DE19822512A1

DE19822512A1 - Verfahren zum Vereinzeln und Positionieren von Halbleiter-Bauteilen

Info

Publication number: DE19822512A1
Application number: DE1998122512
Authority: DE
Inventors: Guenter Tutsch; Klemens Ferstl; Reinhard Fischbach; Reinhold Merkl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 1999-10-21

Abstract

Die Bauteile (1) werden aus einer Wafer-Scheibe (S) vereinzelt, die mit einer Seite, bevorzugt ihrer Frontscheibe (2) lösbar auf einer Trägerfolie (5) aufgebracht ist. Die Wafer-Scheibe wird von der Rückseite (8) her vereinzelt z. B. gesägt. Die Trägerfolie (5) wird mit den Bauteilen (1) anschließend derart positioniert, daß sich zumindest ein Bauteil (13) über einem zugeordneten Bauteilträger (14) befindet. Das Bauteil (13) wird mit einem auf die Trägerfolie (5) wirkenden Stempel (18) auf den Bauteilträger (14) gedrückt.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Endmontage von Halb leiter-Bauteilen und betrifft das Vereinzeln und Positionie ren derartiger Bauteile, insbesondere sog. ultradünne Halb leiter-Bauteile (chips), die aus einer Wafer-Scheibe mit ei ner sehr geringen Dicke von beispielsweise weniger als 150 µm hergestellt werden.

Derartige Halbleiter-Bauteile werden bekanntermaßen (EP-0 565 781 A1) zunächst gemeinsam auf einer Wafer-Scheibe ausgebil det und strukturiert. Erst anschließend werden die Bauteile zur individuellen Weiterverarbeitung und z. B. Bildung einzel ner Halbleitermodule voneinander getrennt. Dazu wird die Wa fer-Scheibe in einem Sägerahmen angeordnet, in dem eine adhä sive Folie gespannt ist. Die Wafer-Scheibe haftet mit ihrer Rückseite auf der Folie, so daß auch die Bauteile nach einem anschließenden Sägevorgang - durch mit dem Sägevorgang er zeugte Fugen voneinander getrennt - auf der Folie haften bleiben. Anschließend müssen die vereinzelten Bauteile von der Folie abgenommen und auf einem Bauteilträger positioniert bzw. fixiert werden. Diese Schritte bezeichnet man auch als "Pick and Place" bzw. "Die-Bonden". Dabei besteht die Schwierigkeit, das Bauteil unter möglichst geringer mechani scher Belastung zu handhaben und die Funktionsfähigkeit be einträchtigende mechanische Beschädigungen zu vermeiden. Dazu wird beispielsweise ein Vakuum-Saugrüssel verwendet.

Aus der EP-0 565 781 A1 geht in diesem Zusammenhang die Ver wendung einer Pickup-Nadel vor, die durch eine Adhäsivfolie eines Sägerahmens zur Verminderung der Adhäsionskräfte gegen die Unterseite oder Rückseite eines Bauteiles drückt, das zu vor durch Sägen von der Frontseite der Wafer-Scheibe her aus dem Scheibenverband vereinzelt wurde. Das Bauteil wird aus der gemeinsamen Ebene der übrigen Bauteile herausgehoben, wo bei sich die Trägerfolie löst und ein Saugrüssel mit ver gleichsweise geringer Saugkraft zum Weitertransport und zum Positionieren des Bauteiles ausreicht.

Im Hinblick auf die durch die Pickup-Nadel zu befürchtende Beschädigung der Bauteilrückseite wird in der älteren Deutschen Patentanmeldung vom 20. 11. 1996 mit dem amtlichen Aktenzeichen 196 48 072.8 vorgeschlagen, auf der der Träger folie zugewandten Rückseite des Halbleiter-Bauteils bzw. der ursprünglichen Wafer-Scheibe eine Schutzschicht aufzutragen.

