從裸芯附接膜帶分離半導體裸芯的系統和方法與流程

背景技術：

便攜式消費電子產品需求上的強勁增長推進了高容量存儲器件的需求。非易失性半導體存儲器件，例如閃存存儲卡，正廣泛地用于滿足數字信息存儲和交換上日益增長的需求。它們的便攜性、多功能性和堅固設計，以及它們的高可靠性和大容量使得這樣的存儲器件理想地用于廣泛種類的電子裝置，包括例如數碼相機、數字音樂播放器、視頻游戲控制臺、pda和移動電話。

盡管已知各式各樣的封裝配置，但閃存存儲卡通常可制作為系統級封裝(sip)或多裸芯模塊(mcm)，在這種情形下多個裸芯以所謂的三維堆疊配置安裝在基板上。現有技術圖1示出了常規半導體封裝體20(沒有模塑料(moldingcompound))的邊視圖。典型的封裝體包括安裝至基板26的多個半導體裸芯22、24。基板26可以在上表面形成有接觸墊28，且半導體裸芯22、24可以在上表面形成有裸芯鍵合墊30。引線鍵合32焊接在半導體裸芯22、24的裸芯鍵合墊30和基板26的接觸墊28之間，以將半導體裸芯電耦合至基板。基板上和基板內的電引線依次提供裸芯和主設備之間的電通路。一旦在裸芯和基板之間形成電連接，則組件被典型的包封在模塑料中以提供保護性封裝體。

為了形成半導體封裝體，執行裸芯鍵合工藝，在這種情形下，半導體裸芯被從晶片上切割、從粘性帶上拾取、并被鍵合至基板。現有技術圖2示出了包括多個半導體裸芯的晶片40，例如裸芯22(僅其中一些在圖2中被編號)。晶片40上的每個半導體裸芯22已被處理為包括集成電路，如本領域已知的能夠執行特定的電子功能。在對裸芯22進行壞裸芯檢測后，晶片可以設置在稱為裸芯附接膜(daf)帶的粘性膜上，然后例如通過鋸或激光切割。切割工藝將晶片分離為單獨的半導體裸芯22，單獨的半導體裸芯22保持貼附至daf帶。圖2示出了貼附至daf帶44的晶片40。

為了分離單獨的裸芯，晶片和daf帶被設置在工藝工具中，現有技術圖3示出了工藝工具的部分。圖3示出了裸芯抽取工具(dieextractortool) 50，其包括支撐晶片40和daf帶44的真空卡盤52。為了從daf帶44提取剝離裸芯，提供包括真空端62的拾取工具60。拾取工具60降落在要從daf帶44移除的裸芯22上，真空被施加至端62，然后裸芯22被拉起脫離帶44。拾取工具然后運送裸芯22以附接至基板或運送到其它地方。

雖然在過去裸芯抽取工具表現的足夠好，但目前裸芯厚度已經降至25微米(μm)且更薄。在這些厚度下，由daf帶和真空端施加在裸芯上的反作用力可能使裸芯破裂、變形和/或損壞，使得降低產量和減緩制造時間。

