TW201344813A - 半導體結構的製造方法 - Google Patents

Abstract

半導體結構的製造方法包括以下步驟。首先，提供承載層，其中承載層具有開孔。然後，設置半導體結構於承載層上，其中半導體結構包括電性接點，電性接點容置於開孔內。

Description

半導體結構的製造方法

本發明是有關於一種半導體結構的製造方法，且特別是有關於一種應用承載層的半導體結構的製造方法。

傳統上，晶圓或晶片係利用膠材來進行製程站點的傳送，以避免晶圓或晶片在傳送過程中破裂。

一般的做法中，會在載板上塗佈一層膠材，然後再將晶圓或晶片黏在膠材上。待製程完成後再將膠材與晶圓泡在溶液中，以分離膠材與晶圓。然而，由於浸泡時間甚久，使得製程耗費時間無法有效降低。

本發明係有關於一種半導體結構的製造方法，一實施例中，可省略膠材的使用，因此也不需耗時地以浸泡溶液分離膠材與晶圓。

根據本發明之一實施例，提出一種半導體結構的製造方法。製造方法包括以下步驟。提供一承載層，其中承載層具有一開孔；以及，設置一半導體結構於承載層上，其中半導體結構包括一電性接點，電性接點容置於開孔內。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第1A至1C圖，其繪示依照本發明一實施例之半導體結構的製造過程圖。

如第1A圖所示，提供一承載層110，其中承載層110具有至少一開孔111及相對之第一面110s1與第二面110s2。開孔111從第一面110s1延伸至第二面110s2，即開孔111係貫孔。

承載層110的材質較佳但非限定地包含耐熱材料，例如是聚亞醯胺(poly-imide,PI)、苯環丁烯(benzo-cyclo-butene,BCB)、氮化矽(SiN)、耐熱型矽膠、金屬及其組合所構成的群組。就性質來說，承載層110可以是具備硬性、軟性、可撓性及/或彈性的材質。另一實施例中，承載層110的材質可同於保護層123(第1B圖)的材質。此外，一耐熱膠(未繪示)亦可塗佈於承載層110上，並進行烘乾後，採用例如是微影製程形成開孔111。此外，承載層110是否具有黏性可視製程需求而定，本發明實施例不加以限制。

如第1B圖所示，使用例如是高精度接合機，設置至少一半導體結構120於承載層110之第一面110s1上，其中半導體結構120例如是未切割的晶圓或已切割的晶片，其包括至少一電性接點121，例如是焊球、凸塊或導電柱。

上述承載層110的厚度H1約介於電性接點121高度H2的1.1至1.5倍之間，使電性接點121不會突出超過承載層110之第二面110s2。開孔111的內徑D1略大於或大於電性接點121的外徑，使電性接點121容易進入開孔111內，一實施例中，開孔111的內徑D1約介於電性接點121的外徑D2的1.05至1.5倍。另一實施例中，開孔111的內徑D1亦可小於或實質上等於電性接點121的外徑，藉由承載層110的性質(如軟性、彈性或可撓性)，仍可使半導體結構120的電性接點121容易地進出於開孔111。此外，此些開孔111的內徑可完全相同或不完全相同。

電性接點121容置於開孔111內，開孔111可限制電性接點121的移動範圍，避免半導體結構120輕易地與承載層110脫離，以便於後續製程的執行。此外，藉由承載層110之開孔111的設計，可使半導體結構120快速地設於承載層110上。

另一實施例中，半導體結構120更包括至少一卡合接點121’，其外徑大於或略大於對應之開孔111的內徑，以卡合於開孔111內，使半導體結構120更穩固地設於承載層110中。此外，至少一卡合接點121’可以是假(dummy)接點，其可不具電性作用，因此，即使卡合接點121’在半導體結構120與承載層110分離後自半導體結構120脫落或保留於承載層110上，亦不影響半導體結構120的功能。另一實施例中，至少一卡合接點121’亦可為電性接點。卡合接點121’可鄰近半導體結構120的邊緣、中間、或其它合適位置配置。

