TW201528391A - 晶圓封裝製程的改善方法 - Google Patents

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silicon wafer
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Hung-Wen Tsai
Chun-Ting Chen
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Suretech Technology Co Ltd
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    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/14—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of a plurality of bump connectors
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    • H01L2224/73101—Location prior to the connecting process on the same surface
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    • H01L2224/73104—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector

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  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

一種晶圓封裝製程的改善方法，包括備有一矽晶圓，在該矽晶圓的正面製作一金屬層，在該金屬層上製作一凸塊層。接著，以噴塗或塗佈方式將液態膠在該凸塊層上形成有一保護層或以貼膜製作方式在該凸塊層上形成一保護層，再進行晶背研磨及晶圓貼合的連接製作及進行矽晶圓線切割切割。最後，以檢測器檢測該矽晶圓在製程中是否有產生缺陷，再將該矽晶圓移至捲帶包裝機進行雷射雕刻及晶圓紅外線照射。如此，可以使製程設備大幅減少，使製作成本及週期時間(cycle time)均可大幅降低。且以紅外線檢測矽晶圓內部是否有受損，以降低製程後不良率的產生。

Description

晶圓封裝製程的改善方法
本發明係有關一種晶圓製程，尤指一種晶圓封裝製程的改善方法。
目前的晶圓封裝製程中，先備有一矽晶圓 (silicon wafer)，在該矽晶圓的正面上製作有一指環狀(Seal-ring)的金屬層，在於該金屬層上利用凸塊技術上製作有錫鉛凸塊(Solder Bump)的凸塊層，在該凸塊層製作後，於該凸塊層上貼覆有一晶背研磨貼帶(Backside Grinding Tape)，在該晶背研磨貼帶貼合後，利用研磨機將矽晶圓背面進行研磨(Lapihg)，使該矽晶圓研磨到預定厚度後，將晶背研磨貼帶(De-taping)去除後，在該矽晶圓研磨過的晶背上貼覆有一LC膠帶，在該LC膠帶貼合後將矽晶圓送到烘烤機台(OVEN)中烘烤，使該LC膠帶固化(Pre-curing)，在烘烤後可在固化的LC膠帶上進行雷射雕刻(Laser Mark)，在雷射雕刻後，在LC膠帶的表面上貼合(Wafer Mount)有一切割膠帶(Dicing Tape)，在該切割膠帶貼合後進行晶圓的線切割(Die saw)，在該線切割後利用自動光學檢測器(Automatic Optic Inspection)檢測該矽晶圓在前述的製程中是否有產生缺陷，在該自動光學檢測器檢測該矽晶圓後，將該矽晶圓移至捲帶包裝機（Tape & Reel，TR）上進行捲收包裝。
