TWI460806B - 薄晶粒取放方法 - Google Patents

Description

薄晶粒取放方法

本發明係有關於半導體裝置中之晶粒安裝技術，特別係有關於一種薄晶粒取放方法。

在半導體裝置中主要的關鍵元件係為由一半導體晶圓切割出且具有所預期主動元件之晶粒。無論是要製作成半導體封裝構造或是電子模組或是直接黏晶裝置，晶粒皆需要由一載具中取出並安裝在一基板上，此稱之為晶粒取放作業。習知的晶粒取放作業係利用黏晶機內之一取放頭達成，然而當晶粒之厚度越來越薄(特別是指晶粒厚度不大於100微米)以符合輕薄短小等微型封裝之需求時，利用既有的取放頭便會容易產生內部黏晶空隙之風險(internal void issue)，具有此一現象的異常黏晶物在後續製程中會因熱效應造成晶粒爆裂，導致半導體裝置的功能失效或耐用性降低，並且導致所連接之電子產品損失甚鉅。

第1圖係為習知晶粒取放方法中取出一晶粒後欲安裝在一基板上之截面示意圖。第2圖係為習知晶粒取放方法中放置一晶粒於基板上後使取放頭脫離之截面示意圖。如第1圖所示，利用一習知取放頭110吸附取出一薄化晶粒120，該晶粒120之背面係可預先形成有一晶粒貼附膠層124，再移動該取放頭110以對準在一基板130上。如第2圖所示，下壓該取放頭110使該晶粒120安裝在該基板130上，之後，釋放該取放頭110之吸附力並上升該取放頭110，使該取放頭110與該晶粒120脫離。然而，在上升該取放頭110之過程中，該取放頭110與該晶粒120之間仍會有殘留黏附作用並且該晶粒120與該基板130之間的空氣未有效排出，該晶粒120之中央容易鼓起變形，使得該晶粒120與該基板130之間產生一無黏著空隙131，導致黏晶強度大幅降低，即為在後續製程中因熱效應容易造成晶粒爆裂之原因。

原申請人於本國專利公開編號201001566號，揭示一種「晶片拾取治具與方法」，該治具主要包含一連接板、一吸嘴以及複數個吹氣噴槍。該吸嘴係概約設置於該連接板之中心，用以吸取一目標晶片。該些吹氣噴槍係位於該連接板之周邊，用以提供吹力以壓制鄰近該目標晶片之複數個非目標晶片。

本國新型專利公告第528199號揭示一種「吸附半導體晶片之吸嘴組合結構」，係包含一吸嘴及一護套，其中該吸嘴係形成有至少一槽道，該護套係用以緊密套合於吸嘴並包覆其槽道以吸取晶片，當護套未套合於吸嘴時，吸嘴之槽道係形成與外界空氣連通之通道，而使晶片不被吸嘴吸附。

以上習知專利前案皆無法解決習知晶粒取放過程中在薄晶粒與基板之間產生無黏著空隙之問題。

為了解決上述之問題，本發明之主要目的係在於一種薄晶粒取放方法，解決習知晶粒取放過程中在薄晶粒與基板之間產生無黏著空隙之問題。

本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。本發明揭示一種薄晶粒取放方法，提供一多段式取放頭，係具有一中央吸嘴以及一窗形壓環，其中該中央吸嘴係容納於該窗形壓環內，並且該窗形壓環係相對於該中央吸嘴可升降調整其高度；之後，藉由該中央吸嘴，貼附一晶粒於該多段式取放頭之下方；之後，下壓該中央吸嘴，使該中央吸嘴以壓觸該晶粒之一中央區域方式放置該晶粒於一基板上；之後，在下壓該中央吸嘴之後方下壓該窗形壓環，使其壓觸該晶粒之一周邊區域；以及之後，保持該窗形壓環壓觸該晶粒之狀態下，上升該中央吸嘴使其與該晶粒脫離。

