WO2020089036A1 - Transferwerkzeug und verfahren zum transferieren von halbleiterchips - Google Patents

Transferwerkzeug und verfahren zum transferieren von halbleiterchips Download PDF

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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • a transfer tool is specified.
  • One task to be solved is to provide an improved transfer tool for transferring semiconductor chips.
  • Another problem to be solved is to specify a method with which semiconductor chips can be transferred particularly efficiently with the aid of a transfer tool.
  • the transfer tool is intended to enable and perform in particular a selective and / or parallel transfer of at least one, in particular a plurality of semiconductor chips from a source carrier to a target carrier.
  • the semiconductor chips are, for example, electronic, in particular optoelectronic
  • the optoelectronic semiconductor chip such as a light-emitting diode chip, a photodiode chip or a laser diode chip, has an epitaxially grown one
  • the transfer tool for transferring semiconductor chips comprises one
  • Adhesive stamp The transfer tool can include one or more adhesive stamps.
  • the adhesive stamp is the component of the transfer tool on which the transfer tool is to be transferred
  • Semiconductor chip is picked up and held during the transfer. It is designed in such a way that it can be connected to a
  • the adhesive stamp has an adhesive surface for receiving the semiconductor chip.
  • the adhesive stamp comprises a large number
  • Adhesive surfaces that are laterally spaced and parallel
  • Adhesive surface is the surface on which the adhesive stamp is in direct contact with the during the transfer
  • the sticking surface is that
  • Transfer tool a device for setting a surface area of the adhesive surface.
  • the device for adjusting the surface area of the adhesive surface has, for example, at least one pump, a capacitor, an electromagnet and / or a radiation-emitting component such as a light-emitting diode or a laser diode in order to change the surface area of the adhesive surface and thus to adjust the surface area.
  • the device can be used to exert a force on the adhesive stamp, which leads to a change in the surface area of the adhesive surface.
  • the adhesive stamp is designed to be deformable. That is, for example by
  • the shape of the adhesive stamp is changed at least in places.
  • the adhesive stamp is preferred
  • the returns particularly preferably
  • the adhesive surface of the adhesive stamp is covered by a part of the outer surface of the adhesive stamp
  • Adhesive stamp formed.
  • the outer surface of the stamp is the surface that limits the stamp to the outside.
  • the outer surface thus limits the three-dimensional body of the adhesive stamp to the outside.
  • the adhesive stamp has at least a region of the outer surface that is in direct contact with the adhesive stamp when the semiconductor chip is transferred. This area of the outer surface forms the
  • Sticking surface For example, it can be formed with an elastomer.
  • the surface area of the adhesive surface is caused by deformation of the adhesive stamp
  • Adhesive stamp of the surface area of the adhesive surface can be set. That is, by deforming the adhesive stamp, the shape of the outer surface of the adhesive stamp can be changed. A change in the shape of the outer surface causes a change in the surface area of the adhesive surface.
  • the transfer tool for transferring a semiconductor chip comprises an adhesive stamp, which has an adhesive surface for receiving the semiconductor chip, and a device for
  • the adhesive stamp being designed to be deformable and the adhesive surface being formed by part of the outer surface of the adhesive stamp.
  • the surface area of the adhesive surface can be adjusted by deforming the adhesive stamp.
  • the adhesive surface is designed without interruption. Uninterrupted means that the adhesive surface is coherent. The adhesive surface then has no recesses in particular. Thus, a recess in the volume area does not extend to the adhesive surface and breaks through this
  • the adhesive stamp comprises a deformable volume region and the adhesive surface is through part of the outer surface of the volume region
  • the volume range is preferably part of the
  • Adhesive stamp and is for example through surveys
  • the volume area of the adhesive stamp can advantageously be guided particularly close to the semiconductor chips, in order to facilitate the transfer of semiconductor chips from a source carrier to a target carrier.
  • the adhesive stamp comprises, for example, a multiplicity of volume regions which can be arranged laterally spaced apart.
  • the Adhesive stamps preferably between 800 and 10000 volume ranges.
  • the adhesive surface is in particular formed by part of the outer surface of the volume region.
  • Each volume region preferably comprises exactly one adhesive surface which is formed by part of the outer surface of the volume region. This area of the outer surface of the volume area faces the semiconductor chip during transfer and is referred to here as the “chip receiving area”.
  • Volume range corresponds to the operating state of the
  • volume range during which the transfer takes place for example the adhesive surface. In this case it is
  • Chip receiving area in full contact with the
  • the chip receiving surface is then in particular designed to be flat.
  • the area of the chip receiving surface is then in particular designed to be flat.
  • Adhesive area is maximum. As soon as the area of the
  • the adhesive area is reduced by deformation of the volume area, the adhesive area is smaller than the chip receiving area of the volume area.
  • the volume area is then convex and / or concave in places.
  • the convex areas can be separated from one another by concave areas. This means that the concave and the convex regions can, for example, be arranged alternately.
  • the chip receiving surface it is possible in particular for the chip receiving surface to have elevations and depressions and thus - for example in the manner of a corrugated sheet - to be concave and convex curved.
  • the chip receiving surface is, for example, rectangular and has an edge length of
  • the chip receiving surface particularly preferably has the volume region in the flat state, an edge length of at least 10 ⁇ m.
  • Each adhesive stamp preferably has a plurality
  • Chip receiving areas on For example, between 800 semiconductor chips and
  • the transfer tool has, for example, between 800 and 10,000 inclusive chip receiving adhesive surfaces.
  • the edge length of the chip receiving area of the volume area of the adhesive stamp in the flat state is advantageously smaller than the edge length of the semiconductor chip. This means that less force is required to detach the device during operation
  • the adhesive stamp has an elastic polymer or is formed from an elastic polymer.
  • the adhesive stamp preferably has
  • the adhesive stamp particularly preferably has a silicone or is formed from a silicone.
  • the adhesive stamp has polydimethylsiloxane (PDMS) or is formed from PDMS.
  • PDMS is usually transparent, chemically inert and has a high degree of elasticity.
  • the volume range can include or consist of one of the materials mentioned.
  • the adhesive stamp has an opening.
  • the opening is preferably transverse or
  • the opening is at least partially from that
  • Material of the adhesive stamp surrounds and has an open Place the chip area of the volume area opposite.
  • the opening is located, for example, in the volume area, above the chip receiving area.
  • the device for adjusting the surface area of the adhesive surface is for this purpose
  • the volume of the opening can be adjusted, for example, by external forces.
  • a pump for example a pump, a pressure within the
  • Adhesive stamps are changed. This deforms the adhesive stamp, which in turn causes the surface area of the adhesive stamp.
  • Adhesive area is adjustable.
  • the device for adjusting the surface area of the adhesive surface is for this purpose
  • the filling material is preferably a liquid or a gas.
  • the filling material can be an oil, water or air.
  • the device for example a pump of the transfer tool, preferably changes the pressure of the filling material in the opening.
  • the pressure is preferably transferred to the adhesive stamp, which deforms it. This changes the shape of the chip receiving area of the volume area, which leads to a change in the
  • the volume area swells up by applying external pressure and deforms the chip receiving area of the volume area, that is to say the area corresponding to the
  • Chip recording area of the volume area sets the area of the adhesive area.
  • the adhesive surface reduced. This is achieved by deforming the chip holder area. For example, the shape of the chip holder surface changes from flat to convex. Since the semiconductor chips are stiff, the semiconductor chips cannot follow the deformation of the chip receiving area of the volume area during operation and detach.
  • the pressure can advantageously be varied; on the one hand, the pressure on the filling material in the opening can be increased
  • Adhesive area and the speed of adjusting the area of the adhesive area of the adhesive stamp are identical to Adhesive area and the speed of adjusting the area of the adhesive area of the adhesive stamp.
  • the surface area of the adhesive surface can be specifically set using the transfer tool.
  • the semiconductor chips are, for example, before the transfer, for example with regard to their
  • the adhesive stamp has a deformation area laterally next to the volume area.
  • the deformation area is part of the adhesive stamp and mechanically connected to the volume area of the adhesive stamp.
  • the deformation area is, for example, between two adjacent volume areas.
  • the deformation region can, for example, have a further material that is different from the material of the volume region.
  • the deformation area has a material with a higher coefficient of elasticity compared to the material of the volume area.
  • a thickness of the adhesive stamp in the deformation region is smaller than a thickness of the adhesive stamp in the volume region.
  • the thickness of the stamp becomes transverse or perpendicular to one
  • the thickness of the deformation area is similar to the distance
  • the distance between adjacent volume areas is preferably at least one to the other three times the area of the chip holder.
  • the deformation area can be deformed with less effort than a deformation area of greater thickness.
  • the adhesive stamp has a cavity in the deformation region.
  • the cavity is completely surrounded by the material of the deformation area and preferably has no open area.
  • the deformation area of the adhesive stamp can be deformed with less force than in comparison to one
  • the device for adjusting the surface area of the adhesive surface is for this purpose
  • Main plane of extension of the stamp is directed.
  • the main extension plane is parallel to the adhesive surface and thus the adhesive surface is transverse or perpendicular to the force acting on the deformation area of the adhesive stamp.
  • the deformation area is deformed by the external force of the device of the transfer tool.
  • Deformation of the deformation area is transferred to the laterally adjacent volume area. This in turn deforms the chip receiving surface of the volume area and thus adjusts the surface area of the adhesive surface of the adhesive stamp.
  • the force to be used for the deformation of the chip receiving area of the volume area is preferably particularly small in the deformation area.
  • the effort required for the deformation of the chip receiving area of the volume area is, in particular, less in the deformation area than the effort required for a direct deformation of the volume area.
  • the force is a magnetic or an electrostatic force.
  • the device for exerting the force comprises, for example
  • Electromagnets or a capacitor If electrostatic or magnetic force is exerted on the deformation area by the device of the transfer tool during operation, then this deformation of the deformation area is transferred to the volume area of the adhesive stamp which forms the
  • the adhesive stamp has a metal layer on its outer surface.
  • Metal layer may include the following conductive materials such as graphene, cobalt, silver, copper, aluminum, tungsten, iron, steel, graphite. As ferromagnetic materials for the metal layer, among others
  • Gadolinium and dysprosium can be used.
  • soft ferrites based on ferrites with metals can be used.
  • the metal layer is preferably arranged in the field of the electromagnet or the capacitor.
  • the metal layer serves to transmit magnetic or electrostatic forces from the outside with the aid of the device of the transfer tool.
  • the metal layer is arranged in the deformation region.
  • the metal layer is, for example, on the outer surface of the deformation area of the adhesive stamp.