Dies erhöht den Fertigungsaufwand zusätzlich und ist insbe sondere im Hinblick auf den Trend zu immer dünner werdenden Bauteilen (ultradünne chips) problematisch. Weiterhin erfor dern die vorbeschriebenen bekannten Verfahren ein zeitaufwen diges Greifen, Transportieren und Plazieren der vereinzelten Halbleiter-Bauteile. Dies erhöht die Taktzeiten und setzt die Bauteile zusätzlichen mechanischen Belastungen aus.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Ver fahrens zum Vereinzeln und Positionieren von Halbleiter-Bau teilen, das bei einer einfachen und kostengünstigen Verfah rensdurchführung insbesondere auch für besonders dünne Halb leiter-Bauteile geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Vereinzeln und Positionieren von Halbleiter-Bauteilen, die zunächst im Verbund in einer Wafer-Scheibe gemeinsam be arbeitet wurden, bei dem die bereits strukturierte Frontseite der Wafer-Scheibe lösbar auf einer Trägerfolie befestigt wird, die Wafer-Scheibe von der Rückseite her zur Vereinze lung der Halbleiter-Bauteile gesägt wird, die Wafer-Scheibe derart positioniert wird, daß sich zumindest jeweils ein Bau teil über einem zugeordneten Bauteilträger befindet, und das jeweilige Bauteil mit einem auf die Trägerfolie wirkenden Stempel auf den Bauteilträger gedrückt wird.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be steht darin, daß eine weitestgehend umfassende Behandlung der Wafer-Scheibe ausschließlich auf einem einzigen Träger - näm lich mit der Trägerfolie - von der Rückseite aus ermöglicht wird. Besonders vorteilhaft kann die Rückseite der mit ihrer Frontseite bereits auf der Trägerfolie befestigten Wafer- Scheibe abgeschliffen werden, um die Dicke der Wafer-Scheibe weiter zu vermindern (sog. Wafer-Dünnen). Dieser Prozeß wird allgemein auch als Wafer-Schleifen oder Grinden bezeichnet.

Danach kann die bereits fixierte Wafer-Scheibe von der Rück seite her zur Vereinzelung der Halbleiter-Bauteile gesägt werden, ohne daß es einer erneuten Scheibenfixierung bedarf. Anschließend erfolgt der gegenüber den vorbeschriebenen Ver fahren wesentlich vereinfachte Prozeß des Die-Bondens, indem die Wafer-Scheibe vorzugsweise oberhalb eines Modulträgerban des (Leadframe-Band), das als Substrat dient, präzise gemäß der Anordnung der Bauteile in der Wafer-Scheibe "wafermapgerecht" positioniert wird. Anschließend wird das individuelle Halbleiter-Bauteil mit dem auf die andere, freie Seite der Folie wirkenden Stempel auf das Substrat gedrückt. Dabei ist ein Durchstoßen der Trägerfolie nicht erforderlich, so daß keine punktuelle, zum Bruch dünner chips führende me chanische Belastung auftritt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf das jeweilige Bauteil mit einer ebenen Kontaktfläche des Stempels gedrückt. Dies hat eine weitere Vergleichmäßigung der auf das Halbleiter-Bauteil ausgeübten Druckkräfte zur Folge, so daß eine besonders schonende Ablö sung des Bauteils von der Trägerfolie und ein belastungsarmer Transfer auf den Bauteilträger ermöglicht wird. Besonders be vorzugt kann dazu der Bauteilträger mit einer Adhäsions schicht beschichtet sein, deren Adhäsion größer als die der Trägerfolie ist.

In diesem Zusammenhang sieht eine besonders bevorzugte Ausge staltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß die Trä gerfolie auf ihrer dem Bauteil zugewandten Seite mit einer Klebstoffschicht versehen ist, deren Adhäsion bedarfsweise durch Lichtzufuhr vermindert werden kann. Dadurch kann näm lich das Ablösen des Halbleiter-Bauteils von der Trägerfolie bedarfsgerecht unterstützt werden.

Eine fertigungstechnisch besonders bevorzugte Fortbildung des Verfahren sieht dabei vor, daß das Licht durch den Stempel zugeführt wird.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei spielhaft nachfolgend anhand einer Figur weiter erläutert.

Die Figur zeigt mehrere Halbleiter-Bauteile 1, die ursprüng lich Bestandteil einer gemeinsame Wafer-Scheibe S waren und in dieser zunächst gemeinsam bearbeitet und strukturiert wor den sind. Die Frontseite der bearbeiteten ursprünglichen Wa fer-Scheibe und damit die Frontseiten 2 der Halbleiter-Bau teile (chips) 1 sind lösbar auf einer gemeinsamen Trägerfolie 5 befestigt. Die zwischen den Chips 1 bestehenden Fugen 7 sind zuvor zwecks Vereinzelung der Bauteile 1 durch an sich bekanntes Sägen oder Trennen z. B. mittels Laser der (nicht vollständig gezeigten) Wafer-Scheibe S erzeugt worden. Ein dazu geeignetes Sägeverfahren ist beispielsweise in der EP 0 734 824 A2 offenbart. Dabei wurde die Wafer-Scheibe S von ih rer Rückseite 8 her zur Erzeugung der Fugen 7 zwecks Verein zelung der Bauteile gesägt.