本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。

在前述之薄晶粒取放方法中，另可包含之步驟為：當該中央吸嘴上升至一定位而與該晶粒脫離之後，上升該窗形壓環使其與該晶粒脫離。

在前述之薄晶粒取放方法中，該晶粒之厚度係可不大於100微米。

在前述之薄晶粒取放方法中，在貼附該晶粒之前，該晶粒之一背面係可即已貼附有一晶粒貼附膠層，並在下壓該中央吸嘴之步驟中，可利用該晶粒貼附膠層使該晶粒黏附至該基板。

在前述之薄晶粒取放方法中，該中央吸嘴之壓觸面係可形成有一第一彈性緩衝層，該窗形壓環之壓觸面係可形成有一第二彈性緩衝層。

在前述之薄晶粒取放方法中，該中央吸嘴係可具有一位於該中央吸嘴壓觸面中央之真空吸附孔。

在前述之薄晶粒取放方法中，該中央吸嘴與該窗形壓環係可為同軸向移動且不相干涉。

在前述之薄晶粒取放方法中，該中央吸嘴與該窗形壓環之間係可形成有一不干涉間隙。

在前述之薄晶粒取放方法中，該中央吸嘴之壓觸面與該窗形壓環之壓觸面係可不小於該晶粒之尺寸。

在前述之薄晶粒取放方法中，該窗形壓環係可為模組化結合於該多段式取放頭內。

以下將配合所附圖示詳細說明本發明之實施例，然應注意的是，該些圖示均為簡化之示意圖，僅以示意方法來說明本發明之基本架構或實施方法，故僅顯示與本案有關之元件與組合關係，圖中所顯示之元件並非以實際實施之數目、形狀、尺寸做等比例繪製，某些尺寸比例與其他相關尺寸比例或已誇張或是簡化處理，以提供更清楚的描述。實際實施之數目、形狀及尺寸比例為一種選置性之設計，詳細之元件佈局可能更為複雜。

依據本發明之一較佳具體實施例，一種薄晶粒取放方法舉例說明於第3A至3F圖之各步驟之元件截面示意圖。

首先，如第3A圖所示，提供一多段式取放頭210，係具有一中央吸嘴211以及一窗形壓環212，其中該中央吸嘴211係容納於該窗形壓環212內，並且該窗形壓環212係相對於該中央吸嘴211可升降調整其高度，可利用獨立的參數控制與傳動機構，使該窗形壓環212之壓觸面與該中央吸嘴211之壓觸面係可為共平面或是有水平度高度差，藉以能在晶粒取放過程中可達到至少兩段之多段式微行程移動之效果。本發明不限定只有一個窗形壓環212，當該窗形壓環212之數量為兩個或兩個以上，便可進行三段或三段以上的多段式微行程移動。較佳地，該窗形壓環212係為模組化結合於該多段式取放頭210內，即表示該窗形壓環212係為可拆卸更換，當欲取放的晶粒尺寸較大時，可更換為對應具較大尺寸之窗形壓環，便可進行不同尺寸晶片的取放作業，不需要更換該中央吸嘴211，換言之，將使得該中央吸嘴211具有共用性。