  • the outer surface of the deformation region runs in particular parallel to the main extension plane of the adhesive stamp.
  • the device for adjusting the surface area of the adhesive surface is for this purpose
  • the material has a lower one in the operating state during the recording of the semiconductor chip
  • Volume area which in turn changes the surface area of the adhesive surface and promotes the detachment of the semiconductor chip from the adhesive surface.
  • volume area on a photoisomerizable material or consists of a photoisomerizable material On the one hand, the complete volume range and the
  • the chip receiving area can have a different material than the material of the partial area of the volume area, that of the photoisomerizable area Material is formed.
  • the chip receiving surface preferably has a material which is used to receive the
  • Semiconductor chips has good adhesion and that when the semiconductor chip is detached by deforming the
  • Chip receiving area allows easy detachment.
  • a suitable material for this can, for example
  • Photoisomerizable materials are materials in which areas can be oriented by electromagnetic radiation in order to adjust the density of the material.
  • the photoisomerizable material can be, for example
  • Azobenzenes or stilbene can be used.
  • Photoisomerizable material is formed, wherein a first layer is applied to this layer on the side facing the adhesive surface, which is free of the
  • the first layer preferably has an elastic polymer or is formed from an elastic polymer.
  • the first layer is formed from polydimethylsiloxane and encompasses the adhesive surface or the chip receiving surface.
  • the second layer on the other hand, has a photoisomerizable one
  • the second layer can be deformed, the deformation being transferred to the first layer and thus the surface area of the adhesive surface is adjusted.
  • the deformed chip receiving surface then has a large number of concave and convex deformations.
  • the chip receiving surface is corrugated or wrinkled.
  • the volume area can have a third layer and a base.
  • the third layer and the base can be formed with other materials such as the first and / or the second layer.
  • the device for adjusting the surface area of the adhesive surface is for this purpose
  • the device can comprise at least one light-emitting diode or a laser diode that is electromagnetic during operation
  • Radiation generated in the spectral range from infrared radiation to UV radiation can be any radiation generated in the spectral range from infrared radiation to UV radiation. Furthermore, the device can be any radiation generated in the spectral range from infrared radiation to UV radiation. Furthermore, the device can be any radiation generated in the spectral range from infrared radiation to UV radiation. Furthermore, the device can be any radiation generated in the spectral range from infrared radiation to UV radiation. Furthermore, the device can
  • Optical fibers include parts of the electromagnetic
  • the light guide can pass through an opening in the volume area
  • the electromagnetic radiation acts on the photoisomerizable material of the volume area and leads to the volume contraction of the adhesive stamp.
  • Adhesive area set By deforming the
  • Volume area is the chip recording area of the
  • the opening in the volume area and / or the cavity in the deformation area have the consequence that the deformable volume area,
  • the chip receiving surface of the volume region has a concave and / or a convex deformation.
  • the semiconductor chips can advantageously be used without
  • Shear movements are applied to the target carrier and the material for the surface of the target carrier can be chosen more freely.
  • a transfer tool is provided.
  • the transfer tool is in particular a transfer tool described here.
  • a multiplicity of semiconductor chips are provided on a source carrier.
  • the source carrier is, for example, a wafer with semiconductor chips on a growth substrate or on an auxiliary carrier or an artificial wafer with pre-sorted semiconductor chips.
  • the transfer tool is approximated to the source carrier, one Adhesive surface of the volume area comes into contact with a semiconductor chip.
  • the semiconductor chip adheres to the adhesive surface of the volume region via van der Waals forces.
  • the semiconductor chip adheres to the adhesive surface of the volume region via van der Waals forces.
  • the chip area of the volume area is preferably planar when adhering, since the semiconductor chip also has a planar, rigid surface. This leads to an advantageous liability.
  • the semiconductor chip is fully bonded to the chip receiving area of the volume area.
  • selected chip pick-up areas of the volume area can be set in a targeted manner by the device of the transfer tool in order to prevent pick-up of defective semiconductor chips.
  • the surface area of the adhesive surface is specifically adjusted by the device of the transfer tool. The surface area of the adhesive area of the volume area is reduced and the chip receiving area of the volume area is deformed concavely and / or convexly. The inclusion of selected, preferably defective semiconductor chips is therefore no longer possible.
  • the transfer tool is lifted off the source carrier. A large number of the semiconductor chips adhere to the adhesive surfaces of the volume regions of the adhesive stamp.
  • the transfer tool is approximated to the target carrier, with the semiconductor chips arranged in the transfer tool come into contact with the target carrier.
  • the semiconductor chips are detached from the adhesive surface by reducing the area of the adhesive surface of the
  • the device of the transfer tool exerts a force perpendicular or transverse to the main plane of extension on the
  • Chip receiving area of the volume area is concave and / or convex, the area of the adhesive area is reduced and the semiconductor chip is at least partially with the
  • the rigid semiconductor chip can thus preferably be detached.
  • the semiconductor chip then remains on the target carrier.
  • a large number of semiconductor chips are provided on a regular arrangement on a source carrier and the transfer tool is approximated to the source carrier, an adhesive surface of the volume area coming into contact with a semiconductor chip.
  • the semiconductor chip adheres to the adhesive surface of the volume area via Van der Waals forces and then the transfer tool lifts off the source carrier.
  • the transfer tool lifts off the source carrier.
  • Transfer tool approximated to the target carrier, wherein the arranged semiconductor chips come into contact with the target carrier on the transfer tool and the detachment of the Semiconductor chips by reducing the area of the adhesive surface of the volume area.
  • One idea of the present transfer tool is to provide a deformable adhesive stamp which can be deformed by the device of the transfer tool. As a result, the surface area of the adhesive surface of the deformable adhesive stamp is adjusted and thus the removal of the semiconductor chips from the chip-receiving surface of the volume area is made possible.
  • the idea is to achieve good adhesion between the adhesive stamp and the semiconductor chip when it is removed from the source carrier and when the semiconductor chips are placed on the target carrier, the adhesion between the adhesive surface of the adhesive stamp and the semiconductor chip must be low. It is advantageously possible to dispense with shear movements when the semiconductor chips are deposited and the material for the surface of the target carrier can thus be chosen more freely.
  • a particular advantage of this method for transferring semiconductor chips is that the method enables selective transfer of selected semiconductor chips. This means that the method does not have to transmit all of the semiconductor chips provided on the source carrier. Instead, the method enables only a selected part of the semiconductor chips arranged on the source carrier to be transmitted. This makes possible,
  • Selected parts of the semiconductor chips for example as functional semiconductor chips, can then be transferred simultaneously from the source carrier to the target carrier.
  • This method advantageously enables a plurality of semiconductor chips to be transmitted simultaneously, that is to say in the same
  • Figures 1, 2 each show a schematic sectional view of a transfer tool according to an embodiment of a transfer tool described here in two
  • Figures 3, 4 are each a schematic sectional view of a transfer tool according to an embodiment of a transfer tool described here in two
  • Figures 5, 6 each show a schematic sectional view of a transfer tool according to an embodiment of a transfer tool described here in two
  • FIGS. 7, 8 each show a schematic sectional illustration of a transfer tool according to an exemplary embodiment of a transfer tool described here in two
  • Figures 9, 10, 11 and 12 are schematic sectional representations of different process stages of a process for
  • the transfer tool 1 according to the exemplary embodiment in FIG. 1 has a device 15 for setting the
  • the adhesive stamp 3 has an elastic polymer or is formed from an elastic polymer.
  • the adhesive stamp 3 has a volume area 5 which comprises an opening 6.
  • the opening 6 is transverse or perpendicular to
  • the opening 6 is at least partially made of the material of the
  • Adhesive stamp 3 surrounds and has an open area that corresponds to a chip receiving surface 14 of the volume region 5
  • volume area 5 above the chip receiving area 14.
  • the chip receiving area 14 is a semiconductor chip 2
  • the semiconductor chip 2 has a larger one
  • the chip receiving area 14 is in the 1 in full contact with the semiconductor chip 2.
  • the chip receiving surface 14 is in the operating state shown in FIG.
  • the filling material 12 comprises, for example, oils, water or other liquids or gases.
  • Adhesive stamp deformed. This changes the shape of the
  • the surface area of the adhesive surface 4 is in this
  • the chip receiving surface 14 is in the operating state of the
  • Embodiment of Figure 2 is not in full contact with the semiconductor chip 2.
  • the chip receiving surface 14 is convex due to the deformation of the adhesive stamp 3
  • the transfer tool 1 according to the exemplary embodiment in FIG. 3 has a device 15 for setting the
  • the stamp 3 includes one
  • the deformation area 7 is part of the adhesive stamp 3 and is located between two adjacent volume areas 5.
  • the deformation area 7 can, for example, have a further material that is different from the material of the volume area or consist of the same material as the volume area.
  • Deformation region 7 of the adhesive stamp 3 has a smaller thickness D than a thickness D of the adhesive stamp 3 im
  • the adhesive stamp 3 in FIG. 3 has a cavity 8 in the deformation region 7.
  • the cavity 8 is completely surrounded by the material of the deformation region 7 and has no open area.
  • a metal layer 9 is arranged on the outer surface of the adhesive stamp 3, in particular on the outer surface of the deformation region 7.
  • the metal layer 9 serves to be magnetic or
  • the device 15 for exerting the force comprises, for example, an electromagnet or a capacitor.
  • the chip receiving area 14 is the semiconductor chip 2
  • the chip receiving area 14 is in the
  • Embodiment of Figure 3 in full contact with the semiconductor chip 2.
  • the chip receiving surface 14 is flat. This corresponds to the state of the chip recording Surface 14 during a transfer of the semiconductor chip 2.
  • the chip receiving surface 14 of the volume region 5 corresponds to an adhesive surface 4 in this operating state
  • Semiconductor chip 2 has a larger edge length than that
  • Edge length of the chip receiving surface 14 of the volume area 5 is in this case
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 4 has the transfer tool 1 in an operating state which differs from the operating state of the transfer tool 1 in FIG. 3 in that a magnetic or electrostatic force of the device 15 is exerted on the deformation region 7.
  • the force is transverse or perpendicular to that
  • the chip holding surface 14 is not in full contact with the semiconductor chip 2.
  • the chip holding surface 14 is convex due to the deformation of the adhesive stamp 3. This corresponds to the state of the chip receiving area 14 during a detachment of the semiconductor chip 2 from the adhesive area 4.
  • the chip receiving area 14 of the volume region 5 is larger than the adhesive area 4.