附圖說明

圖1是常規半導體器件的現有技術端視圖。

圖2是安裝在daf帶上的半導體晶片的現有技術視圖。

圖3是將晶片上的半導體裸芯從daf帶分離的常規抽取工具的現有技術側視圖。

圖4是示出了半導體器件的制造中的本技術的操作流程圖。

圖5是根據本技術的實施例的包括過孔的daf帶的橫截面邊視圖。

圖6是daf帶的基層的橫截面邊視圖，其包括在基層中創造過孔的工具。

圖7是根據本技術的實施例的包括過孔圖案的daf帶的一段的俯視圖。

圖8是根據本技術的實施例的安裝至daf帶的半導體裸芯的橫截面邊視圖。

圖9是根據本技術的實施例的安裝至daf帶的一段的半導體裸芯的俯視圖。

圖10是根據本系統的實施例的抽取工具的支撐臺的俯視圖。

圖11是包括圖10示出的支撐臺的裸芯抽取工具的一部分的橫截面邊視圖。

圖11a是根據本技術的另一個實施例的包括支撐臺的裸芯抽取工具的一部分的橫截面邊視圖。

圖12是拉伸后的根據本技術的實施例安裝至daf帶的半導體裸芯的橫截面邊視圖。

圖13是拉伸后的根據本技術的實施例安裝至daf帶的一段的半導體裸芯的俯視圖。

圖14是用于抽取的裸芯抽取工具的橫截面邊視圖，其包括與半導體裸芯接合的真空端。

圖15是抽取后的裸芯抽取工具的橫截面邊視圖，其包括與半導體裸芯接合的真空端。

圖16和17是根據本技術的可替代實施例的裸芯抽取工具的俯視圖和橫截面邊視圖。

圖18和19是根據本技術的另一可替代實施例的裸芯抽取工具的俯視圖和橫截面邊視圖。

圖20是包括由本系統的方法形成的半導體裸芯的最終半導體器件的邊視圖。

具體實施方式

現在將參照附圖描述實施例，其涉及從粘性帶分離半導體裸芯的系統和方法，以及使用這樣的分離的裸芯形成的半導體器件。在實施例中，粘性帶形成有多個流體流動的通孔過孔。晶片被安裝至粘性帶，粘性帶可以隨后被拉伸以分離裸芯并加寬通孔過孔。

隨后裸芯抽取工具可以將裸芯從粘性帶移除。裸芯抽取工具可以包括支撐臺，支撐臺例如是具有中心孔的卡盤。帶和裸芯可以安裝在卡盤上，并通過裸芯頂側上的夾板夾合在卡盤上。裸芯抽取工具還可以包括貼附至噴嘴的風扇，風扇向中心孔中以及粘性帶的底側上吹氣。正壓通過粘性帶中的通孔過孔連通至裸芯的底側。隨后真空端可以從裸芯的上表面抓取半導體裸芯，并從帶分離裸芯。裸芯的上表面的負壓與裸芯的底側上的正壓耦合，允許裸芯從粘性帶自由的分離，而不會在裸芯中產生可能損壞裸芯的應力。

應該理解，本發明可以通過很多不同形式來實施，而不應被解釋為限于本文所闡述的實施例。相反，提供這些實施例是為了使本公開全面完整，并向本領域技術人員充分傳達本發明。實際上，本發明旨在覆蓋這些實施例的替代、修改和等同物，其包括在如所述權利要求所限定的本發明的范圍和精神之內。此外，在關于本發明的以下詳細描述中，闡述了眾多具體細節以便提供對本發明的透徹理解。然而，本領域普通技術人員應該清楚的是，本發明可以無需這樣的具體細節來實施。

本文中可能使用的術語“頂部”和“底部”、“上”和“下”以及“垂直” 和“水平”僅是為了示例和說明的目的，而并非要限制發明的描述，因為所指代的物品可能發生位置和方向上的交換。同樣，如本文中使用的術語“大致上”和/或“大約”意味著既定應用中可在可接受的制造公差內變化的特定尺寸或參數。在一個實施例中，可接受的制造公差為±0.25％。

現在將參考圖4的流程圖以及圖5-19的視圖來解釋本發明的實施例。首先參考圖5-7的視圖，粘性帶100(本文中稱為daf帶100)包括基層106和daf108。基層106可以例如由使用粘性daf層來層壓的聚酯等形成。在實施例中，基層106可以為大約50μm，且daf108可以為大約10μm，但應該理解的是，在進一步的實施例中，基層和/或daf的厚度可以比這些厚度更大或更小。可以使用的daf帶100的一個示例是來自日東電工(nittodenko)公司的em-310vj-pwef，該公司的總部位于日本大阪。然而，應當理解的是，可以使用多種其它的帶，如下文所解釋的，這些帶可以形成有通孔過孔，并可以將切割的半導體晶片在抽取工具中保持在一起。

在步驟200中，流體流動的通孔過孔102(這里稱為通孔過孔102)通過基層106形成。通孔過孔102可以在daf108施加至基層106之前形成在基層106中。然而，可以預想的是，在進一步的實施例中，通孔過孔102可以在施加daf108之后形成。

圖6和圖7分別示出了基層106的一段的邊視圖和俯視圖。daf帶100可以被切割成單獨的段，段具有足夠大的長度l和寬度w，以如下文所解釋的支撐安裝在其上的半導體晶片(在進一步的實施例中，長度和寬度的軸可以反轉)。可替代的，包括通孔過孔的daf帶100可以在輥子上形成，當晶片安裝在其上時將daf帶切割為單獨的段。

在基層106被支撐在臺上或者兩個或更多的邊緣處的情況下，多個通孔過孔102(其中一個在圖5-7中皆被標記)可以形成為通過基層106的全部厚度。通孔過孔102可以通過如圖6所示的穿孔工具104來形成。穿孔工具可以包括多個具有尖銳的端部的針，能夠刺穿粘性帶100以形成通孔過孔102。在實施例中，穿孔工具104中的針的數量可以變化。可以是覆蓋基層106的一段的整個長度的單一行，這樣形成一行孔，然后跨越寬度移動以形成下一行孔，直至跨越基層106的段的長度和寬度形成所有的孔。可以是覆蓋基層10的一段的整個寬度的單一列的針，這樣形成一列孔，然后沿長度移動以形成下一列孔，直至跨越基層106的段的長度和寬度形成所有的孔。