之後，如第3B圖所示，藉由該中央吸嘴211，貼附一晶粒220於該多段式取放頭210之下方，該晶粒220係可由一晶圓切割膠帶上或一晶粒載具中取出(圖中未繪出)。如第4圖所示，該中央吸嘴211係可具有一位於該中央吸嘴211壓觸面中央之真空吸附孔213，其開口形狀係可為圓形或橢圓形，用以貼附方式固定該晶粒220使其緊貼在該中央吸嘴211之壓觸面，此時，該窗形壓環212之壓觸面應略高於該中央吸嘴211之壓觸面，以不干涉該中央吸嘴211對該晶粒220之吸附，並可移動該多段式取放頭210至所欲黏晶位置，即位於一基板230之上方。通常，該中央吸嘴211之壓觸面係可形成有一第一彈性緩衝層214，該窗形壓環212之壓觸面係可形成有一第二彈性緩衝層215。例如，該第一彈性緩衝層214與該第二彈性緩衝層215之材質係可為橡膠，以避免壓傷該晶粒220之表面或損傷該晶粒220內部之積體電路。此外，在本實施例中，該晶粒220之厚度係可不大於100微米，即為薄晶粒之型態。更具體地，在貼附該晶粒220之前，該晶粒220之一背面223係可即已貼附有一晶粒貼附膠層(Die Attach Film,DAF)224，其中該晶粒貼附膠層224於該晶粒220之該背面223之形成係可實施在晶圓階段中的晶背研磨之後與晶圓切單成晶粒之前。

之後，如第3C圖所示，下壓該中央吸嘴211，使該中央吸嘴211以壓觸該晶粒220之一中央區域221之方式放置該晶粒220於該基板230上。其中，該中央區域221可為該晶粒220之一形成有積體電路之主動面之中央區域，而該基板230係可為一線路基板、一導線架或其它已知的半導體封裝載板。另，較佳地，在下壓該中央吸嘴211之步驟中，可利用該晶粒貼附膠層224使該晶粒220黏附至該基板230，不需要使用額外塗施在該基板230上的黏晶材料。故黏晶厚度可有效降低並且減少黏晶溢膠量與降低污染到該窗形壓環212之機率。

之後，如第3D圖所示，在下壓該中央吸嘴211之後，方下壓該窗形壓環212，使該窗形壓環212壓觸該晶粒220之一周邊區域222，即為多段式由內往外之上片操作，可將該晶粒220與該基板230之間的空氣依序擠出，藉以降低在該晶粒220與該基板230之間可能產生無黏著空隙之空氣量。在此步驟中，該窗形壓環212之壓觸面係可與該中央吸嘴211之壓觸面為共平面，且兩者皆壓觸至該晶粒220。

之後，如第3E圖所示，保持該窗形壓環212壓觸該晶粒220之狀態下，上升該中央吸嘴211使其與該晶粒220脫離。其中，在此步驟之開始，該中央吸嘴211應先釋放其真空吸附力，並且在此步驟結束之後，該中央吸嘴211之壓觸面係較高於該窗形壓環212之壓觸面，而不再壓觸該晶粒220。由於該窗形壓環212仍固定住該晶粒220，使該晶粒220之該中央區域221不會往上鼓起變形並且配合該晶粒220與該基板230之間的可能殘留空氣已被有效排出，故能夠有效防止該晶粒220與該基板230之間可無黏著空隙之發生。

此外，如第3F圖所示，前述之薄晶粒取放方法係另可包含之步驟為：當該中央吸嘴211上升至一定位而與該晶粒220脫離之後，上升該窗形壓環212使其與該晶粒220脫離。在此步驟中，該窗形壓環212之壓觸面係可與該中央吸嘴211之壓觸面為共平面或更高，且兩者皆未壓觸至該晶粒220。較佳地，關於上述步驟中該中央吸嘴211與該窗形壓環212之微行程移動係可為同軸向移動且不相干涉。更具體地，該中央吸嘴211與該窗形壓環212之間係可形成有一不干涉間隙216，約1微米至30微米，因此該中央吸嘴211與該窗形壓環212在有限的行程(遠短於取放晶粒220之升降行程)內可個別微幅度地升降移動而不會干涉彼此之行動。該中央吸嘴211之壓觸面與該窗形壓環212之壓觸面係可不小於該晶粒220之尺寸。在此所稱之「晶粒之尺寸」係為該晶粒220在該基板230上之尺寸大小，相當於該晶粒220之主動面之面積。