  • Adhesive surface 4 is in this operating state by the
  • the transfer tool 1 according to the exemplary embodiment in FIG. 5 has a device 15 for setting the Surface area of the adhesive surface 4 and a deformable adhesive stamp 3.
  • the stamp 3 has one
  • the volume area 5 has a
  • Photoisomerizable material or consists of a photoisomerizable material.
  • the photoisomerizable material is, for example, an azo-functionalized one
  • Liquid crystal elastomer Liquid crystal elastomer.
  • the cis-trans isomerism of azobenzenes and stilbene can be used.
  • the volume area 5 can be completely from the
  • Volume area 5 is formed with the photoisomerizable material.
  • Volume area 5 can then be formed with another material such as a polydimethylsiloxane.
  • volume region 5 comprises a light-emitting diode or a laser diode that is in operation
  • Electromagnetic radiation is generated from the spectral range from infrared radiation to UV radiation.
  • the device can comprise a light guide 16, which leads parts of the electromagnetic radiation to the volume region 5.
  • the light guide can extend through an opening 6 in the volume region 5.
  • the chip receiving area 14 is a semiconductor chip 2
  • the chip receiving area 14 is in the
  • Embodiment of Figure 5 in full-surface contact with the semiconductor chip 2.
  • the chip receiving surface 14 is flat. This corresponds to the state of the chip receiving area 14 during a transfer of the semiconductor chip 2.
  • the chip receiving area 14 of the volume area 5 corresponds to FIG this operating state of an adhesive surface 4.
  • the semiconductor chip 2 has a larger edge length than that
  • Edge length of the chip receiving surface 14 of the volume area 5 is in this case
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 6 has the transfer tool 1 in an operating state which differs from the operating state of the transfer tool 1 in FIG. 5 in that electromagnetic radiation is directed onto the volume region 5.
  • Electromagnetic radiation onto the photoisomerizable material of the volume area 5 takes place a volume contraction. That is, the density of the photoisomerizable
  • the adhesive surface 4 is deformed by changing the density and thus the volume.
  • the chip receiving surface 14 has a large number of concave and convex deformations. For example, the
  • the chip receiving area 14 is not in full contact with the semiconductor chip 2. This corresponds to the state of the chip receiving area 14 during a detachment of the semiconductor chip 2 from the
  • Adhesive surface 4 The chip receiving surface 14 of the
  • Volume region 5 is larger than the adhesive surface 4 in this operating state.
  • the surface area of the adhesive surface 4 is in this operating state due to the deformation of the
  • the transfer tool 1 according to the exemplary embodiment in FIG. 7 has a device 15 for setting the
  • the adhesive stamp 3 has a volume area 5.
  • the volume region 5 has several layers, a first layer 17, a second layer 18, a third layer 19 and a base 20.
  • the first layer 17 has the chip receiving surface 14 and is in direct contact with the second layer 18.
  • the second layer 18 is in direct contact with the third layer 19 and the third layer 19 is bonded directly to the base 20.
  • the first layer 17 has an elastic polymer or is formed from an elastic polymer.
  • Layer 18 has a photoisomerizable material or consists of a photoisomerizable material.
  • the third layer 19 and the base 20 can each be formed with other materials such as the first and / or the second layer.
  • volume region 5 comprises a light-emitting diode or a laser diode that is in operation
  • Electromagnetic radiation is generated from the spectral range from infrared radiation to UV radiation.
  • the device can comprise a light guide 16, which leads parts of the electromagnetic radiation to the photoisomerizable second layer 18.
  • the light guide 16 which leads parts of the electromagnetic radiation to the photoisomerizable second layer 18.
  • the chip receiving area 14 is a semiconductor chip 2
  • the chip receiving area 14 is in the
  • Embodiment of Figure 7 in full-surface contact with the semiconductor chip 2.
  • the chip receiving surface 14 is flat. This corresponds to the state of the chip receiving area 14 during a transfer of the semiconductor chip 2. Die In this operating state, chip receiving area 14 of volume area 5 corresponds to an adhesive area 4
  • Semiconductor chip 2 has a larger edge length than that
  • Edge length of the chip receiving surface 14 of the volume area 5 is in this case
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 8 has the transfer tool 1 in an operating state which differs from the operating state of the transfer tool 1 in FIG. 7 in that electromagnetic radiation is directed onto the volume region 5.
  • Electromagnetic radiation onto the photoisomerizable material of the second layer 18 of the volume region 5 takes place a volume contraction. That is, the density of the photoisomerizable material of the second layer 18 is increased. By changing the density and thus the
  • the adhesive surface 4 is deformed in volume.
  • the chip receiving surface 14 has a multiplicity of concave and convex
  • the chip receiving surface 14 is designed in the form of a corrugated sheet or wrinkled.
  • the chip receiving area 14 is not in full contact with the semiconductor chip 2. This corresponds to the state of the chip receiving area 14 during a detachment of the semiconductor chip 2 from the
  • Adhesive surface 4 The chip receiving surface 14 of the
  • Volume region 5 is larger than the adhesive surface 4 in this operating state.
  • the surface area of the adhesive surface 4 is in this operating state due to the deformation of the
  • FIGS. 9, 10, 11 and 12 show, on the basis of schematic sectional representations, different process stages of a method for transferring semiconductor chips according to an exemplary embodiment of a method described here.
  • the device 15 and the openings 6 and cavities 8 are not shown in FIGS. 9 to 12 to improve clarity.
  • the transfer tool 1 is approximated to the semiconductor chips 2 in such a way that the volume regions 5 with their adhesive surface 4 are in direct contact with the
  • semiconductor chips 2 which are arranged on a source carrier 10, are shown in FIG. 9.
  • the semiconductor chips 2 are arranged in a regular arrangement, for example along rows and columns, on the source carrier 10.
  • Transfer tool 1 is approximated to an upper side of the source carrier 10 so that each volume area 5 of the
  • Adhesive stamp 3 is arranged above the respectively assigned semiconductor chip 2 on the upper side of the source carrier 10.
  • the chip receiving area 14 is in full contact with the semiconductor chip 2.
  • the chip receiving area 14 is flat
  • the chip receiving area 14 of the volume area 5 corresponds to the adhesive area 4.
  • the area of the chip receiving area 14 of the volume area 5 corresponds to the adhesive area 4.
  • Adhesion area 4 is maximum in this operating state.
  • the transfer tool 1 moves away from the source carrier 10, FIG. 10.
  • the semiconductor chips 2 adhere to the
  • the Transfer tool 1 can be set with the aid of the device 15 such that the chip receiving surface 14 of the
  • volume area 5 of the adhesive stamp 3 can be specifically deformed and adhesion of the semiconductor chips 2 targeted
  • the transfer tool 1 with the semiconductor chips 2 is approximated to a target carrier 11, FIG. 11.
  • Transfer tool 1 are in direct contact with the
  • Target carrier 11 The undersides of the semiconductor chips 2 face an upper side of the target carrier 11.
  • Semiconductor chips 2 are replaced by reducing the surface area of the adhesive surface 4 of the volume region 5.
  • the surface area of the adhesive surface 4 of the volume area 5 is reduced by the device 15 of the transfer tool 1.
  • the chip receiving surface 14 is convex.
  • the rigid semiconductor chips 2 detach from the convex
  • the transfer tool 1 is lifted off the target carrier 11, FIG. 12.
  • the semiconductor chips 2 previously attached to the adhesive surface 4 of the volume region 5 of the adhesive stamp 3 remain on the top of the target carrier 11. The transfer of the
  • Embodiments are combined with each other, even if not all combinations are explicitly described.
  • Embodiments described alternatively or additionally have further features according to the description in the general part.

Landscapes

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Abstract

Es wird ein Transferwerkzeug (1) zum Transfer eines HalbleiterChips (2) angegeben mit - einem Haftstempel (3), der eine Anhaftfläche (4) zur Aufnahme des HalbleiterChips (2) aufweist, und - Vorrichtung (15) zur Einstellung eines Flächeninhalts der Anhaftfläche (4), wobei - der Haftstempel (3) verformbar ausgebildet ist, - die Anhaftfläche (4) durch einen Teil der Außenfläche des Haftstempels (3) gebildet ist, und - der Flächeninhalt der Anhaftfläche (4) durch Verformung des Haftstempels (3) einstellbar ist. Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Transferieren von HalbleiterChips (2) angegeben.

Description

Beschreibung
TRANSFERWERKZEUG UND VERFAHREN ZUM TRANSFERIEREN VON
HALBLEITERCHIPS
Es wird ein Transferwerkzeug angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Transferieren von Halbleiterchips
angegeben .
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Transferwerkzeug zum Transferieren von Halbleiterchips anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem Halbleiterchips mit Hilfe eines Transferwerkzeugs besonders effizient transferiert werden können .
Es wird ein Transferwerkzeug zum Transfer eines
Halbleiterchips angegeben. Das Transferwerkzeug ist dazu vorgesehen, einen insbesondere selektiven und/oder parallelen Transfer zumindest eines, insbesondere einer Vielzahl von Halbleiterchips von einem Quellträger zu einem Zielträger zu ermöglichen und durchzuführen.
Bei den Halbleiterchips handelt es sich zum Beispiel um elektronische, insbesondere optoelektronische
Halbleiterchips. Der optoelektronische Halbleiterchip, wie beispielsweise ein Leuchtdiodenchip, ein Fotodiodenchip oder ein Laserdiodenchip, weist eine epitaktisch gewachsene
Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone auf, die dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu detektieren oder zu erzeugen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Transferwerkzeug zum Transfer von Halbleiterchips einen
Haftstempel. Das Transferwerkzeug kann einen oder mehrere Haftstempel umfassen. Der Haftstempel ist die Komponente des Transferwerkzeugs, an der der zu transferierende
Halbleiterchip aufgenommen und während des Transfers gehalten wird. Er ist derart ausgebildet, dass er an einen
Halbleiterchip angedrückt werden kann, ohne den
Halbleiterchip zu beschädigen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Haftstempel eine Anhaftfläche zur Aufnahme des Halbleiterchips auf.
