大致均一的力。由于如上所述的由高分子材料制成的切片带200较由硅制成的半导体裸芯要柔韧得多，在给定的压强水平上，切片带200发生大弹性变形，甚至在施加在切片带200上的应力超过切片带200的基底材料的屈服强度时发生小的塑性变形，而半导体裸芯212仅发生小的弹性变形。当半导体裸芯212对抗所述弹性变形的回复力超过DAF220和切片带220之间的接合强度时，切片带200被拉离半导体裸芯212和DAF220，这在具有最弱的接合强度的部分开始，所述部分对应于半导体裸芯212的周边部分，比如半导体裸芯的角部，由此部分地将切片带200从半导体裸芯212剥离，且将DAF220从切片带200上剥离，而不拾取半导体裸芯212。因此该工艺被称作“预剥离”工艺。

切片带200的拱顶形状由拱顶宽度W和拱顶高度H表征，如图7所示，其中出于清晰的目的未示出DAF220。拱顶宽度W取决于设备100的腔体110的尺寸（诸如，具有圆柱形形状的腔体110的内部半径）。拱顶高度H则取决于切片带200的相对面之间的压强差以及切片带200的柔韧性。举例来说，当腔体内的压强为约0.1-0.5MPa而环境压强为约0.1MPa时，压强差在约0-0.4Mpa的范围。这样约为0-0.4MPa的压强差对于由Nittto DenkoAmerican Inc.（加州，美国）提供的基于PET的切片带200可引入约0-60mm范围的拱顶高度H，假设腔体的内部半径为大约350mm。在此情形下，具有拱顶形状的变形的切片带具有约0-0.17的高宽比H/W。变形的切片带200可具有高达0.3的高宽比H/W。变形的切片带200的高的高宽比有助于切片带200与DAF220和半导体裸芯212之间的分离，但可能会导致切片带200的过度塑性变形，并由此为随后的拾取工艺引入定位误差，这将在下文中更详尽地描述。在此情形下，变形的切片带200优选地具有约0.06-0.3、特别是约0.06至0.11的高宽比。举例来说，当拱顶宽度W为约350mm时，拱顶高度H优选地在约10-40mm的范围。

可由诸如图6D中示出的带有量表的阀门的流体控制器来控制流体的流速。流体的高流速在相对短的时间段内产生切片带200的拱顶形状，并由此改进生产能力，但一些半导体裸芯212可能会遭受由变形的切片带220施加的冲击力造成的裂纹或碎裂。因此，优选的是通过控制流体的流速来逐渐增加腔体110内的压强。举例来说，优势的是具有大致均一的低流速，示例性地，当腔体体积为约6.2L时，所述流速为约0.5L/min-10L/min。此外，至少一个入口被设置在腔体110的基底的中心上的构造促进了形成拱顶形状。当变形的切片带200的高宽比或拱顶高度达到预定值时，优选的是将变形的切边带200的形状保持预定时间，例如从几十秒至几分钟，以使得分离在切边带200和DAF220之间发展。

下一步，腔体110内的压强通过破坏腔体110的顶部开口的密封，或者通过经由一个或多个入口118从腔体110中排除流体而释放。使用这样的方法，如图6E所示，切片带200大致被回复至平面形状，且贴附在其上的半导体裸芯212准备好在随后的拾取步骤中被从切片带220上拾取。由于DAF220和切片带200之间的接合强度被如上所述的预剥离工艺降低，可使用较小的拾取力来拾取半导体裸芯212，因此降低了诸如裂纹或碎裂的缺陷的风险，并改进了产率。预剥离工艺中变形的切片带的高宽比越高，随后的拾取工艺中的拾取力越低。例如，当变形的切片带200达到约0.09的高宽比时，拾取力最多可被降低至30%。拾取工艺既可在设备100上原位进行，也可在独立的拾取设备（未示出）中进行。

由于如图6A所示，切片带200的中心部分在预剥离工艺之前在半导体裸芯212之间具有划线，切片带200的中心部分具有较切片带200的周边部分弱的强度。因此，切片带200的中心部分在预剥离工艺中较切片带200的周边部分变形更多。如果由于过度的形变而超过了切片带200的屈服强度，切片带200可能不能在压强释放后保持其原来的形状和尺寸，因此贴附在切片带200上的半导体裸芯212可能会改变彼此得相对位置。在此情形下，在预剥离工艺后，切片带200的中心部分上的半导体裸芯212的间隙可能稍大于切片带200的周边部分上的半导体裸芯212的间隙，这可能会导致拾取工艺中一些半导体裸芯212的定位误差和拾取遗漏。因此，有必要控制预剥离工艺中切片带200的变形，以避免对拾取工艺的负面影响。