另一種晶圓封裝製程，同樣先備有一矽晶圓(silicon wafer)，在該矽晶圓的正面上製作有一指環狀(Seal-ring)的金屬層，在於該金屬層上利用凸塊技術上製作有錫鉛凸塊(Solder Bump)的凸塊層，在該凸塊層製作後，於該凸塊層上貼覆有一晶背研磨貼帶(Backside Grinding Tape)，在該晶背研磨貼帶貼合後，利用研磨機將矽晶圓背面進行研磨(Lapihg)，使該矽晶圓研磨到預定厚度後，於該研磨過的晶背上進行雷射雕刻(Laser Mark)，在雷射雕刻後將晶背研磨貼帶(De-taping)去除，並將晶背貼合(Wafer Mount)在切割膠帶(Dicing Tape)，在該切割膠帶貼合後進行晶圓的線切割(Die saw)，在該線切割後利用自動光學檢測器(Automatic Optic Inspection)檢測該矽晶圓在前述的製程中是否有產生缺陷，在該自動光學檢測器檢測該矽晶圓後，將該矽晶圓移至捲帶包裝機（Tape & Reel，TR）上進行捲收包裝。
在上述兩種晶圓封裝製程中，在對矽晶圓進行晶粒的線切割時，常常或使該凸塊層損壞，導致晶圓封裝後的良率降低，而且製程步驟機台使用量較多，使得製做成本高及週期時間(cycle time)無法降低。
因此本發明之主要目的，在於解決上述傳統的缺失，本發明將矽晶圓封裝製程中，將將研磨及貼合的機台連接(IN-LINE)在一起使用，同時有將雷射雕刻製作移至 捲帶包裝機(TR機台）上進行捲收包裝，可以使製程設備大幅減少，使製作成本並提升產品極限(減薄)及週期時間(cycle time)均可大幅降低。
本發明之另一目的，在於 將雷射雕刻製程移至 捲帶包裝機(TR機台）的同時進行紅外線檢測，因為紅外線可以穿過LC膠帶將矽晶圓完整照射，以檢測矽晶圓內部是否有受損，以降低製程後不良率的產生。
為達上述之目的，本發明提供 一種晶圓封裝製程的改善方法，包括：
備有一矽晶圓；
在該矽晶圓的正面製作一金屬層；
在該金屬層上製作一凸塊層；及，
於該凸塊層上製作有一薄膜狀的保護層。
其中，在該凸塊層上以晶圓的貼膜製作形成有一薄膜狀的保護層，或者以液態膠噴塗於該凸塊層上形成一保護層。
其中，該液態膠為樹脂。
其中，在該保護層上貼覆有一晶背研磨貼帶。
其中，在晶背研磨貼帶貼合後，進行連接性製程，將晶背研磨機及晶圓貼合機連接在一起製作。
其中，在研磨矽晶圓預定厚度，將晶背研磨貼帶去除，於該矽晶圓的背面上貼合一層LC膠帶，在於該LC膠帶上貼合一切割膠帶，在固化該LC膠帶。
其中，該LC膠帶為晶圓背面薄膜。
其中，在連接製作完成後，進行線切割，在該線切割後，利用檢測器檢測該矽晶圓是否有產生缺陷。
其中，在檢測器檢測該矽晶圓後，將該矽晶圓移至捲帶包裝機上以進行雷射雕刻及晶圓紅外線照射。
其中，在連接製作完成後，進行雷射雕刻，在雷射雕刻後進線切割，在該線切割。
其中，在線切割後利用檢測器檢測該矽晶圓是否有產生缺陷，在檢測該矽晶圓後，將該矽晶圓移至捲帶包裝機上再進行晶圓紅外線照射。
100~116‧‧‧步驟
1‧‧‧矽晶圓
2‧‧‧金屬層
3‧‧‧凸塊層
4‧‧‧保護層
5‧‧‧晶背研磨貼帶
6‧‧‧研磨機
7‧‧‧LC膠帶
8‧‧‧切割膠帶
9‧‧‧切割機
10‧‧‧檢測器
101‧‧‧雷射頭
102‧‧‧紅外線照射器
200~214‧‧‧步驟
1a‧‧‧矽晶圓
2a‧‧‧金屬層
3a‧‧‧凸塊層
4a‧‧‧保護層
6a‧‧‧研磨機
7a‧‧‧LC膠帶
8a‧‧‧切割膠帶
9a‧‧‧切割機
10a‧‧‧檢測器
101a‧‧‧雷射頭
102a‧‧‧紅外線照射器
第一圖，係本發明之矽晶圓製作流程示意圖。
第二圖，係本發明之矽晶圓的金屬層與凸塊結構示意圖。
第三圖，係本發明之矽晶圓的凸塊層上的保護層示意圖。
第四圖，係本發明之矽晶圓的保護層上的研磨貼帶示意圖。