Beispielsweise umfasst der Haftstempel eine Vielzahl an
Anhaftflächen, die lateral beabstandet und parallel
zueinander verlaufend angeordnet sein können. Die
Anhaftfläche ist die Fläche, an der sich der Haftstempel während des Transfers in direktem Kontakt mit dem
Halbleiterchip befindet. Die Anhaftfläche ist dem
Halbleiterchip zugewandt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Transferwerkzeug eine Vorrichtung zur Einstellung eines Flächeninhalts der Anhaftfläche auf. Die Vorrichtung zur Einstellung des Flächeninhalts der Anhaftfläche weist beispielsweise zumindest eine Pumpe, einen Kondensator, einen Elektromagneten und/oder ein strahlungsemittierendes Bauteil wie eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode auf, um damit den Flächeninhalt der Anhaftfläche zu verändern und um somit den Flächeninhalt einzustellen. Zum Beispiel kann mittels der Vorrichtung eine Kraft auf den Haftstempel ausgeübt werden, welche zur Veränderung des Flächeninhalts der Anhaftfläche führt . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Haftstempel verformbar ausgebildet. Das heißt, zum Beispiel durch
Einwirken der Kraft wird die Form des Haftstempels zumindest stellenweise verändert. Bevorzugt ist der Haftstempel
zumindest stellenweise mit einem elastischen Material wie einem Elastomer gebildet. Besonders bevorzugt kehrt der
Haftstempel nach einer Deformation, möglichst vollständig in eine Ausgangsform zurück.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Anhaftfläche des Haftstempels durch einen Teil der Außenfläche des
Haftstempels gebildet. Die Außenfläche des Haftstempels ist die Fläche, die den Haftstempel nach außen hin begrenzt. Die Außenfläche begrenzt also den dreidimensionalen Körper des Haftstempels nach außen. Der Haftstempel weist zumindest einen Bereich der Außenfläche auf, der sich beim Transfer des Halbleiterchips in direktem Kontakt mit dem Haftstempel befindet. Dieser Bereich der Außenfläche bildet die
Anhaftfläche . Sie kann zum Beispiel mit einem Elastomer gebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Flächeninhalt der Anhaftfläche durch Verformung des Haftstempels
einstellbar. Insbesondere kann durch den verformbaren
Haftstempel der Flächeninhalt der Anhaftfläche eingestellt werden. Das heißt, durch eine Verformung des Haftstempels kann die Form der Außenfläche des Haftstempels verändert werden. Eine Veränderung der Form der Außenfläche bewirkt eine Änderung des Flächeninhalts der Anhaftfläche . Der
Flächeninhalt des Bereichs des Haftstempels , der bei dem Transfer des Halbleiterchips direkt an diesen grenzt, wird durch Verformung des Haftstempels also verkleinert oder vergrößert . Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Transferwerkzeug zum Transferieren eines Halbleiterchips einen Haftstempel, der eine Anhaftfläche zur Aufnahme des Halbleiterchips aufweist, und eine Vorrichtung zur
Einstellung eines Flächeninhalts der Anhaftfläche, wobei der Haftstempel verformbar ausgebildet ist und die Anhaftfläche durch einen Teil der Außenfläche des Haftstempels gebildet ist. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche ist durch Verformung des Haftstempels einstellbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Anhaftfläche unterbrechungsfrei ausgebildet. Unterbrechungsfrei heißt, dass die Anhaftfläche zusammenhängend ausgebildet ist. Die Anhaftfläche weißt dann insbesondere keine Ausnehmungen auf. Somit erstreckt sich eine Ausnehmung in dem Volumenbereich nicht bis zu der Anhaftfläche und durchbricht dies
insbesondere nicht. Insbesondere erstrecken sich die
Ausnehmungen nicht vollständig durch den Haftstempel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Haftstempel einen verformbaren Volumenbereich und die Anhaftfläche ist durch einen Teil der Außenfläche des Volumenbereichs
gebildet. Der Volumenbereich ist bevorzugt Teil des
Haftstempels und ist zum Beispiel durch Erhebungen
beziehungsweise Ausbuchtungen im Körper des Haftstempels gebildet. Bevorzugt ist der Volumenbereich mit einem
elastischen Material wie einem Elastomer gebildet. Mit
Vorteil kann im Betrieb der Volumenbereich des Haftstempels besonders nah an die Halbleiterchips geführt werden, um somit einen Transfer von Halbleiterchips von einem Quellträger zu einem Zielträger zu erleichtern. Der Haftstempel umfasst zum Beispiel eine Vielzahl an Volumenbereichen, die lateral beabstandet angeordnet sein können. Beispielsweise weist der Haftstempel bevorzugt zwischen 800 und 10000 Volumenbereiche auf .
Dabei ist die Anhaftfläche insbesondere durch einen Teil der Außenfläche des Volumenbereichs gebildet. Bevorzugt umfasst jeder Volumenbereich genau eine Anhaftfläche, die durch einen Teil der Außenfläche des Volumenbereichs gebildet ist. Dieser Bereich der Außenfläche des Volumenbereichs ist beim Transfer dem Halbleiterchip zugewandt und wird hier als „Chipaufnahme- Fläche" bezeichnet. Die Chipaufnahme-Fläche des
Volumenbereichs entspricht im Betriebszustand des
Volumenbereichs, während dem der Transfer stattfindet, zum Beispiel der Anhaftfläche . In diesem Fall ist die
Chipaufnahme-Fläche in vollflächigem Kontakt mit dem
zugeordneten Halbleiterchip. Die Chipaufnahme-Fläche ist dann insbesondere plan ausgebildet. Der Flächeninhalt der
Anhaftfläche ist maximal. Sobald der Flächeninhalt der
Anhaftfläche durch Verformung des Volumenbereichs reduziert wird, ist die Anhaftfläche kleiner als die Chipaufnahme- Fläche des Volumenbereichs. Die Chipaufnahme-Fläche des
Volumenbereichs ist dann stellenweise konvex und/oder konkav gekrümmt. Hierbei können die konvexen Bereiche durch konkave Bereiche voneinander getrennt sein. Da heißt, die konkaven und die konvexen Bereiche können zum Beispiel abwechselnd angeordnet sein. Dadurch ist es insbesondere möglich, dass die Chipaufnahme-Fläche Erhebungen und Senken aufweist und damit - etwa in der Art eines Wellblechs - konkav und konvex gekrümmt ist.
Im planen Zustand ist die Chipaufnahme-Fläche beispielsweise rechteckig ausgebildet und weist eine Kantenlänge von
einschließlich 5 ym bis einschließlich 200 ym auf. Besonders bevorzugt weist die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs im planen Zustand eine Kantenlänge von wenigstens 10 ym.
Bevorzugt weist jeder Haftstempel eine Vielzahl an
Chipaufnahme-Flächen auf. Bevorzugt können beispielsweise zwischen einschließlich 800 Halbleiterchips und
einschließlich 10000 Halbleiterchips pro Transferwerkzeug transferiert werden. Das heißt, das Transferwerkzeug weist beispielsweise zwischen einschließlich 800 und einschließlich 10000 Chipaufnahme-Anhaftflächen auf.
Die Kantenlänge der Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs des Haftstempels im planen Zustand ist mit Vorteil kleiner als die Kantenlänge des Halbleiterchips. Dadurch wird im Betrieb mit Vorteil weniger Kraft zum Ablösen des
Halbleiterchips von der Anhaftfläche des Volumenbereichs benötigt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Haftstempel ein elastisches Polymer auf oder ist aus einem elastischen Polymer gebildet. Bevorzugt weist der Haftstempel ein
Elastomer auf oder ist aus einem Elastomer gebildet.
Besonders bevorzugt weist der Haftstempel ein Silikon auf oder ist aus einem Silikon gebildet. Beispielsweise weist der Haftstempel Polydimethylsiloxan (PDMS) auf oder ist aus PDMS gebildet. PDMS ist in der Regel transparent, chemisch inert und weist eine hohe Elastizität auf. Insbesondere kann der Volumenbereich eines der genannten Materialien umfassen oder daraus bestehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Haftstempel eine Öffnung auf. Die Öffnung ist bevorzugt quer oder
senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Haftstempels angeordnet. Die Öffnung ist zumindest teilweise von dem
Material des Haftstempels umgeben und weist eine offene Stelle auf, die der Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs gegenüberliegt. Die Öffnung befindet sich beispielsweise in dem Volumenbereich, oberhalb der Chipaufnahme-Fläche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Einstellung des Flächeninhalts der Anhaftfläche dazu
eingerichtet, ein Volumen der Öffnung einzustellen. Das Volumen der Öffnung kann beispielsweise durch äußere Kräfte eingestellt werden. Durch die offene Stelle der Öffnung kann mit Hilfe der Vorrichtung des Transferwerkzeugs, wie
beispielsweise einer Pumpe, ein Druck innerhalb des
Haftstempels verändert werden. Dadurch verformt sich der Haftstempel, wodurch wiederum der Flächeninhalt der
Anhaftfläche einstellbar ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Einstellung des Flächeninhalts der Anhaftfläche dazu
eingerichtet, eine Menge eines Füllmaterials in der Öffnung einzustellen. Das Füllmaterial ist bevorzugt eine Flüssigkeit oder ein Gas. Beispielsweise kann das Füllmaterial ein Öl, Wasser oder Luft sein. Bevorzugt wird durch die Vorrichtung, beispielsweise eine Pumpe des Transferwerkzeugs, der Druck des Füllmaterials in der Öffnung verändert. Der Druck wird bevorzugt auf den Haftstempel übertragen, wodurch sich dieser verformt. Dadurch ändert sich die Form der Chipaufnahme- Fläche des Volumenbereichs, was zu einer Änderung der
Anhaftfläche führt.
Im Betrieb bläht sich beispielsweise der Volumenbereich durch Anlegen von äußerem Druck auf und verformt die Chipaufnahme- Fläche des Volumenbereichs, also die Fläche, die dem
Halbleiterchip zugewandt ist. Die Verformung der Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs stellt den Flächeninhalt der Anhaftfläche ein.
Zum Ablegen von transferierten Halbleiterchips wird der
Flächeninhalt der Anhaftfläche reduziert. Dies wird durch Verformung der Chipaufnahme-Fläche erreicht. Zum Beispiel ändert sich die Form der Chipaufnahme-Fläche von plan zu konvex gekrümmt. Da die Halbleiterchips steif sind, können die Halbleiterchips der Verformung der Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs im Betrieb nicht folgen und lösen sich ab .
Der Druck kann mit Vorteil variiert werden, zum einen kann der Druck auf das Füllmaterial in der Öffnung erhöht
beziehungsweise erniedrigt werden. Dadurch kann eine konvexe beziehungsweise konkave Form der Chipaufnahme-Fläche
eingestellt werden. Beide Formen führen zur Verringerung der Anhaftfläche .
Wie stark die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs verformt werden muss, um den Halbleiterchip von der
Anhaftfläche zu lösen, ist abhängig von einer Dicke der
Halbleiterchips, von dem Material der Anhaftfläche des
Haftstempels sowie von dem Halbleiterchipmaterial, der
Wechselwirkungsenergie von dem Halbleiterchip zu der
Anhaftfläche und von der Geschwindigkeit des Einstellens des Flächeninhalts der Anhaftfläche des Haftstempels .
