TWI631606B - 擴張晶粒間距之方法 - Google Patents

Abstract

一種擴張晶粒間距之方法。首先，提供晶圓與彈性基板。晶圓包括複數個晶粒。以晶粒之第一表面固定於彈性基板上，且各晶粒與相鄰之晶粒之間具有第一間距。再者，對彈性基板進行擴張製程，使各晶粒與相鄰之晶粒之間擴張為第二間距。接著，接合晶粒之第二表面與接合基材。本發明利用彈性基板均勻地擴張晶粒間距，可大幅提升轉置速度與密度，後續直接進行產品封裝與基板製作，提高量產率並降低產品成本。

Description

擴張晶粒間距之方法

本發明涉及一種擴張晶粒間距之方法，尤其是一種利用彈性基板均勻地擴張晶粒間距、巨量將晶粒轉置的方法。

隨著電子產業的迅速發展，高密度和高性能的半導體晶圓需求也越來越大。習知技術先在晶圓上沉積積體電路晶粒或電路元件結構，然後再分割晶圓成各個晶粒，針對個別晶粒逐一進行撿晶放置、轉移載板、打線或覆晶連接、封裝和焊接等作業，最後再連接外部電路。其中，晶粒的取放效率對提高晶圓的生產效率有重要影響。

晶粒取放為半導體產業中使用相當廣泛的必要製作過程，現今的晶粒取放方式，是利用機械手臂或真空吸引部逐一轉移單顆晶粒，再將晶粒放置在載盤上以完成撿晶製程。由於晶粒轉移的速度受到機台所限制，習知製作工序需時冗長，產能受到產品數量與密度的限制，大批次晶粒的情況下會使量產性不足，導致低效率與低產能的缺點。若為了提升晶粒轉移速度而增加機台數量，則會提高機台總成本。

此外，晶粒因材質與厚度因素通常相對較脆弱，在夾取或吸取單顆晶粒的轉移過程中，容易因為晶粒尺寸、表面狀況或機台定位等問題導致晶粒碰撞或掉落，使晶粒發生崩邊和劃傷，破壞了晶粒的質量，使晶粒受損，降低製程良率。

因此，本發明之目的係提供一種擴張晶粒間距之方法，其利用彈性基板均勻地擴張晶粒間距，可大幅提升轉置速度與密度，後續直接進行產品封裝與基板製作，提高量產率並降低 產品成本。不論晶粒的尺寸大小皆可進行晶粒間距的整列與改變。可批次式進行封裝，產能較大，投資成本較低。

根據上述目的，本發明提供一種擴張晶粒間距之方法。首先，把一晶圓固定於一彈性基板上。晶圓包括複數個晶粒。各晶粒具有相對之一第一表面與一第二表面。彈性基板具有相對之一第三表面與一第四表面。晶粒係以第一表面固定於彈性基板之第三表面上，且各晶粒與相鄰之晶粒之間具有一第一間距。擴張製程包括先利用夾環，以封閉環狀固定彈性基板之邊緣，利用加熱器靠近彈性基板之第四表面，使彈性基板升溫軟化，以及利用加熱器向上推舉彈性基板，使彈性基板擴張。再者，對彈性基板進行一擴張製程，使各晶粒與相鄰之晶粒之間本質上均具有一第二間距，且第二間距大於第一間距。接著，接合一接合基材與晶粒之第二表面，且各晶粒與相鄰之晶粒之間仍具有第二間距。

於本發明之其他實施例中，接合基材為一接合膠帶、一載盤、一印刷電路板或一封膠。

綜合上述，本發明擴張晶粒間距之方法係利用彈性基板均勻地擴張晶粒間距，可大幅提升轉置速度與密度，後續直接進行產品封裝與基板製作，提高量產率並降低產品成本。不論晶粒的尺寸大小皆可進行晶粒間距的批次整列與改變，無須人工處理。可批次式進行晶粒封裝，故能節省工時、提升品質與效率、降低製造成本、提高產能，亦能確保晶粒不受不當的損傷。