第五圖，係本發明之矽晶圓進行研磨示意圖。
第六圖，係本發明之矽晶圓進行晶圓貼合示意圖。
第七圖，係本發明之矽晶圓進行線切割示意圖。
第八圖，係本發明之矽晶圓進行自動光學檢測示意圖。
第九圖，係本發明之矽晶圓進行雷射雕刻示意圖。
第十圖，係本發明之矽晶圓進行紅外線照射示意圖。
第十一圖，係本發明之矽晶圓製作流程示意圖。
第十二圖，係本發明之矽晶圓的金屬層與凸塊結構示意圖。
第十三圖，係本發明之矽晶圓的凸塊層上的保護層示意圖。
第十四圖，係本發明之矽晶圓進行研磨示意圖。
第十五圖，係本發明之矽晶圓進行晶圓貼合示意圖。
第十六圖，係本發明之矽晶圓進行線切割示意圖。
第十七圖，係本發明之矽晶圓進行自動光學檢測示意圖。
第十八圖，係本發明之矽晶圓進行雷射雕刻示意圖。
第十九圖，係本發明之矽晶圓進行紅外線照射示意圖。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明，現配合圖式說明如下：
請參閱第一圖，係本發明之矽晶圓製作流程示意圖及第二圖至第十圖的製作結構示意圖。如圖所示：本發明之晶圓製程的改善 方法 ，首先，如步驟100，備有一矽晶圓(silicon wafer)1(如第二圖所示)。
步驟102，在該矽晶圓1的正面上印刷有一指環狀(Seal-ring)的金屬層2。
步驟104，在該金屬層2印製後，透過凸塊技術於該金屬層2的表面上形成有錫鉛凸塊(Solder Bump)的凸塊層3(如第二圖所示)。
步驟106，在該凸塊層3製作後，於該凸塊層3上製作貼膜製作有一薄膜狀的保護層(如第三圖所示)4。在本圖式中，該貼膜或塗佈製作為是晶圓貼膜製作(Non Conductive Film，NCF)。
步驟108，在該保護層4上貼覆有一晶背研磨貼帶(Backside Grinding Tape)5(如第四圖所示)。
步驟110，在晶背研磨貼帶(Backside Grinding Tape)5貼合後，將進行連接性製程(IN-LINE)，亦是將晶背研磨機(Lapping)及晶圓貼合機(Wafer mount)連接在一起使用。在二機台設備連接在一起製作時，先利用研磨機6將矽晶圓1背面進行研磨(如第五圖所示)，使該矽晶圓1研磨到預定厚度後，將晶背研磨貼帶5去除後，再透過晶圓貼合機(圖中未示)於該矽晶圓1的背面上貼合一層LC膠帶7，在將該矽晶圓1反轉180度後在LC膠帶7上貼合一切割膠帶(Dicing Tape)8(如第六圖所示)，同時固化該LC膠帶7。在本圖式中，LC 為原供應商材料的前2碼代號(在此不多言述)，該LC膠帶也可稱為晶圓背面薄膜(Wafer Backside Lamination Film)，該LC膠帶7其功能在保護晶粒(die) 不受外界光或離子的干擾，線切割時有較佳的切割品質。
步驟112，上述的連接製作完成後，進行線切割(Die saw)，利用切割機9切割至該切割膠帶8(如第七圖所示)。
步驟114，在該線切割後，利用檢測器10檢測該矽晶圓1在前述的製程中是否有產生缺陷(如第八圖所示)。在本圖式中，該檢測器10為自動光學檢測器(Automatic Optic Inspection)。
步驟116，在該檢測器10檢測該矽晶圓1後，將該矽晶圓1頂起(pick up)後，並移至捲帶包裝機（Tape & Reel，TR）上以進行雷射雕刻(Laser Mark)及晶圓紅外線照射(IR)。在該矽晶圓1移至捲帶包裝機（圖中未示）後，將該切割膠帶(Dicing Tape)8去除，以該雷射頭101對準於該LC膠帶7上進行雷射雕刻(如第九圖所示)，以雕刻該封裝後的產品型號、公司商標、文字或數字等圖案。在雷射雕刻後，再進行紅外線照射器102照射(如第十圖所示)，因為紅外線可以穿過LC膠帶7將矽晶圓1完整照射，以檢測矽晶圓1內部是否有受損，在檢測後，即完成矽晶圓1的製程。