Insbesondere kann im Betrieb durch die Vorrichtung des
Transferwerkzeugs gezielt der Flächeninhalt der Anhaftfläche eingestellt werden. Die Halbleiterchips werden zum Beispiel vor dem Transfer beispielsweise im Hinblick auf deren
Qualität oder andere vorgebbare Eigenschaften untersucht. Mit dem hier beschriebenen Verfahren ist es dann möglich, dass die Chipaufnahme-Flächen individuell in ihrer Form
eingestellt werden. Dadurch ist ein selektiver Transfer von Halbleiterchips möglich. Es können also Halbleiterchips bestimmter Qualität oder mit bestimmten Eigenschaften
transferiert werden. So können zum Beispiel defekte
Halbleiterchips aussortiert werden und nur intakte
Halbleiterchips transferiert werden oder umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Haftstempel lateral neben dem Volumenbereich einen Verformungsbereich auf. Der Verformungsbereich ist Teil des Haftstempels und mit dem Volumenbereich des Haftstempels mechanisch verbunden. Der Verformungsbereich befindet sich zum Beispiel zwischen zwei benachbarten Volumenbereichen. Der Verformungsbereich kann beispielsweise ein weiteres Material aufweisen, das zu dem Material des Volumenbereichs verschieden ist. Beispielsweise weist der Verformungsbereich ein Material mit einem höheren Elastizitätskoeffizienten auf im Vergleich zu dem Material des Volumenbereichs. Alternativ ist es möglich, dass der Volumenbereich und der Verformungsbereich mit dem gleichen Material gebildet sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Dicke des Haftstempels im Verformungsbereich im Vergleich zu einer Dicke des Haftstempels im Volumenbereich kleiner. Die Dicke des Haftstempels wird quer oder senkrecht zu einer
Haupterstreckungsebene des Haftstempels bestimmt. Die Dicke des Verformungsbereichs ist abhängig von dem Abstand
benachbarter Volumenbereiche. Beispielsweise ist die Dicke des Verformungsbereichs ähnlich groß wie der Abstand
benachbarter Volumenbereiche zueinander. Bevorzugt ist der Abstand benachbarter Volumenbereiche zueinander mindestens dreimal so groß wie die Chipaufnahme-Fläche. Der Vorteil, der sich durch die unterschiedliche Dicke ergibt, ist, dass im Betrieb der Volumenbereich des Haftstempels besonders nah an die Halbleiterchips geführt werden kann, um somit einen
Transfer von Halbleiterchips von einem Quellträger zu einem Zielträger zu erleichtern. Ferner ist der Verformungsbereich aufgrund der reduzierten Dicke mit geringerem Kraftaufwand verformbar als ein Verformungsbereich größerer Dicke.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Haftstempel im Verformungsbereich eine Kavität auf. Die Kavität ist vollständig von dem Material des Verformungsbereichs umgeben und weist bevorzugt keine offene Stelle auf. Der
Verformungsbereich des Haftstempels ist aufgrund der Kavität mit weniger Kraft verformbar als im Vergleich zu einem
Verformungsbereich ohne Kavität.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Einstellung des Flächeninhalts der Anhaftfläche dazu
eingerichtet, im Verformungsbereich eine Kraft auf den
Haftstempel auszuüben, die quer oder senkrecht zu der
Haupterstreckungsebene des Haftstempels gerichtet ist. Die Haupterstreckungsebene ist parallel zur Anhaftfläche und somit verläuft die Anhaftfläche quer oder senkrecht zu der Kraft, die auf den Verformungsbereich des Haftstempels wirkt.
Im Betrieb wird der Verformungsbereich durch die äußere Kraft der Vorrichtung des Transferwerkzeugs verformt. Die
Verformung des Verformungsbereichs überträgt sich auf den lateral benachbarten Volumenbereich. Dadurch wird wiederum die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs verformt und somit der Flächeninhalt der Anhaftfläche des Haftstempels eingestellt. Die anzuwendende Kraft, die für die Verformung der Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs benötigt wird, ist im Verformungsbereich bevorzugt besonders klein. Zum Beispiel ist der Kraftaufwand, der für die Verformung der Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs benötigt wird, im Verformungsbereich insbesondere kleiner, als der Kraftaufwand bei einer direkten Verformung des Volumenbereichs wäre.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Kraft eine magnetische oder eine elektrostatische Kraft. Die Vorrichtung zur Ausübung der Kraft umfasst beispielsweise einen
Elektromagneten oder einen Kondensator. Wird im Betrieb auf den Verformungsbereich elektrostatische oder magnetische Kraft durch die Vorrichtung des Transferwerkzeugs ausgeübt, so überträgt sich diese Verformung des Verformungsbereichs auf den Volumenbereich des Haftstempels , der die
Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs verformt und somit den Flächeninhalt der Anhaftfläche des Haftstempels
reduziert .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Haftstempel an seiner Außenfläche eine Metallschicht auf. Die
Metallschicht kann die folgenden, leitenden Materialien wie beispielsweise Graphen, Kobalt, Silber, Kupfer, Aluminium, Wolfram, Eisen, Stahl, Graphit umfassen. Als ferromagnetische Materialien für die Metallschicht können unter anderem
Materialien mit einer Curie-Temperatur unterhalb der
Zimmertemperatur, beispielsweise Eisen, Nickel, Kobalt,
Gadolinium und Dysprosium, eingesetzt werden. Außerdem können Weichferrite auf Basis von Ferriten mit Metallen,
beispielsweise Mangan, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink oder Cadmium und Hartferrite, beispielsweise Nickel, Zink, Kobalt, Manganzink, Barium oder Strontium, und weitere magnetische Materialien Verwendung finden. Die Metallschicht ist bevorzugt im Feld des Elektromagneten oder des Kondensators angeordnet. Die Metallschicht dient dazu, magnetische oder elektrostatische Kräfte von außen mit Hilfe der Vorrichtung des Transferwerkzeugs zu übertragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Metallschicht im Verformungsbereich angeordnet. Die Metallschicht befindet sich zum Beispiel auf der Außenfläche des Verformungsbereichs des Haftstempels . Die Außenfläche des Verformungsbereichs verläuft insbesondere parallel zu der Haupterstreckungsebene des Haftstempels .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Einstellung des Flächeninhalts der Anhaftfläche dazu
eingerichtet, eine Dichte eines Materials des Volumenbereichs zu verändern. Das Material weist in dem Betriebszustand während der Aufnahme des Halbleiterchips eine geringere
Dichte auf als beim Ablösen des Halbleiterchips von der
Anhaftfläche . Durch die höhere Dichte verformt sich der
Volumenbereich, wodurch sich wiederum der Flächeninhalt der Anhaftfläche verändert und das Ablösen des Halbleiterchips von der Anhaftfläche begünstigt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Volumenbereich ein photoisomerisierbares Material auf oder besteht aus einem photoisomerisierbaren Material. Hierbei können einerseits der komplette Volumenbereich und die
Chipaufnahme-Fläche das photoisomerisierbare Material
aufweisen oder andererseits kann lediglich ein Teilbereich des Volumenbereichs das photoisomerisierbare Material
aufweisen. Beispielsweise kann die Chipaufnahme-Fläche ein anderes Material aufweisen als das Material des Teilbereichs des Volumenbereichs, der mit dem photoisomerisierbaren Material gebildet ist. Bevorzugt weist die Chipaufnahme- Fläche ein Material auf, welches zur Aufnahme des
Halbleiterchips eine gute Adhäsion aufweist und das bei dem Ablösen des Halbleiterchips durch Verformung der
Chipaufnahme-Fläche ein leichtes Ablösen ermöglicht. Ein geeignetes Material hierfür kann beispielsweise
Polydimethylsiloxan sein.
Photoisomerisierbare Materialien, sind Materialien bei denen Bereiche durch elektromagnetische Strahlung orientiert werden können um somit eine Dichte des Materials einzustellen. Das photoisomerisierbare Material kann beispielsweise ein
azofunktionalisiertes Flüssigkeitskristallelastomer sein. Hierbei kann beispielsweise die cis- trans-Isomerie von
Azobenzolen oder Stilben ausgenutzt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Volumenbereich eine zweite Schicht auf, die mit dem
photoisomerisierbaren Material gebildet ist, wobei auf dieser Schicht an der der Anhaftfläche zugewandten Seite eine erste Schicht aufgebracht ist, die frei von dem
photoisomerisierbaren Material ist. Die erste Schicht weist bevorzugt ein elastisches Polymer auf oder ist aus einem elastischen Polymer gebildet. Beispielsweise ist die erste Schicht aus Polydimethylsiloxan gebildet und umfasst die Anhaftfläche beziehungsweise die Chipaufnahme-Fläche. Die zweite Schicht hingegen weist ein photoisomerisierbares
Material auf oder besteht aus einem photoisomerisierbaren Material. Im Betrieb kann die zweite Schicht verformt werden, wobei sich die Verformung auf die erste Schicht überträgt und somit wird der Flächeninhalt der Anhaftfläche eingestellt.
Die verformte Chipaufnahme-Fläche weist dann eine Vielzahl von konkaven und konvexen Verformungen auf. Beispielsweise ist die Chipaufnahme-Fläche wellblechförmig oder runzelig ausgebildet .
Zusätzlich kann der Volumenbereich eine dritte Schicht und einen Sockel aufweisen. Die dritte Schicht und der Sockel können mit anderen Materialen wie die erste und/oder die zweite Schicht gebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Einstellung des Flächeninhalts der Anhaftfläche dazu
ausgebildet, elektromagnetische Strahlung zum
photoisomerisierbaren Material des Volumenbereichs zu leiten. Die Vorrichtung kann zumindest eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode umfassen, die im Betrieb elektromagnetische
Strahlung aus dem Spektralbereich von Infrarotstrahlung bis UV-Strahlung erzeugt. Ferner kann die Vorrichtung einen
Lichtleiter umfassen, der Teile der elektromagnetischen
Strahlung zum Volumenbereich führt. Zum Beispiel kann sich der Lichtleiter durch eine Öffnung im Volumenbereich
erstrecken. Die elektromagnetische Strahlung wirkt im Betrieb auf das photoisomerisierbare Material des Volumenbereichs und führt zu der Volumenkontraktion des Haftstempels . Die
Verformung des Volumenbereichs verändert somit den
Flächeninhalt der Anhaftfläche des Haftstempels , welcher reduziert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird durch die
Verformung des Volumenbereichs der Flächeninhalt der
Anhaftfläche eingestellt. Durch die Verformung des
Volumenbereichs wird die Chipaufnahme-Fläche des
Volumenbereichs so verformt, dass bevorzugt eine konkave und/oder konvexe Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs ausgebildet wird. Dadurch wird der Flächeninhalt der Anhaftfläche eingestellt und mit Vorteil reduziert. Hierdurch ist das Ablösen der Halbleiterchips bevorzugt. Die Öffnung im Volumenbereich und/oder die Kavität im Verformungsbereich haben zur Folge, dass der verformbare Volumenbereich,
insbesondere die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs, eine konkave und/oder eine konvexe Verformung aufweist. Mit Vorteil können die Halbleiterchips auf diese Weise ohne
Scherbewegungen auf den Zielträger aufgebracht werden und das Material für die Oberfläche des Zielträgers kann freier gewählt werden.