本實施例中，開孔111及電性接點121的數量係多個，其中，單個電性接點121容置於單個開孔111內。另一實施例中，多個電性接點121容置於單個開孔111內。又一實施例中，開孔111的數量係單個，全部的電性接點121容置於此單個開孔111內。總合來說，本發明實施例並不限定開孔111及電性接點121的數量，且不限定開孔111容納電性接點121的數量。此外，一或多個開孔111亦可不容納任何電性接點121。

第1B圖中，半導體結構120更包括主動線路層122、保護層123、矽穿孔(Through-Silicon Via,TSV)124及電性接點125，其中，主動線路層122包括至少一接墊1221。保護層123覆蓋主動線路層122，並具有至少一開孔1231，使接墊1221可形成於開孔1231內。電性接點125例如是導電柱、凸塊或焊球，其形成於電性接點125上，且電性連接於主動線路層122，並透過主動線路層122及矽穿孔124電性連接於電性接點121。

接下來的步驟可視製程需求而定，例如，可切割半導體結構成至少一晶片，或堆疊至少一半導體元件於半導體結構120上，此至少一半導體元件例如是晶片、被動元件及/或封裝件，以下係以堆疊晶片為例說明。

如第1C圖所示，設置晶片130於半導體結構120上，其中晶片130包括至少一電性接點131，例如是導電柱、凸塊或焊球。晶片130以電性接點131連接於半導體結構120之電性接點125，以電性連接半導體結構120。

然後，可進行迴焊製程，以銲合半導體結構120之電性接點125與晶片130之電性接點131。雖然圖未繪示，然一焊料(solder)可設於電性接點125與電性接點131之間，以幫助焊合電性接點125與電性接點131。

由於半導體結構120之電性接點121設於承載層110之開孔111內，使半導體結構120不易與承載層110脫離(至少不易沿側向與承載層110脫離)，故在進行迴焊製程的過程中，使電性接點125與電性接點131的焊合順利完成。相較於傳統塗佈膠材來黏合晶圓或晶片的技術，本實施例可省略膠材的使用，因此也不需耗時地以浸泡溶液方式分離膠材與晶圓。

然後，分離半導體結構120與承載層110。藉由承載層110之開孔111的設計，可使半導體結構120省時、省立且快速地與承載層110分離。以下進一步說明本實施例之開孔111的分佈設計。

請參照第2圖，其繪示第1A圖之承載層的俯視圖。相鄰二開孔111的間距係不相同。例如，相鄰二開孔111’的間距W1不同於相鄰二開孔111”間距W2，然本發明實施例不限於此。

請參照第3圖，其繪示依照本發明另一實施例之承載層的俯視圖。承載層110的數個開孔111分佈成陣列狀。例如，該些開孔111佈滿整個承載層110，且相鄰二開孔111的間距D1實質上相同。相較於第2圖之開孔數量，本實施例之開孔數量可設計的較多，使半導體結構120的各電性接點121受力(若產生的話)相對較小。

請參照第4圖，其繪示依照本發明另一實施例之承載層的俯視圖。承載層110之數個開孔111呈局部分佈。例如，一些開孔111分佈於承載層110之區域A1，而承載層110之另一區域A2則未形成有開孔111。區域A1及A2的位置及形狀可任意設計，本發明實施例不加以限制。

請參照第5圖，其繪示依照本發明另一實施例之承載層的剖視圖。本實施例中，承載層110之開孔111從第一面110s1往第二面110s2方向延伸，但不貫穿承載層110，即開孔111是盲孔。承載層110包括一底部112，開孔111延伸至底部112，底部112的厚度H3介於約25微米至1000微米之間。由於底部112的設計，可加強承載層110的強度。

綜合上述，本發明實施例並不限制開孔111的數量、分佈方式及/或尺寸。一實施例中，開孔111的數量、分佈方式及/或尺寸可視半導體結構120的電性接點121的數量、分佈方式及/或尺寸而定。