10‧‧‧晶圓

12‧‧‧晶粒

14‧‧‧晶粒連接墊

16‧‧‧外部連接墊

18‧‧‧切割道

20‧‧‧彈性基板

22‧‧‧彈性膜

24‧‧‧第一黏著層

26‧‧‧剝除膜

28‧‧‧第二黏著層

30‧‧‧凸塊

50‧‧‧接合基材

52‧‧‧接合膠帶

54‧‧‧載盤

55‧‧‧凹槽

56‧‧‧印刷電路板

58‧‧‧封膠

60‧‧‧線路重佈層

70‧‧‧夾環

80‧‧‧加熱器

82‧‧‧真空吸引部

90‧‧‧封裝件

92‧‧‧滾輪

100‧‧‧晶粒擴張裝置

12a‧‧‧第一表面

12b‧‧‧第二表面

20a‧‧‧第三表面

20b‧‧‧第四表面

D1‧‧‧第一間距

D2‧‧‧第二間距

S1~S8‧‧‧步驟

第1A、2A、3A、4A、5至8圖係表示本發明第一實施例擴張晶粒間距之方法的剖視示意圖。

第1B、2B、3B及4B圖係表示前述第1A、2A、3A及4A圖之擴張晶粒間距方法的俯視示意圖。

第9圖係表示本發明擴張晶粒間距之方法的流程示意圖。

第10圖至第12圖係表示本發明第二至第四實施例擴張晶粒間距之方法的剖視示意圖。

第13圖至第14圖係表示本發明第五實施例擴張晶粒間距之方法的剖視示意圖。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。本發明較佳實施例之製造及使用係詳細說明如下。必須瞭解的是本發明提供了許多可應用的創新概念，在特定的背景技術之下可以做廣泛的實施。此特定的實施例僅以特定的方式表示，以製造及使用本發明，但並非限制本發明的範圍。

第1A、2A、3A、4A、5至8圖係表示本發明第一實施例擴張晶粒12間距之方法的剖視示意圖；第1B、2B、3B及4B圖係表示前述第1A、2A、3A及4A圖之擴張晶粒12間距方法的俯視示意圖；第9圖係表示本發明擴張晶粒12間距之方法的流程示意圖。如第1A圖、第1B圖與第9圖之步驟S1所示，本發明首先提供一晶粒擴張裝置100。晶粒擴張裝置100包括一夾環70與一加熱器80。夾環70之形狀係對應於所欲操作之晶圓或彈性基板之形狀，且形成一封閉環，以便均勻挾持彈性基板。夾環70之內徑尺寸大於所欲操作之晶圓，而小於所欲操作之彈性基板，藉以穩固彈性基板且不損傷晶圓。加熱器80可為一電阻式加熱器或一液熱式加熱器，用以加熱所欲操作之彈性基板。加熱器80能沿著晶圓之軸向上下移動，且加熱器80為具有真空吸附功能的載台，例如加熱器80包括一真空吸引部82，用以吸附固定所欲操作之彈性基板。

如第2A圖、第2B圖與第9圖之步驟S2所示，接著提供一彈性基板20與一晶圓10。先以夾環70封閉環狀固定彈性基板20之上下邊緣，藉以穩固彈性基板20之位置，接著利用彈性基板20的黏性，把晶圓10整片固定於彈性基板20表面上。彈性基板20由下而上依序包括一彈性膜22、一第一黏著層24、一剝除膜26與一第二黏著層28。第一黏著層24設置於彈性膜22上，用於接合彈性膜22與剝除膜26。剝除膜26設置於第一黏著層24上。第二黏著層28設置於剝除膜26上，用於接合晶圓10。舉例而言，彈性膜22 包括環氧樹脂(epoxy)，第一黏著層24包括丙烯酸樹脂，且剝除膜26包括聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)。晶圓10包括晶粒12與複數個切割道18。

如第3A圖、第3B圖與第9圖之步驟S3所示，其後對晶圓10進行一切割製程。切割製程係沿著晶圓10之切割道18切割，去除切割道18，使晶粒12彼此分離。各晶粒12具有相對之第一表面12a與第二表面12b，彈性基板20具有相對之第三表面20a與第四表面20b，晶粒12係以第一表面12a固定於彈性基板20之第三表面20a上，且切割後之各晶粒12與相鄰之晶粒12之間具有一第一間距D1。

如第4A圖、第4B圖與第9圖之步驟S4所示，對彈性基板20進行一擴張製程。在擴張製程中，利用夾環70以封閉環狀固定彈性基板20之邊緣，先開啟加熱器80之加熱功能，利用加熱器80靠近彈性基板20之第四表面20b，例如可以些微接觸彈性基板20之第四表面20b，使彈性基板20升溫軟化。之後，相對於夾環70之位置，以加熱器80沿著晶圓之軸向向上推舉彈性基板20，藉由加熱器80向彈性基板20施加均勻張力，使彈性基板20向四周均勻擴張。藉此，使各晶粒12與相鄰之晶粒12之間本質上均具有第二間距D2，且第二間距D2大於第一間距D1。加熱器80推舉彈性基板20之幅度可以精準控制第二間距D2之大小，推舉彈性基板20之幅度越大，第二間距D2隨之越大。