Es wird ferner ein Verfahren zum Transferieren von
Halbleiterchips angegeben. Das heißt, sämtliche Merkmale, die für das Transferwerkzeug offenbart sind, sind auch für das Verfahren zum Transferieren von Halbleiterchips offenbart und umgekehrt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Transferieren von Halbleiterchips wird ein Transferwerkzeug bereitgestellt. Bei dem Transferwerkzeug handelt es sich insbesondere um ein hier beschriebenes Transferwerkzeug.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Vielzahl von Halbleiterchips, insbesondere in einer regelmäßigen Anordnung, auf einem Quellträger bereitgestellt. Bei dem Quellträger handelt es sich beispielsweise um einen Wafer mit Halbleiterchips auf einem Aufwachssubstrat oder auf einem Hilfsträger oder um einen Kunstwafer mit bereits vorsortierten Halbleiterchips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Transferwerkzeug an den Quellträger angenähert, wobei eine Anhaftfläche des Volumenbereichs mit einem Halbleiterchip in Kontakt gerät.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens haftet der Halbleiterchip an die Anhaftfläche des Volumenbereichs über Van-der-Waals-Kräfte . Insbesondere haftet der
Halbleiterchip dann ausschließlich aufgrund von Van-der- Waals-Kräften an der Anhaftfläche des Volumenbereichs. Die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs ist bei der Anhaftung bevorzugt plan, da der Halbleiterchip ebenso eine plane, starre Oberfläche aufweist. Dies führt mit Vorteil zu einer begünstigten Haftung. Der Halbleiterchip ist vollflächig an der Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs gebunden.
Insbesondere können ausgewählte Chipaufnahme-Flächen des Volumenbereichs durch die Vorrichtung des Transferwerkzeugs gezielt eingestellt werden, um eine Aufnahme von defekten Halbleiterchips zu verhindern. Hierbei wird der Flächeninhalt der Anhaftfläche durch die Vorrichtung des Transferwerkzeugs gezielt eingestellt. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche des Volumenbereichs wird reduziert und die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs wird konkav und/oder konvex verformt. Die Aufnahme von ausgewählten, bevorzugt defekten Halbleiterchips ist somit nicht mehr möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt ein Abheben des Transferwerkzeugs von dem Quellträger. Eine Vielzahl der Halbleiterchips haftet an den Anhaftflächen der Volumenbereiche des Haftstempels .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Transferwerkzeug an den Zielträger angenähert, wobei die an dem Transferwerkzeug angeordneten Halbleiterchips in Kontakt mit dem Zielträger geraten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt ein Ablösen der Halbleiterchips von der Anhaftfläche durch Reduzierung des Flächeninhalts der Anhaftfläche des
Volumenbereichs des Haftstempels . Durch die Vorrichtung des Transferwerkzeugs wird zum Beispiel eine Kraft senkrecht beziehungsweise quer zur Haupterstreckungsebene auf den
Verformungsbereich beziehungsweise Volumenbereich des
Haftstempels ausgeübt. Dadurch verformt sich die
Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs konkav und/oder konvex, der Flächeninhalt der Anhaftfläche wird reduziert und der Halbleiterchip ist zumindest teilweise mit der
Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs in Kontakt. Somit kann der starre Halbleiterchip bevorzugt abgelöst werden. Der Halbleiterchip verweilt anschließend auf dem Zielträger.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Transferieren von Halbleiterchips wird zunächst ein
Transferwerkzeug bereitgestellt. Anschließend wird eine
Vielzahl von Halbleiterchips an einer regelmäßigen Anordnung auf einem Quellträger bereitgestellt und das Transferwerkzeug wird an den Quellträger angenähert, wobei eine Anhaftfläche des Volumenbereichs mit einem Halbleiterchip in Kontakt gerät. In einem nächsten Schritt haftet der Halbleiterchip an die Anhaftfläche des Volumenbereichs über Van-der-Waals- Kräfte und anschließend hebt das Transferwerkzeug von dem Quellträger ab. In einem letzten Schritt wird das
Transferwerkzeug an den Zielträger angenähert, wobei an dem Transferwerkzeug die angeordneten Halbleiterchips in Kontakt mit dem Zielträger geraten und das Ablösen der Halbleiterchips durch Reduzierung des Flächeninhalts der Anhaftfläche des Volumenbereichs erfolgt.
Eine Idee des vorliegenden Transferwerkzeugs ist es, einen verformbaren Haftstempel anzugeben, der durch die Vorrichtung des Transferwerkzeugs verformt werden kann. Dadurch wird der Flächeninhalt der Anhaftfläche des verformbaren Haftstempels eingestellt und somit wird das Abnehmen der Halbleiterchips von der Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs ermöglicht.
Die Idee ist, eine gute Haftung zwischen dem Haftstempel und dem Halbleiterchip beim Abnehmen von dem Quellträger zu erzielen und bei dem Absetzen der Halbleiterchips auf den Zielträger muss die Haftung zwischen der Anhaftfläche des Haftstempels und dem Halbleiterchip gering sein. Mit Vorteil kann auf Scherbewegungen bei dem Absetzen der Halbleiterchips verzichtet werden und das Material für die Oberfläche des Zielträgers kann somit freier gewählt werden.
Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens zum Transferieren von Halbleiterchips besteht darin, dass das Verfahren einen selektiven Transfer ausgewählter Halbleiterchips ermöglicht. Dies bedeutet, dass mittels des Verfahrens nicht alle auf dem Quellträger bereitgestellten Halbleiterchips übertragen werden müssen. Stattdessen ermöglicht es das Verfahren, nur einen ausgewählten Teil der auf dem Quellträger angeordneten Halbleiterchips zu übertragen. Dies ermöglicht,
beispielsweise lediglich als funktionsfähig bekannte
Halbleiterchips zu übertragen und als defekt bekannte
Halbleiterchips auf dem Quellträger zu belassen. Der
ausgewählte Teil der Halbleiterchips, beispielsweise als funktionsfähige Halbleiterchips, kann dann gleichzeitig von dem Quellträger auf den Zielträger transferiert werden. Vorteilhafterweise ermöglicht dieses Verfahren ein Übertragen mehrerer Halbleiterchips gleichzeitig, also im gleichen
Transferschritt. Dadurch lassen sich mit diesem Verfahren viele Halbleiterchips kostengünstig und in kurzer Zeit von einem Quellträger auf einen Zielträger übertragen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Transferwerkzeugs und des Verfahrens zum Transferieren von Halbleiterchips ergeben sich aus den folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Es zeigen:
Figuren 1, 2 jeweils eine schematische Schnittdarstellung eines Transferwerkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Transferwerkzeugs in zwei
unterschiedlichen Betriebszuständen,
Figuren 3, 4 jeweils eine schematische Schnittdarstellung eines Transferwerkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Transferwerkzeugs in zwei
unterschiedlichen Betriebszuständen,
Figuren 5, 6 jeweils eine schematische Schnittdarstellung eines Transferwerkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Transferwerkzeugs in zwei
unterschiedlichen Betriebszuständen,
Figuren 7, 8 jeweils eine schematische Schnittdarstellung eines Transferwerkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Transferwerkzeugs in zwei
unterschiedlichen Betriebszuständen, Figuren 9, 10, 11 und 12 schematische Schnittdarstellungen verschiedener Verfahrensstadien eines Verfahrens zum
Transferieren von Halbleiterchips gemäß einem
Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu
betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Das Transferwerkzeug 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 weist eine Vorrichtung 15 zum Einstellen des
Flächeninhalts der Anhaftfläche 4 und einen verformbaren Haftstempel 3 auf.
Der Haftstempel 3 weist ein elastisches Polymer auf oder ist aus einem elastischen Polymer gebildet. Der Haftstempel 3 weist einen Volumenbereich 5 auf, der eine Öffnung 6 umfasst. Die Öffnung 6 ist quer oder senkrecht zur
Haupterstreckungsebene des Haftstempels 3 angeordnet. Die Öffnung 6 ist zumindest teilweise von dem Material des
Haftstempels 3 umgeben und weist eine offene Stelle auf, die einer Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5
gegenüberliegt. Die Öffnung 6 befindet sich in dem
Volumenbereich 5, oberhalb der Chipaufnahme-Fläche 14.
Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist einem Halbleiterchip 2
zugewandt. Der Halbleiterchip 2 weist eine größere
Kantenlänge als die Kantenlänge der Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 auf. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist im Ausführungsbeispiel der Figur 1 in vollflächigem Kontakt mit dem Halbleiterchip 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist in dem in Figur 1 dargestellten Betriebszustand des
Transferwerkzeugs plan ausgebildet. Dies entspricht dem
Betriebszustand der Chipaufnahme-Fläche 14 während eines Transfers des Halbleiterchips 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 entspricht in diesem Betriebszustand einer Anhaftfläche 4. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 ist in diesem Betriebszustand maximal.
Im Unterschied zu Figur 1 befindet sich beim in der Figur 2 dargestellten Betriebszustand des Transferwerkzeugs ein
Füllmaterial 12 in der Öffnung 6 des Volumenbereichs 5. Das Füllmaterial 12 umfasst beispielsweise Öle, Wasser oder andere Flüssigkeiten oder Gase. Durch die Vorrichtung 15, beispielsweise zumindest eine Pumpe, des Transferwerkzeugs 1 wird mittels der Vorrichtung 15 eine Kraft auf das
Füllmaterial 12 ausgeübt. Die Kraft wird auf den Haftstempel 3 übertragen, wodurch sich der Volumenbereich 5 des
Haftstempels verformt. Dadurch ändert sich die Form der
Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5, was zu einer Änderung des Flächeninhalts der Anhaftfläche 4 führt. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 ist in diesem
Betriebszustand durch die Verformung des Volumenbereichs 5 gegenüber dem in der Figur 1 gezeigten Betriebszustand reduziert .
Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist im Betriebszustand des
Ausführungsbeispiels der Figur 2 nicht vollflächig im Kontakt mit dem Halbleiterchip 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist, aufgrund der Verformung des Haftstempels 3, konvex
ausgebildet. Dies entspricht dem Zustand der Chipaufnahme- Fläche 14 während eines Ablösens des Halbleiterchips 2 von der Anhaftfläche 4. Die Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 ist in diesem Betriebszustand größer als die Anhaftfläche 4.
Das Transferwerkzeug 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 weist eine Vorrichtung 15 zum Einstellen des
Flächeninhalts der Anhaftfläche 4 und einen verformbaren Haftstempel 3 auf. Der Haftstempel 3 umfasst einen
Verformungsbereich 7. Der Verformungsbereich 7 ist Teil des Haftstempels 3 und befindet sich zwischen jeweils zwei benachbarten Volumenbereichen 5. Der Verformungsbereich 7 kann beispielsweise ein weiteres Material aufweisen, das zu dem Material des Volumenbereichs verschieden ist oder aus dem gleichen Material wie der Volumenbereich bestehen. Der
Verformungsbereich 7 des Haftstempels 3 weist eine geringere Dicke D gegenüber einer Dicke D des Haftstempels 3 im
Volumenbereich 5 auf. Der Haftstempel 3 in Figur 3 weist im Verformungsbereich 7 eine Kavität 8 auf. Die Kavität 8 ist vollständig von dem Material des Verformungsbereichs 7 umgeben und weist keine offene Stelle auf. An der Außenfläche des Haftstempels 3, insbesondere an der Außenfläche des Verformungsbereichs 7, ist eine Metallschicht 9 angeordnet. Die Metallschicht 9 dient dazu, magnetische oder
elektrostatische Kräfte von außen mit Hilfe der Vorrichtung 15 des Transferwerkzeugs 1 auf den Verformungsbereich 7 zu übertragen. Die Vorrichtung 15 zur Ausübung der Kraft umfasst beispielsweise einen Elektromagneten oder einen Kondensator.
Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist dem Halbleiterchip 2
zugewandt. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist im
Ausführungsbeispiel der Figur 3 in vollflächigem Kontakt mit dem Halbleiterchip 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist plan ausgebildet. Dies entspricht dem Zustand der Chipaufnahme- Fläche 14 während eines Transfers des Halbleiterchips 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 entspricht in diesem Betriebszustand einer Anhaftfläche 4. Der
Halbleiterchip 2 weist eine größere Kantenlänge als die
Kantenlänge der Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 auf. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 ist in diesem
Betriebszustand maximal.
Das in der Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel weist das Transferwerkzeug 1 in einem Betriebszustand auf, der sich von dem Betriebszustand des Transferwerkzeugs 1 in der Figur 3 dadurch unterscheidet, dass auf den Verformungsbereich 7 eine magnetische oder elektrostatische Kraft der Vorrichtung 15 ausgeübt wird. Die Kraft ist quer oder senkrecht zu der
Haupterstreckungsebene des Haftstempels 3 gerichtet. Durch diese Kraft auf den Verformungsbereich 7 des Haftstempels 3 wird der Verformungsbereich 7 verformt. Diese Verformung überträgt sich auf den Volumenbereich. Dadurch wird
schließlich der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 eingestellt.
Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist im Ausführungsbeispiel der Figur 4 nicht vollflächig im Kontakt mit dem Halbleiterchip 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist, aufgrund der Verformung des Haftstempels 3, konvex ausgebildet. Dies entspricht dem Zustand der Chipaufnahme-Fläche 14 während eines Ablösens des Halbleiterchips 2 von der Anhaftfläche 4. Die Chipaufnahme- Fläche 14 des Volumenbereichs 5 ist in diesem Betriebszustand größer als die Anhaftfläche 4. Der Flächeninhalt der
Anhaftfläche 4 ist in diesem Betriebszustand durch die
Verformung des Verformungsbereichs 7 reduziert.
Das Transferwerkzeug 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 5 weist eine Vorrichtung 15 zum Einstellen des Flächeninhalts der Anhaftfläche 4 und einen verformbaren Haftstempel 3 auf. Der Haftstempel 3 weist einen
Volumenbereich 5 auf. Der Volumenbereich 5 weist ein
photoisomerisierbares Material auf oder besteht aus einem photoisomerisierbaren Material. Das photoisomerisierbare Material ist beispielsweise ein azofunktionalisiertes
Flüssigkeitskristallelastomer. Hierbei kann beispielsweise die cis- trans-Isomerie von Azobenzolen und Stilben eingesetzt werden. Der Volumenbereich 5 kann vollständig aus dem
photoisomerisierbaren Material bestehen. Alternativ ist es möglich, dass lediglich eine Zwischenschicht des
Volumenbereichs 5 mit dem photoisomerisierbaren Material gebildet ist. An einer Chipaufnahme-Fläche 14 kann der
Volumenbereich 5 dann mit einem anderen Material wie zum Beispiel einem Polydimethylsiloxan gebildet sein.
Die Vorrichtung 15 zur Ausübung der Verformung des
Volumenbereichs 5 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode, die im Betrieb
elektromagnetische Strahlung aus dem Spektralbereich von Infrarotstrahlung bis UV-Strahlung erzeugt. Ferner kann die Vorrichtung einen Lichtleiter 16 umfassen, der Teile der elektromagnetischen Strahlung zum Volumenbereich 5 führt. Beispielsweise kann sich der Lichtleiter durch eine Öffnung 6 im Volumenbereich 5 erstrecken.
Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist einem Halbleiterchip 2
zugewandt. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist im
Ausführungsbeispiel der Figur 5 im vollflächigen Kontakt mit dem Halbleiterchip 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist plan ausgebildet. Dies entspricht dem Zustand der Chipaufnahme- Fläche 14 während eines Transfers des Halbleiterchips 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 entspricht in diesem Betriebszustand einer Anhaftfläche 4. Der Halbleiterchip 2 weist eine größere Kantenlänge als die
Kantenlänge der Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 auf. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 ist in diesem
Betriebszustand maximal.
Das in der Figur 6 dargestellte Ausführungsbeispiel weist das Transferwerkzeug 1 in einem Betriebszustand auf, der sich von dem Betriebszustand des Transferwerkzeugs 1 in der Figur 5 dadurch unterscheidet, dass elektromagnetische Strahlung auf den Volumenbereich 5 geleitet wird. Durch die
elektromagnetische Strahlung auf das photoisomerisierbare Material des Volumenbereichs 5 findet eine Volumenkontraktion statt. Das heißt, die Dichte des photoisomerisierbaren
Materials wird erhöht. Durch die Veränderung der Dichte und somit des Volumens wird die Anhaftfläche 4 verformt. Die Chipaufnahme-Fläche 14 weist eine Vielzahl von konkaven und konvexen Verformungen auf. Beispielsweise ist die
Chipaufnahme-Fläche 14 wellblechförmig ausgebildet.
Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist im Ausführungsbeispiel der Figur 6 nicht vollflächig in Kontakt mit dem Halbleiterchip 2. Dies entspricht dem Zustand der Chipaufnahme-Fläche 14 während eines Ablösens des Halbleiterchips 2 von der
Anhaftfläche 4. Die Chipaufnahme-Fläche 14 des
Volumenbereichs 5 ist in diesem Betriebszustand größer als die Anhaftfläche 4. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 ist in diesem Betriebszustand durch die Verformung des
Volumenbereichs 5 reduziert.
Das Transferwerkzeug 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 7 weist eine Vorrichtung 15 zum Einstellen des
Flächeninhalts der Anhaftfläche 4 und einen verformbaren Haftstempel 3 auf. Der Haftstempel 3 weist einen Volumenbereich 5 auf. Der Volumenbereich 5 weist mehrere Schichten auf, eine erste Schicht 17, eine zweite Schicht 18, eine dritte Schicht 19 und einen Sockel 20. Die erste Schicht 17 weist die Chipaufnahme-Fläche 14 auf und ist im direkten Kontakt mit der die zweiten Schicht 18. Die zweite Schicht 18 ist im direkten Kontakt mit der dritten Schicht 19 und die dritte Schicht 19 ist direkt an den Sockel 20 gebunden.
Die erste Schicht 17 weist ein elastisches Polymer auf oder ist aus einem elastischen Polymer gebildet. Die zweite
Schicht 18 weist ein photoisomerisierbares Material auf oder besteht aus einem photoisomerisierbaren Material. Zusätzlich können die dritte Schicht 19 und der Sockel 20 jeweils mit anderen Materialen wie die erste und/oder die zweite Schicht gebildet sein.
Die Vorrichtung 15 zur Ausübung der Verformung des
Volumenbereichs 5 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode, die im Betrieb
elektromagnetische Strahlung aus dem Spektralbereich von Infrarotstrahlung bis UV-Strahlung erzeugt. Ferner kann die Vorrichtung einen Lichtleiter 16 umfassen, der Teile der elektromagnetischen Strahlung zu der photoisomerisierbaren zweiten Schicht 18 führt. Beispielsweise kann sich der
Lichtleiter durch eine Öffnung 6 im Volumenbereich 5
erstrecken .
Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist einem Halbleiterchip 2
zugewandt. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist im
Ausführungsbeispiel der Figur 7 im vollflächigen Kontakt mit dem Halbleiterchip 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist plan ausgebildet. Dies entspricht dem Zustand der Chipaufnahme- Fläche 14 während eines Transfers des Halbleiterchips 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 entspricht in diesem Betriebszustand einer Anhaftfläche 4. Der
Halbleiterchip 2 weist eine größere Kantenlänge als die
Kantenlänge der Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 auf. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 ist in diesem
Betriebszustand maximal.
Das in der Figur 8 dargestellte Ausführungsbeispiel weist das Transferwerkzeug 1 in einem Betriebszustand auf, der sich von dem Betriebszustand des Transferwerkzeugs 1 in der Figur 7 dadurch unterscheidet, dass elektromagnetische Strahlung auf den Volumenbereich 5 geleitet wird. Durch die
elektromagnetische Strahlung auf das photoisomerisierbare Material der zweiten Schicht 18 des Volumenbereichs 5 findet eine Volumenkontraktion statt. Das heißt, die Dichte des photoisomerisierbaren Materials der zweiten Schicht 18 wird erhöht. Durch die Veränderung der Dichte und somit des
Volumens wird die Anhaftfläche 4 verformt. Die Chipaufnahme- Fläche 14 weist eine Vielzahl von konkaven und konvexen
Bereichen auf. Beispielsweise ist die Chipaufnahme-Fläche 14 wellblechförmig oder runzelig ausgebildet.