因此，本發明能解決習知晶粒取放過程中在薄晶粒與基板之間產生無黏著空隙之問題。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本項技術者，在不脫離本發明之技術範圍內，所作的任何簡單修改、等效性變化與修飾，均仍屬於本發明的技術範圍內。

110．．．取放頭

120．．．晶粒

124．．．晶粒貼附膠層

130．．．基板

131．．．無黏著空隙

210．．．多段式取放頭

211．．．中央吸嘴

212．．．窗形壓環

213．．．中央吸附孔

214．．．第一彈性緩衝層

215．．．第二彈性緩衝層

216．．．不干涉間隙

220．．．晶粒

221．．．中央區域

222．．．周邊區域

223．．．背面

224．．．晶粒貼附膠層

230．．．基板

第1圖：習知晶粒取放方法中取出一晶粒後欲安裝在一基板上之截面示意圖。

第2圖：習知晶粒取放方法中放置一晶粒於基板上後使取放頭脫離之截面示意圖。

第3A至3F圖：依據本發明之一具體實施例繪示在一薄晶粒取放方法中各步驟之元件截面示意圖。

第4圖：依據本發明之一具體實施例在該薄晶粒取放方法中所使用之多段式取放頭之壓觸面示意圖。

210．．．多段式取放頭

211．．．中央吸嘴

212．．．窗形壓環

214．．．第一彈性緩衝層

215．．．第二彈性緩衝層

216．．．不干涉間隙

220．．．晶粒

221．．．中央區域

222．．．周邊區域

224．．．晶粒貼附膠層

230．．．基板

Claims (10)

1. 一種薄晶粒取放方法，包含：提供一多段式取放頭，係具有一中央吸嘴以及一窗形壓環，其中該中央吸嘴係容納於該窗形壓環內，並且該窗形壓環係相對於該中央吸嘴可升降調整其高度；藉由該中央吸嘴，貼附一晶粒於該多段式取放頭之下方；下壓該中央吸嘴，使該中央吸嘴以壓觸該晶粒之一中央區域方式放置該晶粒於一基板上；在下壓該中央吸嘴之後方下壓該窗形壓環，使其壓觸該晶粒之一周邊區域；以及保持該窗形壓環壓觸該晶粒之狀態下，上升該中央吸嘴使其與該晶粒脫離。
2. 依據申請專利範圍第1項之薄晶粒取放方法，另包含之步驟為：當該中央吸嘴上升至一定位而與該晶粒脫離之後，上升該窗形壓環使其與該晶粒脫離。
3. 依據申請專利範圍第1項之薄晶粒取放方法，其中該晶粒之厚度係不大於100微米。
4. 依據申請專利範圍第1、2或3項之薄晶粒取放方法，其中在貼附該晶粒之前，該晶粒之一背面係即已貼附有一晶粒貼附膠層，並在下壓該中央吸嘴之步驟中，利用該晶粒貼附膠層使該晶粒黏附至該基板。
5. 依據申請專利範圍第1、2或3項之薄晶粒取放方法，其中該中央吸嘴之壓觸面係形成有一第一彈性緩衝層，該窗形壓環之壓觸面係形成有一第二彈性緩衝層。
6. 依據申請專利範圍第1、2或3項之薄晶粒取放方法，其中該中央吸嘴係具有一位於該中央吸嘴壓觸面中央之真空吸附孔。
7. 依據申請專利範圍第1、2或3項之薄晶粒取放方法，其中該中央吸嘴與該窗形壓環係為同軸向移動且不相干涉。
8. 依據申請專利範圍第7項之薄晶粒取放方法，其中該中央吸嘴與該窗形壓環之間係形成有一不干涉間隙。
9. 依據申請專利範圍第8項之薄晶粒取放方法，其中該中央吸嘴之壓觸面與該窗形壓環之壓觸面係不小於該晶粒之尺寸。
10. 依據申請專利範圍第1、2或3項之薄晶粒取放方法，其中該窗形壓環係為模組化結合於該多段式取放頭內。