請參照第6圖，其繪示依照本發明另一實施例之承載層的俯視圖。承載層210具有至少一開孔111及第一通道212，其中第一通道212連通開孔111。

第一通道212包括相連通之第一部分2121與第二部分2122。第一部分2121從第二面110s2延伸至開孔111以與開孔111連通。本實施例中，第一部分2121的延伸面積延伸至開孔111的分佈區域外；另一實施例中，第一部分2121的延伸面積可延伸至開孔111的分佈區域內。第一通道212之第二部分2122位於二開孔111之間，其延伸於第二面110s2與第一面110s1之間。本實施例中，第二部分2122從第二面110s2延伸至第一面110s1，即第二部分2122貫穿承載層210；另一實施例中，第二部分2122可不貫穿承載層210。

承載層210更包括數個彼此分離之隔離島213、環繞部214及連接部215。開孔111位於此些隔離島213之間，例如，開孔111位於多個隔離島213的轉角處，或者，雖然未繪示，然開孔111可位於相鄰二隔離島213之側邊之間。環繞部214環繞此些隔離島213，連接部215連接此些隔離島213與環繞部214，使隔離島213、環繞部214與連接部215構成一體成形結構。

承載層210的材質及形成方法可相似於承載層110的材質及形成方法，容此不再贅述。

請參照第7A至7C圖，其繪示依照本發明另一實施例之半導體結構的製造過程圖，其中第7A圖係第6圖中方向7A-7A’的剖視圖。

承載層210具有相對之第一面110s1與第二面110s2，半導體結構120(第7B圖)可設於承載層210之第一面110s1，而第一通道212片狀地(或說沿一平面方向)延伸於承載層210之第二面110s2(第6圖)。

本實施例中，承載層210具有黏性，可黏住半導體結構120(第7B圖)。另一實施例中，承載層210亦可不具有黏性。承載層210是否具有黏性可視製程需求而定，本發明實施例不加以限制。

如第7B圖所示，設置承載層210於載具240上，其中載具240具有第二通道241，第二通道241連通第一通道212。第二通道241可與一真空機台(未繪示)連接，以抽出開孔111內的空氣。本實施例中，第二通道241的位置鄰近載具240的邊緣；另一實施例中，第二通道241的位置可位於載具240的中間，使各開孔111受到的真空吸力一致或接近。

此外，只要是其開孔可與載具240之第二通道241相連通的承載層皆可搭配載具240使用，例如，第1A、2、3及4圖之承載層110可與載具240搭配使用。

如第7C圖所示，設置至少一半導體結構120於承載層210上，其中半導體結構120例如是未切割的晶圓或已切割的晶片，其包括至少一電性接點121，例如是導電柱、銲球或凸塊。電性接點121容置於開孔111內，使半導體結構120不易與承載層110脫離。此外，藉由承載層210之開孔111的設計，可使半導體結構120快速地設於承載層210上。

上述承載層210的厚度H1約介於電性接點121高度H2的1.1至1.5倍之間，使電性接點121不突出超過承載層210之第二面110s2。開孔111的內徑D1大於電性接點121的外徑，使電性接點121容易進入開孔111內，一實施例中，開孔111的內徑D1約介於電性接點121的外徑D2的1.05至1.5倍。

如第7C圖所示，抽出承載層210之開孔111內的空氣，其中開孔111內的空氣經過第一通道212及第二通道241被抽出載具240外，如此，開孔111呈真空狀態，使半導體結構120穩固地被吸附於承載層210上。

然後，分離半導體結構120與承載層210。藉由承載層210之開孔111的設計，可使半導體結構120快速地與承載層110分離。以下進一步說明本實施例中開孔111的分佈設計。

請參照第8A圖，其繪示依照本發明另一實施例之承載層的俯視圖。承載層310具有至少一開孔111及第一通道312，其中第一通道312連通開孔111。此外，承載層310的材質及形成方法可相似於承載層110的材質及形成方法，容此不再贅述。

第一通道312係長形溝槽，其可沿任一直線方向延伸，然另一實施例中亦可沿任一曲線方向延伸。第一通道312包括多個子通道3121，其連接該些開孔111中至少一者。例如，單個開孔111可與二個子通道3121連接；或者，單個開孔111可與二個以上的子通道3121連接。然而，只要第一通道312可連通所有開孔111即可，本發明實施例並不限制第一通道312的延伸方式。