如果切片带200上的粘接剂是UV敏感的，变形后的切片带200随后可被UV光源照射，所述UV光源示例性地被设置在腔体110的基底中。使用这样的方法，当变形的切片带200的一部分在预剥离工艺中被从DAF220以及半导体裸芯212分离时，可降低在切片带200上使用的粘接剂的粘度，并由此进一步降低半导体裸芯212的拾取力。

在上述的第一实施例中，通过将流体提供入腔体110中而引入切片带200的相对面间的压强差。可替换地，根据本技术的第二实施例，也可通过相对环境压强逐渐减少腔体110内的压强而引入这样的压强差，这可使用图5B中示出的设置来实现，所述设置诸如真空泵152''和阀门154''。使用这样的方法，切片带200被变形成具有凹的形状，诸如在图8中的放大示意侧视图中示出的倒置拱顶形状，该视图中也未示出DAF220。使用这样的方法，当环境压强为0.1MPa,即一个大气压强时，腔体110内的压强示例性地在0.01-0.1MPa的范围。第二实施例的其他细节大致和第一实施例中的相同，此处将不再重复。

使用根据本技术的、将半导体裸芯从切片带上预剥离的设备和方法，在此后用来制造半导体装置的拾取工艺中，拾取力减小，因此使半导体裸芯裂纹或碎裂的风险降低。由于切片带被压强差变形，预剥离工艺中的应力在切片带上大致均一，因此避免了诸如裂纹或碎裂的可能的缺陷，当替代使用了与半导体裸芯接触的推力销的固体推出器装置来变形切片带时，将造成应力集中，并导致这样的缺陷。

在一方面，本技术涉及用来将半导体裸芯从其上贴附有半导体裸芯的切片带上预剥离的设备。该方法包括腔体，其具有底部基底、顶部开口和从基底的周边向上延伸的环形侧壁，该侧壁具有大致平的顶部表面；设置于腔体上方的盖子，所述盖子具有中心开口，至少一个设置于基底中的入口；和经由所述至少一个入口连接至腔体的压强调节器。切片带被设置在盖子和侧壁的顶部表面之间，以气密密封腔体的顶部开口，且半导体裸芯位于所述腔体的顶部开口的正上方。

在实施例中，压强调节器包括经由入口向腔体提供流体的流体源。流体包括气体或液体。气体包括干燥的空气或氮气。压强调节器还包括用来控制流体流速的流体控制装置。可替换地，压强调节器包括真空泵。

在实施例中，该设备还包括至少一个固定固件，将盖子和切片带固定至侧壁的顶部表面。固定构件包括螺钉、销子、夹子或铆钉。该设备还包括设置在切片带和侧壁的顶部表面之间的密封构件。侧壁的顶部表面可包括容纳固定构件的沟槽。

在实施例中，环状侧壁的顶部表面和盖子两者都具有圆环形横截面形状，且密封构件为O形环。盖子可为晶片环。腔体的基底具有平面或凸出的表面。所述入口的至少一个被设置在基底的中心或基底的中心的附近。此外，该设备还包括设置在腔体内的UV光源。

在另一方面，本技术涉及一种制造半导体装置的方法。该方法包括下列步骤：将晶片贴附至切片带的一面上；将晶片切分成多个贴附在切片带上的半导体裸芯；将切片带放置在腔体上方，所述腔体具有基底体部、顶部开口和从基底的周边向上延伸的环形侧壁，以使得切片带气密密封腔体的顶部开口，其中所述半导体裸芯位于腔体的顶部开口的正上方；在切片带的相对两侧引入压强差，使得切片带变形，以具有相对于腔体的顶部开口的凸或凹的形状；和释放压强差。

在实施例中，由经由设置在基底中的至少一个入口连接至腔体的压强调节器引入压强差。在一个示例中，半导体裸芯被布置在腔体之外，且腔体内的压强大于腔体外的压强，以使得切片带具有相对于腔体的顶部开口凸的形状。压强调节器通过将流体引入腔体来增加腔体内的压强。压强调节器通过控制流体的流速来逐渐增加腔体内的压强。在另一个示例中，半导体裸芯被布置在腔体之内，且腔体内的压强小于腔体外的压强，以使得切片带具有相对于腔体的顶部开口凹的形状。压强调节器使用真空泵降低腔体内的压强。腔体内的压强被逐渐降低。腔体内的压强的范围为约0.01MPa-约0.5MPa。变形的切片带具有约0.06-0.3的高宽比。在以第一高宽比变形的切片带上的半导体裸芯与在以小于第一高宽比的第二高宽比变形的所述切片带上的半导体裸芯相比，在释放压强差之后，在所述从所述切片带上拾取所述半导体裸芯的步骤中以更小的力被拾取。