於其他實施例中，亦可為加熱器80固定不動，使夾環70固定彈性基板20沿著晶圓之軸向向下靠近加熱器80，達到加熱器80向上推舉彈性基板20之功效。

如第5圖與第9圖之步驟S5所示，當各晶粒12與相鄰之晶粒12之間擴張為所需之第二間距D2後，停止加熱器80之移動與加熱，開啟真空吸引部82功能。真空吸引部82可以吸附固定彈性基板20，藉以固定晶粒12之位置與第二間距D2。擴大的第二間距D2有利於後續直接進行無傷撿晶、產品封裝與基板結合等動作，且不論晶粒12的尺寸大小皆可進行晶粒間距的批次整列與改 變，無須人工處理。

由於各晶粒12與相鄰之晶粒12之間擴張為所需之第二間距D2，其後可以繼續對大量晶粒12進行整面式批次製程。如第6圖與第9圖之步驟S6所示，接合一接合基材50與眾多晶粒12之第二表面12b，且各晶粒12與相鄰之晶粒12之間仍具有第二間距D2。本實施例之接合基材50為一封膠58，封膠58包覆眾多晶粒12，並覆蓋彈性基板20。封膠58之材質可以為高填料含量介電材(high filler content dielectric material)，例如為鑄模化合物(molding compound)，其係以環氧樹脂(epoxy)為主要基質，其佔鑄模化合物之整體比例約為8%~12%，並摻雜佔整體比例約70%~90%的填充劑而形成。其中，填充劑可以包括二氧化矽及氧化鋁，以達到增加機械強度、降低線性熱膨脹係數、增加熱傳導、增加阻水及減少溢膠的功效。

如第7圖與第9圖之步驟S7所示，之後於眾多晶粒12之第二表面12b上批次形成一線路重佈層60(RDL)。線路重佈層60係用以電性連接晶粒12之晶粒連接墊(圖未示)，使晶粒12得以藉此向外扇出(fan out)作電性延伸。線路重佈層60可以是單層結構基板，也可以是多層結構基板，層數不限。

如第8圖與第9圖之步驟S8所示，其後進行另一切割製程，切割封膠58並去除彈性基板20，使晶粒12彼此獨立分離，批次形成複數個獨立的封裝件90。

如上所述，本發明可批次式進行晶粒12之移動、封裝、線路重佈與切割，故能節省工時、提升品質與效率、降低製造成本、提高產能，亦能確保晶粒不受不當損傷。

除了封膠58，本發明之接合基材50亦可為接合膠帶、載盤(tray)或印刷電路板(printed circuit board，PCB)。請參考第10圖，第10圖係表示本發明第二實施例擴張晶粒間距之方法的剖視示意圖。第二實施例與第一實施例的差異點在於，接合基材為一載盤54。如第10圖所示，把載盤54覆蓋至眾多晶粒12之第二表面12b。由於載盤54具有複數個凹槽55，各凹槽55可對應嵌 合於各晶粒12，使載盤54與眾多晶粒12之第二表面12b接合，以固定晶粒12。在接合載盤54與晶粒12之後，即可自晶粒12之第一表面12a剝除彈性基板20。載盤54可為一載具或一載板，載盤54具有能使載盤54進行移動的移載機構。另外，圖示方向僅為示意，其可根據實際作業方式，利用不同的方法將晶粒12轉置於載盤54之凹槽55中。

請參考第11圖，第11圖係表示本發明第三實施例擴張晶粒間距之方法的剖視示意圖。第三實施例與第一實施例的差異點在於，接合基材為一接合膠帶52。如第11圖所示，進行一轉貼製程。利用滾輪92滾動，把接合膠帶52覆蓋至眾多晶粒12之第二表面12b，使接合膠帶52與眾多晶粒12之第二表面12b貼合，以固定晶粒12。接合膠帶52與晶粒12之第二表面12b間的黏著力大於彈性基板20與晶粒12之第一表面12a間之結合力。在接合接合膠帶52與晶粒12之後，即可自晶粒12之第一表面12a剝除彈性基板20。