Die Trägerfolie 5 wird anschließend (wie durch Pfeile A-B an gedeutet) derart positioniert, daß sich zumindest ein Bauteil 13 über einem ihm zugeordneten Bauteilträger 14 befindet. Der Bauteilträger kann in an sich bekannter Weise Bestandteil (Insel) eines Leadframes oder eines Substrats sein, das Teil eines Leadframebandes oder Modulträgerbandes 15 sein kann. Die Positionierung des Bauteils 13 erfolgt entsprechend sei ner individuellen, bekannten Position in der ursprünglichen Wafer-Scheibe (d. h. sog. wafermapgerecht). Das Bauteil 13 wird von oben mit der ebenen Kontaktseite 16 eines auf die Trägerfolie 5 wirkenden Stempels 18 mit seiner Unterseite 19 auf eine Klebstoffschicht 22 des Bauteilträgers 14 gedrückt. Der Stempel 18 ist dazu - wie durch Pfeile C-D angedeutet - relativ zu dem Bauteilträger 14 vertikal verfahrbar. Dabei wird dafür gesorgt, daß die Adhäsion zwischen der Klebstoff schicht 22 und der Rückseite 19 größer ist als die Adhäsion, die zwischen der Trägerfolie 5 und der Frontseite 2 des Bau teils 13 besteht.

Besonders bevorzugt kann eine Trägerfolie 5 mit einer Kleb stoffschicht 23 verwendet werden, deren Adhäsion gegenüber dem Bauteil 13 dadurch vermindert werden kann, daß die Folie 5 mit Licht 24 einer geeigneten Wellenlänge (z. B. UV-Licht) bestrahlt wird. Die Lichtbestrahlung führt zu einer zum Zeit punkt des Bauteiltransfers von der Trägerfolie 5 auf das Substrat 14 gewünschten Verminderung der Adhäsion und damit zu einem besonders einfachen Ablösen der Trägerfolie 5 von der Frontseite 2 des Bauteils 13. Besonders bevorzugt kann das Licht 24 durch Lichtwellenleiter 26 zugeführt werden, die durch dem Stempel 18 führen und an der Kontaktfläche 16 en den.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorteilhafterweise die Anzahl der notwendigen Prozeßschritte vom Wafer-Dünnen bis zum Die-Bonden minimiert. Dies führt zu erheblichen Ein sparungen bei den Prozeßkosten, insbesondere weil Prozeß schritte für das Laminieren und wieder Abtrennen der Wafer- Scheibe von weiteren Träger- oder Schutzfolien vor dem Wafer sägen eingespart werden können. Die Verfahrwege und Bewegun gen für das Die-Bonden werden minimiert. Das bei bekannten Verfahren notwendige Abnehmen und Positionieren des Bauteiles ("Pick and Place") entfällt, wodurch weitere Kosteneinsparun gen realisiert werden können. Das ganzflächige Herabdrücken des Bauteils auf das Substrat unter vollständiger Zwischen lage der Trägerfolie ermöglicht eine besonders schonende Handhabung der Bauteile. Insbesondere ist kein Durchstoßen der Trägerfolie mit Nadeln oder ähnlichen Ablösehilfen erfor derlich. Insgesamt führt das erfindungsgemäße Verfahrens da mit zu einer erheblichen Verkürzung der Gesamtdurchlaufzeit, verminderten Ausrüstungskosten und einer besonders schonenden Bauteilbehandlung, aus der eine Erhöhung der Ausbeute und Qualität vor allem bei dünnen Wafer-Scheiben bzw. Bauteilen resultiert.

Claims

1. Verfahren zum Vereinzeln und Positionieren von Halbleiter- Bauteilen (1), die zunächst im Verbund in einer Wafer-Scheibe (S) gemeinsam bearbeitet wurden, bei dem:

- die bereits strukturierte Frontseite (2) der Wafer-Scheibe (S) lösbar auf einer Trägerfolie (5) befestigt wird,
- die Wafer-Scheibe (S) von der Rückseite (8) her zur Verein zelung der Bauteile (1) gesägt wird,
- die Wafer-Scheibe (S) derart positioniert wird, daß sich zumindest jeweils ein Bauteil (13) über einem zugeordneten Bauteilträger (14) befindet, und
- das jeweilige Bauteil (13) mit einem auf die Trägerfolie (5) wirkenden Stempel (18) auf den Bauteilträger (14) ge drückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei

- das jeweilige Bauteil (1) mit einer ebenen Kontaktfläche (16) des Stempels (18) auf den Bauteilträger (14) gedrückt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei

- die Trägerfolie (5) auf ihrer dem Bauteil (1) zugewandten Seite mit einer Klebstoffschicht (23) versehen ist, deren Adhäsion bedarfsweise durch Energiezufuhr vermindert werden kann.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei

- die Energie durch den Stempel (18) zugeführt wird.