在实施例中，该方法还包括将UV光照射至变形的切片带的步骤。

本技术的前述的说明书为了示出和描述的目的被呈现。其不旨在是穷举的，或限制本技术于所公开的准确形式。根据以上的教导许多修改和变化是可能的。所述实施例被选择从而最好解释本技术及其实际应用的原理，由此使得本领域的技术人员在各个实施例中以及适于所考虑的特定用途的修改而最好地利用本技术。本技术的范围旨在由所附的权利要求限定。

Claims (20)

1.一种将贴附在切片带上的半导体裸芯从所述切片带预剥离的设备，包括：

腔体，其具有底部基底，顶部开口和从所述基底的周边向上延伸的环形侧壁，所述侧壁具有平的顶表面；

盖子，设置于所述腔体上方，所述盖子具有中心开口；

至少一个入口，设置于所述基底中；和

压强调节器，经由所述至少一个入口连接到所述腔体，所述压强调节器包括将流体经由所述入口提供到所述腔体的流体源，

其中所述切片带设置于所述盖和所述侧壁的顶表面之间以气密地密封所述腔体的顶部开口，且

所述半导体裸芯位于所述腔体的顶部开口的正上方。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述流体包括气体或液体。

3.如权利要求2所述的设备，其中所述气体包括干燥的空气或干燥的氮气。

4.如权利要求1所述的设备，其中所述压强调节器还包括用来控制所述流体的流速的流体控制装置。

5.如权利要求1所述的设备，还包括至少一个固定构件，将所述盖子和所述切片带固定到所述侧壁的顶表面上。

6.如权利要求5所述的设备，其中所述固定构件包括螺钉、销子、夹子或铆钉。

7.如权利要求1所述的设备，还包括密封构件，设置于所述切片带和所述侧壁的顶部表面之间。

8.如权利要求7所述的设备，其中所述侧壁的顶部表面包括容纳所述密封构件的沟槽。

9.如权利要求8所述的设备，其中所述环形侧壁的顶部表面和所述盖子均具有圆环状的横截面形状，且所述密封构件是O形环。

10.如权利要求7所述的设备，其中所述盖子是晶片环。

11.如权利要求1所述的设备，其中所述基底具有平面或凸面。

12.如权利要求1所述的设备，其中所述至少一个入口设置于所述基底的中心或在所述基底的中心的附近。

13.如权利要求1所述的设备，还包括设置于所述腔体内的UV光源。

14.一种预剥离半导体裸芯的方法，包括以下的步骤：

将切片带设置于一腔体的上方，所述腔体具有底部基底、顶部开口和从所述基底的周边向上延伸的环形侧壁，使得所述切片带气密密封所述腔体的顶部开口，其中多个半导体裸芯贴附在所述切片带上，且位于所述腔体的顶部开口的正上方；

在所述切片带的相对两侧引入压强差，所述压强差由压强调节器引入，所述压强调节器经由设置于所述基底中的至少一个入口连接到所述腔体，所述半导体裸芯放置于所述腔体外，且所述腔体内的压强大于所述腔体外的压强，使得所述切片带变形以具有相对于所述腔体的顶部开口的总体的凸的形状；且

释放所述压强差。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述压强调节器通过将流体引入所述腔体内从而增加了所述腔体内的压强。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述腔体内的压强通过控制所述流体的流速而逐渐增加。

17.如权利要求14所述的方法，其中所述腔体内的压强在0.1MPa－0.5MPa的范围。

18.如权利要求14所述的方法，其中所述变形的切片带具有0.06-0.3的高宽比。

19.如权利要求14所述的方法，其中在以第一高宽比变形的切片带上的半导体裸芯与在以小于第一高宽比的第二高宽比变形的所述切片带上的半导体裸芯相比，在释放所述压强差之后，在从所述切片带拾取所述半导体裸芯的步骤中以更小的力被拾取。

20.如权利要求14所述的方法，还包括将UV光照射到所述变形的切片带上的步骤。