Die Chipaufnahme-Fläche 14, ist im Ausführungsbeispiel der Figur 8 nicht vollflächig in Kontakt mit dem Halbleiterchip 2. Dies entspricht dem Zustand der Chipaufnahme-Fläche 14 während eines Ablösens des Halbleiterchips 2 von der
Anhaftfläche 4. Die Chipaufnahme-Fläche 14 des
Volumenbereichs 5 ist in diesem Betriebszustand größer als die Anhaftfläche 4. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 ist in diesem Betriebszustand durch die Verformung des
Volumenbereichs 5 reduziert. Die Figuren 9, 10, 11 und 12 zeigen anhand schematischer Schnittdarstellungen verschiedene Verfahrensstadien eines Verfahrens zum Transferieren von Halbleiterchips gemäß einem Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens. Die Vorrichtung 15 sowie die Öffnungen 6 und Kavitäten 8 sind zur Verbesserung der Übersichtlichkeit in den Figuren 9 bis 12 nicht dargestellt.
Bei dem Verfahren zum Transferieren von Halbleiterchips 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 9 bis 12 wird in einem ersten Schritt das Transferwerkzeug 1 derart an die Halbleiterchips 2 angenähert, dass die Volumenbereiche 5 mit deren Anhaftfläche 4 in direktem Kontakt mit den
Halbleiterchips 2, die auf einem Quellträger 10 angeordnet sind, stehen, Figur 9. Die Halbleiterchips 2 sind in einer regelmäßigen Anordnung, zum Beispiel entlang von Zeilen und Spalten, auf dem Quellträger 10 angeordnet. Das
Transferwerkzeug 1 wird an einer Oberseite des Quellträgers 10 so angenähert, dass jeder Volumenbereich 5 des
Haftstempels 3 über dem jeweilig zugeordneten Halbleiterchip 2 an der Oberseite des Quellträgers 10 angeordnet ist. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist im vollflächigen Kontakt mit dem Halbleiterchip 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist plan
ausgebildet. Die Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 entspricht der Anhaftfläche 4. Der Flächeninhalt der
Anhaftfläche 4 ist in diesem Betriebszustand maximal.
Das Transferwerkzeug 1 bewegt sich von dem Quellträger 10 weg, Figur 10. Die Halbleiterchips 2 haften an der
Anhaftfläche 4 des Volumenbereichs 5 über Van-der-Waals- Kräfte. Ist ein defekter Halbleiterchip 13 auf dem
Quellträger 10 vorhanden, so kann gezielt dieser nicht an der Anhaftfläche 4 des Haftstempels 3 haften. Das Transferwerkzeug 1 kann mit Hilfe der Vorrichtung 15 so eingestellt werden, dass die Chipaufnahme-Fläche 14 des
Volumenbereichs 5 des Haftstempels 3 gezielt verformt werden kann und eine Haftung der Halbleiterchips 2 gezielt
eingestellt werden kann.
In einem nächsten Schritt wird das Transferwerkzeug 1 mit den Halbleiterchips 2 an einen Zielträger 11 angenähert, Figur 11. Die angeordneten Halbleiterchips 2 an dem
Transferwerkzeug 1 stehen in direktem Kontakt mit dem
Zielträger 11. Dabei sind die Unterseiten der Halbleiterchips 2 einer Oberseite des Zielträgers 11 zugewandt. Die
Halbleiterchips 2 werden durch Reduzierung des Flächeninhalts der Anhaftfläche 4 des Volumenbereichs 5 abgelöst. Der
Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 des Volumenbereichs 5 wird durch die Vorrichtung 15 des Transferwerkzeugs 1 reduziert. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist konvex ausgebildet. Die starren Halbleiterchips 2 lösen sich von der konvexen
Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 ab und
verbleiben am Zielträger 11.
Das Transferwerkzeug 1 wird von dem Zielträger 11 abgehoben, Figur 12. Die zuvor an der Anhaftfläche 4 des Volumenbereichs 5 des Haftstempels 3 befestigten Halbleiterchips 2 verbleiben an der Oberseite des Zielträgers 11. Der Transfer der
Halbleiterchips 2 von dem Quellträger 10 auf den Zielträger 11 ist somit abgeschlossen.
Mit dem hier beschrieben Verfahren ist es auf besonders einfache Weise möglich, Halbleiterchips gezielt und selektiv zu übertragen. Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind.
Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren
beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2018 127 123.9, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste
1 Transferwerkzeug
2 Halbleiterchip
3 Haftstempel
4 Anhaftflache
5 Volumenbereich
6 Öffnung
7 Verformungsbereich 8 Kavität
9 MetallSchicht
10 Quellträger
11 Zielträger
12 Füllmaterial
13 defekter Halbleiterchip
14 Chipaufnahme-Fläche
15 Vorrichtung
1 6 Lichtleiter
17 erste Schicht
1 8 zweite Schicht
1 9 dritte Schicht
20 Sockel
D Dicke

Claims

Patentansprüche
1. Transferwerkzeug (1) zum Transfer eines Halbleiterchips (2) mit
- einem Haftstempel (3), der eine Anhaftfläche (4) zur
Aufnahme des Halbleiterchips (2) aufweist, und
- einer Vorrichtung (15) zur Einstellung eines Flächeninhalts der Anhaftfläche (4), wobei
- der Haftstempel (3) verformbar ausgebildet ist,
- die Anhaftfläche (4) durch einen Teil der Außenfläche des Haftstempels (3) gebildet ist,
- der Flächeninhalt der Anhaftfläche (4) durch Verformung des Haftstempels (3) einstellbar ist, und
- die Anhaftfläche (4) unterbrechungsfrei ausgebildet ist.
2. Transferwerkzeug (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei dem der Haftstempel (3) einen verformbaren Volumenbereich (5) umfasst und die Anhaftfläche (4) durch einen Teil der Außenfläche des Volumenbereichs (5) gebildet ist.
3. Transferwerkzeug (1) nach einem der vorherigen
Ansprüche,
bei dem der Haftstempel (3) ein elastisches Polymer aufweist oder aus einem elastischen Polymer gebildet ist.
4. Transferwerkzeug (1) nach einem der vorherigen
Ansprüche,
bei dem der Haftstempel (3) eine Öffnung (6) aufweist und die Vorrichtung (15) zur Einstellung des Flächeninhalts der
Anhaftfläche (4) dazu eingerichtet ist, ein Volumen der
Öffnung (6) einzustellen.
5. Transferwerkzeug (1) nach einem der vorherigen
Ansprüche,
bei dem die Vorrichtung (15) zur Einstellung des
Flächeninhalts der Anhaftfläche (4) dazu eingerichtet ist, eine Menge eines Füllmaterials (12) in der Öffnung (6) einzustellen .
6. Transferwerkzeug (1) nach einem der vorherigen
Ansprüche,
bei dem der Haftstempel (3) lateral neben dem Volumenbereich (5) einen Verformungsbereich (7) aufweist.
7. Transferwerkzeug (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei dem eine Dicke (D) des Haftstempels (3) im
Verformungsbereich (7) gegenüber einer Dicke (D) des
Haftstempels (3) im Volumenbereich (5) reduziert ist.
8. Transferwerkzeug (1) nach einem der beiden vorherigen Ansprüche,
bei dem der Haftstempel (3) im Verformungsbereich (7) eine Kavität (8) aufweist.
9. Transferwerkzeug (1) nach einem der drei vorherigen Ansprüche,
bei dem die Vorrichtung (15) zur Einstellung des
Flächeninhalts der Anhaftfläche (4) dazu eingerichtet ist, im Verformungsbereich (7) eine Kraft auf den Haftstempel (3) auszuüben, die quer oder senkrecht zu einer
Haupterstreckungsebene des Haftstempels (3) gerichtet ist.
10. Transferwerkzeug (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Kraft eine magnetische oder eine elektrostatische Kraft ist.
11. Transferwerkzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem der Haftstempel (3) an seiner Außenfläche eine
Metallschicht (9) aufweist.
12. Transferwerkzeug (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Metallschicht (9) im Verformungsbereich (7) angeordnet ist.
13. Transferwerkzeug (1) nach einem der vorherigen
Ansprüche,
bei dem die Vorrichtung (15) zur Einstellung des
Flächeninhalts der Anhaftfläche (4) dazu eingerichtet ist, eine Dichte eines Materials des Volumenbereichs (5) zu verändern .
14. Transferwerkzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Volumenbereich (5) ein photoisomerisierbares Material aufweist oder aus einem photoisomerisierbaren
Material besteht.
15. Transferwerkzeug (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei dem der Volumenbereich (5) eine zweite Schicht aufweist, die mit dem photoisomerisierbaren Material gebildet ist, wobei auf der zweiten Schicht an der der Anhaftfläche (4)
zugewandten Seite eine erste Schicht aufgebracht ist, die frei von dem photoisomerisierbaren Material ist.
16. Transferwerkzeug (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Vorrichtung (15) zur Einstellung des Flächeninhalts der Anhaftfläche (4) dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung zum Volumenbereich zu leiten.
17. Transferwerkzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem durch Verformung des Volumenbereichs (5) der
Flächeninhalt der Anhaftfläche (4) einstellbar ist.
18. Verfahren zum Transferieren von Halbleiterchips (2) mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Transferwerkzeugs (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
- Bereitstellen einer Vielzahl von Halbleiterchips (2) in einer regelmäßigen Anordnung auf einem Quellträger (10),
- Annähern des Transferwerkzeugs (1) an den Quellträger (10), wobei eine Anhaftfläche (4) des Volumenbereichs (5) mit einem Halbleiterchip (2) in Kontakt gerät,
- Anhaften eines Halbleiterchips (2) an die Anhaftfläche (4) des Volumenbereichs (5) über Van-der-Waals-Kräfte,
- Abheben des Transferwerkzeugs (1) von dem Quellträger (10),
- Annähern des Transferwerkzeugs (1) an einen Zielträger (11), wobei die an dem Transferwerkzeug (1) angeordneten Halbleiterchips (2) in Kontakt mit dem Zielträger (11) geraten,
- Ablösen der Halbleiterchips (2) durch Reduzierung des
Flächeninhalts der Anhaftfläche (4) des Volumenbereichs (5).
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