請參照第8B圖，其繪示第8A圖中沿方向8B-8B’的剖視圖。開孔111從承載層310之第一面110s1往承載層310之第二面110s2的方向延伸。第一通道312從承載層310之第二面110s2延伸至開孔111。

此外，上述承載層可採用例如是化學或機械加工形成，例如是微影製程(photolithography)、化學蝕刻(chemical etching)、雷射鑽孔(laser drilling)、機械鑽孔(mechanical drilling)、磨削、射出成型或其組合方式。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

110、210、310．．．承載層

111、111'、111"、1231．．．開孔

110s1．．．第一面

110s2．．．第二面

112．．．底部

120．．．半導體結構

121、125、131．．．電性接點

121'．．．卡合接點

122．．．主動線路層

1221．．．接墊

123．．．保護層

124．．．矽穿孔

130．．．晶片

212、312．．．第一通道

2121．．．第一部分

2122．．．第二部分

213．．．隔離島

241．．．第二通道

215．．．連接部

214．．．環繞部

240．．．載具

3121．．．子通道

A1、A2．．．區域

D1．．．內徑

D2．．．外徑

H1、H3．．．厚度

H2．．．高度

W1、W2．．．間距

第1A至1C圖繪示依照本發明一實施例之半導體結構的製造過程圖。

第2圖繪示第1A圖之承載層的俯視圖。

第3圖繪示依照本發明另一實施例之承載層的俯視圖。

第4圖繪示依照本發明另一實施例之承載層的俯視圖。

第5圖繪示依照本發明另一實施例之承載層的剖視圖。

第6圖繪示依照本發明另一實施例之承載層的俯視圖。

第7A至7C圖繪示依照本發明另一實施例之半導體結構的製造過程圖。

第8A圖繪示依照本發明另一實施例之承載層的俯視圖。

第8B圖繪示第8A圖中沿方向8A-8A’的剖視圖。

110．．．承載層

111、1231．．．開孔

110s1．．．第一面

110s2．．．第二面

120．．．半導體結構

121、125．．．電性接點

121'．．．卡合接點

122．．．主動線路層

1221．．．接墊

123．．．保護層

124．．．矽穿孔

D1．．．內徑

D2．．．外徑

H1．．．厚度

H2．．．高度

Claims (10)

1. 一種半導體結構的製造方法，包括：提供一承載層，其中該承載層具有至少一開孔；以及設置一半導體結構於該承載層上，其中該半導體結構包括至少一電性接點，該至少一電性接點容置於該至少一開孔內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該承載層具有一第一通道，該第一通道連通於該至少一開孔，該製造方法更包括：設置該承載層於一載具上，其中該載具具有一第二通道，該第二通道連通該第一通道；以及抽出該至少一開孔內的一空氣，其中該至少一開孔內之該空氣經過該第一通道及該第二通道被抽出該載具外。
3. 如申請專利範圍第2項所述之製造方法，其中該承載層具有相對之一第一面與一第二面，該半導體結構設於該承載層之該第一面，而該第一通道延伸於該承載層之該第二面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該承載層具有複數個該開孔，相鄰二該開孔之間距係不相同。
5. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該承載層具有複數個該開孔，該承載層包括：複數個隔離島，該些隔離島彼此分離，且該些開孔位於該些隔離島之間；一環繞部，環繞該些隔離島；以及一連接部，連接該些隔離島與該環繞部。
6. 如申請專利範圍第5項所述之製造方法，其中該承載層具有一第一通道，該第一通道連通該些開孔，該製造方法更包括：設置該承載層於一載具上，其中該載具具有一第二通道，該第二通道連通該第一通道；以及抽出該些開孔內的一空氣，其中該些開孔內之該空氣經過該第一通道及該第二通道而被抽出該載具外。
7. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該承載層具有另一該開孔，該半導體結構更包括一卡合接點，該卡合接點卡合於該另一開孔內。
8. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該至少一開孔係盲孔。
9. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該至少一開孔係貫孔。
10. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該承載層的材質選自於聚亞醯胺、苯環丁烯、氮化矽、耐熱型矽膠及其組合所構成的群組。