在本發明改善後的晶圓製程中，在矽晶圓進行貼合(Tapping)時，在該凸塊層3上進行真空晶圓壓膜製作(NCF)成保護層4時，在晶圓製程中有該保護層4可以保護凸塊層3不會受損，在上版後可增加信賴度，可使晶粒尺寸放大並使產品可減薄。同時，將雷射雕刻(Laser Mark)移到捲帶包裝機上作業，即可打開晶圓黏合(WM)前Wafer Hand問題，主要是因為矽晶圓1在經研磨減薄製程後，該矽晶圓會有翹曲(warpage)問題，在原單機作業的製程機台上無利用晶圓機械手臂(Wafer Hand)夾起矽晶圓1進行裝載或卸載(loader and un-loader)。而且，藉由此晶圓新製程可使製程設備大幅減少，製作成本及週期時間(cycle time)均可大幅降低。
進一步，在矽晶圓1在連接性製程(IN-LINE)後及進行線切割前，可以先進行雷射雕刻(Laser Mark)，以該雷射頭101的雷射光穿過該切割膠帶(Dicing Tape)8即可在 LC膠帶7上進行雕刻產品型號、公司商標、文字或數字等圖案。
請參閱第十一圖，係本發明之另一矽晶圓製作流程示意圖及第十二圖至第十九圖的製作結構示意圖。如圖所示：本發明之晶圓製程的改善方法，首先，如步驟200，備有一矽晶圓(silicon wafer)1a(如第十二圖所示)。
步驟202，在該矽晶圓1a的正面上印刷有一指環狀(Seal-ring)的金屬層2a。
步驟204，在該金屬層2a印製後，透過凸塊技術於該金屬層2a的表面上形成有錫鉛凸塊(Solder Bump)的凸塊層3a(如第十二圖所示)。
步驟206，在該凸塊層3a製作後，於該凸塊層3a上噴塗或塗佈一層液態膠如第十三圖所示)，在該液態膠硬化後形成一保護層4a。在本圖式中，該液態膠為樹酯。
步驟208，在該凸塊層3a上噴塗或塗佈一層液態膠，以形成一保護層4a後，將進行連接性製程(IN-LINE)，亦是將晶背研磨機(Lapping)及晶圓貼合機(Wafer mount)連接在一起使用。在二機台設備連接在一起製作時，先利用研磨機台6a將矽晶圓1a背面進行研磨(如第十四圖所示)，使該矽晶圓1a研磨到預定厚度後，再透過晶圓貼合機(圖中未示)於該矽晶圓1a的背面上貼合一層LC膠帶7a，在將該矽晶圓1a反轉180度後，在該LC膠帶7上貼合一切割膠帶(Dicing Tape)8a(如第十五圖所示)，再固化該LC膠帶7a。在本圖式中，LC 為原供應商材料的前2碼代號(在此不多言述)，該LC膠帶也可稱為晶圓背面薄膜(Wafer Backside Lamination Film)，該LC膠帶7a其功能在保護晶粒(die) 不受外界光或離子的干擾，線切割時有較佳的切割品質。
步驟210，上述的連接性製作(IN-LINE)完成後，進行線切割(Die saw)，利用切割機9a切割至該切割膠帶8a(如第十六圖所示)。
步驟212，在該線切割後，利用檢測器10a檢測該矽晶圓1a在前述的製程中是否有產生缺陷(如第十七圖所示)。在本圖式中，該檢測器10a為自動光學檢測器(Automatic Optic Inspection)。
步驟214，在該檢測器10a檢測該矽晶圓1a後，將該矽晶圓1a頂起(pick up)後，並移至捲帶包裝機(圖中未示)上以進行雷射雕刻(Laser Mark)及晶圓紅外線照射(IR)。在該矽晶圓1a移至捲帶包裝機後，將該切割膠帶(Dicing Tape)8a去除，以該雷射頭101a對準於該LC膠帶7上進行雷射雕刻(如第十八圖所示)，雕刻該封裝後的產品型號、公司商標、文字或數字等圖案。在雷射雕刻後，再進行紅外線照射器102a的照射(如第十九圖所示)，因為紅外線可以穿過LC膠帶7將矽晶圓1完整照射，以檢測矽晶圓1內部是否有受損，在檢測後，即完成矽晶圓1的製程。