請參考第12圖，第12圖係表示本發明第四實施例擴張晶粒間距之方法的剖視示意圖。第四實施例與第一實施例的差異點在於，接合基材為一印刷電路板56。如第12圖所示，晶粒12於第二表面12b上具有複數個晶粒連接墊14，而印刷電路板56於表面上具有複數個外部連接墊16。第四實施例利用複數個凸塊30(bump)連接晶粒12之複數個晶粒連接墊14與印刷電路板56之複數個外部連接墊16，使印刷電路板56與眾多晶粒12之第二表面12b接合。

於其他實施例中，前述切割製程亦可不切斷切割道18，而改由擴張製程來分離晶粒12。第13圖至第14圖係表示本發明第五實施例擴張晶粒間距之方法的剖視示意圖。如第13圖所示，把晶圓10固定於彈性基板20上之步驟包括先對晶圓10之切割道18進行一薄化製程，使切割道18之厚度小於晶粒12之厚度。接著如第14圖所示，擴張製程會使晶圓10沿著切割道18破裂，使晶粒12彼此分離。

綜合上述，本發明擴張晶粒間距之方法係利用彈性 基板均勻地擴張晶粒間距，可大幅提升轉置速度與密度，後續直接進行產品封裝與基板製作，提高量產率並降低產品成本。不論晶粒的尺寸大小皆可進行晶粒間距的批次整列與改變，無須人工處理。可批次式進行晶粒封裝，故能節省工時、提升品質與效率、降低製造成本、提高產能，亦能確保晶粒不受不當的損傷。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包括於後附之申請專利範圍中。

Claims (11)

1. 一種擴張晶粒間距之方法，包括：把一晶圓固定於一彈性基板上，該晶圓包括複數個晶粒，各該晶粒具有相對之一第一表面與一第二表面，該彈性基板具有相對之一第三表面與一第四表面，該等晶粒係以該等第一表面固定於該彈性基板之該第三表面上，且各該晶粒與相鄰之該等晶粒之間具有一第一間距；對該彈性基板進行一擴張製程，使各該晶粒與相鄰之該等晶粒之間本質上均具有一第二間距，且該第二間距大於該第一間距，該擴張製程包括：利用一夾環，以封閉環狀固定該彈性基板之邊緣；利用一加熱器靠近該彈性基板之該第四表面，使該彈性基板升溫軟化；及相對於該夾環之位置，以該加熱器向上推舉該彈性基板，使該彈性基板擴張；以及接合一接合基材與該等晶粒之該等第二表面，且各該晶粒與相鄰之該等晶粒之間仍具有該第二間距。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該接合基材為一接合膠帶，該接合膠帶與該等晶粒之該等第二表面間的黏著力大於該彈性基板與該等晶粒之該等第一表面間之結合力。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該接合基材為一載盤，該載盤具有複數個凹槽，各該凹槽對應嵌合於各該晶粒，以固定該等晶粒。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該接合基材為一印刷電路板，接合該接合基材與該等晶粒之該等第二表面之步驟係利用複數個凸塊連接該等晶粒之複數個晶粒連接墊與該印刷電路板之複數個外部連接墊。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，在接合該接合基材與該等晶粒之該等第二表面之步驟後，更包括：自該等晶粒之該等第一表面剝除該彈性基板。
6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該接合基材為一封膠，該封膠包覆該等晶粒，並覆蓋該彈性基板。
7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，在接合該接合基材與該等晶粒之該等第二表面之步驟後，更包括：於該等晶粒之該等第二表面上形成一線路重佈層；以及切割該封膠並去除該彈性基板，使該等晶粒彼此獨立分離。
8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中把該晶圓固定於該彈性基板上之步驟包括：提供該晶圓，其中該晶圓包括該等晶粒與複數個切割道；利用該彈性基板的黏性，把該晶圓整片固定於該彈性基板表面；以及對該晶圓進行一切割製程，去除該等切割道，使該等晶粒彼此分離。
9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中把該晶圓固定於該彈性基板上之步驟包括：提供該晶圓，其中該晶圓包括該等晶粒與複數個切割道；利用該彈性基板的黏性，把該晶圓整片固定於該彈性基板表面；以及對該晶圓之該等切割道進行一薄化製程，使該等切割道之厚度小於該等晶粒之厚度；其中，該擴張製程會使該晶圓沿著該等切割道破裂，使該等晶粒彼此分離。
10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該加熱器包括一真空吸引部，當各該晶粒與相鄰之該等晶粒之間擴張為該第二間距後，開啟該真空吸引部功能，藉以固定該等晶粒之該第二間距。
11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該彈性基板包括：一彈性膜；一第一黏著層，設置於該彈性膜上；一剝除膜，設置於該第一黏著層上；以及一第二黏著層，設置於該剝除膜上。