在本發明改善後的晶圓製程中，在矽晶圓進行貼合(Tapping)時，在該凸塊層3a上進行噴塗液態膠製作該保護層4a時，在晶圓製程中有該保護層4a可以保護凸塊層3a不會受損，在上版後可增加信賴度，可使晶粒尺寸放大並使產品可減薄。同時，將雷射雕刻(Laser Mark)移到捲帶包裝機上作業，即可打開晶圓黏合(WM)前Wafer Hand問題，主要是因為矽晶圓1a在經研磨減薄製程後，該矽晶圓會有翹曲(warpage)問題，在原單機作業的製程機台上無利用晶圓機械手臂(Wafer Hand)夾起矽晶圓1a進行裝載或卸載(loader and un-loader)。而且，藉由此晶圓新製程可使製程設備大幅減少，製作成本及週期時間(cycle time)均可大幅降低。
再進一步，在矽晶圓1a在連接性製程(IN-LINE)後及進行線切割前，可以先進行雷射雕刻(Laser Mark)，以該雷射頭101a的雷射光穿過該切割膠帶(Dicing Tape)8a即可在 LC膠帶7a上進行雕刻產品型號、公司商標、文字或數字等圖案。
更進一步，在於本發明在凸塊層3或3a上進行貼膜製作或噴塗方式液態膠製作成保護層4或4a時，在該保護層4或4a的表面上可以貼或不貼該晶背研磨貼帶5，該矽晶圓1或1a依然可以進行晶背研磨。
上述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。
100~116‧‧‧步驟

Claims (11)

  1. 一種晶圓封裝製程的改善方法，包括：
    備有一矽晶圓；
    在該矽晶圓的正面製作一金屬層；
    在該金屬層上製作一凸塊層；及，
    於該凸塊層上製作有一保護層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之改善方法，其中，在步驟d的該凸塊層上以真空晶圓的貼膜製作形成有一薄膜狀的保護層，或者以液態膠噴塗或塗佈於該凸塊層上形成一保護層。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之改善方法，其中，該液態膠為樹脂。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之改善方法，其中，在該保護層上貼覆有一晶背研磨貼帶。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之改善方法，其中，在晶背研磨貼帶貼合後，進行連接性製程，將晶背研磨機及晶圓貼合機連接在一起製作。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之改善方法，其中，在研磨矽晶圓預定厚度，將晶背研磨貼帶去除，於該矽晶圓的背面上貼合一層LC膠帶，在於該LC膠帶上貼合一切割膠帶，在固化該LC膠帶。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之改善方法，其中，該LC膠帶為晶圓背面薄膜。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之改善方法，其中，在連接製作完成後，進行線切割，在該線切割後，利用檢測器檢測該矽晶圓是否有產生缺陷。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之改善方法，其中，在檢測器檢測該矽晶圓後，將該矽晶圓移至捲帶包裝機上以進行雷射雕刻及晶圓紅外線照射。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之改善方法，其中，在連接製作完成後，進行雷射雕刻，在雷射雕刻後進線切割，在該線切割。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之改善方法，其中， 在線切割後利用檢測器檢測該矽晶圓是否有產生缺陷，在檢測該矽晶圓後，將該矽晶圓移至捲帶包裝機上再進行晶圓紅外線照射。
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