在進一步的實施例中，穿孔工具104的針可以覆蓋行或列的一部分。在另外的實施例中，穿孔工具104中可以有針的x-y陣列，其在基層106的段中形成通孔過孔102的x-y網格。在x-y陣列中可以有充足數量的針以在單次通過中在基層106的段中制造所有的通孔過孔。可替代的，x-y陣列所占用的可以比基層106的段的整個長度和/或寬度少，從而可以在多次通過中形成通孔過孔102。在又一個實施例中，穿孔工具上可以有單一的針，其跨越行和列移動以形成孔。

在可替代的實施例中，作為針的替代，穿孔工具104可以包括多個鉆頭，其轉動以鉆通基層106。在實施例中，可以有單一的鉆頭跨越行和列移動。在進一步的實施例中，可以有多個鉆頭，其具有任一上文所描述的用于針的配置。作為針或鉆頭的替代，穿孔工具可以包括一個或多個激光器，其具有任一上文所描述的配置。在實施例中，通孔過孔102可以具有大約400μm至大約800μm的直徑，盡管可以理解的是，在進一步的實施例中，通孔過孔102的直徑可以比該范圍更小或更大。在實施例中，基層106的過孔102的密度可以變化，但在示例中，可以有每平方英寸10至500個過孔。在可替代的實施例中，該數量可以更多或更少。

雖然圖7示出了交錯的行和列的圖案，但在進一步的實施例中，通孔過孔102可以布置為多種其它的圖案。通孔過孔102的行和/或列可以相對于彼此對齊，且通孔過孔可以布置為基層106的段上的多個同心圓。當從daf帶100移除半導體裸芯時，半導體裸芯可能更易于在其邊緣處產生應力。因此，在進一步的實施例中，通孔過孔102可以形成在基層106中，且晶片可以按照可控的方式與daf帶對齊，以使得一旦晶片被安裝在帶上，能夠有更大密度的通孔過孔位于帶的與裸芯的外邊緣對齊的部分中，如下文所解釋的。

在上文所述的實施例中，通孔過孔可以是圓形的。然而，在進一步的實施例中，通孔過孔可以是槽，或者具有各種長度和寬度的其它形狀。

一旦通孔過孔102形成于基層106中，daf108可以在步驟201中層壓到基層上。圖5示出了最終的daf帶100的邊視圖。在實施例中，daf帶100可以運送覆蓋daf108的襯墊109。

獨立于daf帶100中通孔過孔102的形成，半導體裸芯可以在步驟202中形成在晶片上并被檢測。如圖8的邊視圖和圖9的俯視圖分別所示，包括 單獨的裸芯112的晶片110可以隨后在步驟204中貼附至帶100的daf108(在襯墊109已被移除之后)并被切割。在一個示例中，裸芯112可以從晶片110中切割，以具有12.96mm的長度、9.28mm的寬度和25μm的厚度。應當理解的是，這些尺寸僅為示例，且在可替代的實施例中，每個尺寸都可以變化。例如，在進一步的實施例中，裸芯122可以比25μm更薄。在晶片110貼附至daf帶后，可以使用各種已知的切割技術，例如鋸切割或激光切割，來將晶片切割為單獨的半導體裸芯112。一旦裸芯被安裝在帶上，典型的切割工藝在鄰近的裸芯之間留下小的切口114。

在步驟206中，包括晶片110的daf帶100的段可以被運送至裸芯抽取工具120，裸芯抽取工具120包括例如卡盤122的支撐臺，如圖10的俯視圖和圖11的橫截面圖分別所示。卡盤122可以是圓形的臺，其包括通過卡盤122的全部厚度形成的中心孔124。卡盤可以具有0.2mm至0.6mm之間的厚度，并且更特定的為0.4mm，然而在進一步的實施例中，支撐臺的厚度可以變化到此范圍之外。

在實施例中，中心孔124可以是矩形的，其具有與半導體裸芯112的尺寸相同的、或稍大的、或稍小的尺寸。應當理解的是，在進一步的實施例中，中心孔的形狀不需要是矩形的，且長度與寬度的長寬比可以與半導體裸芯112的長寬比不同。雖然例如在圖10中示出的孔是完全開放的孔，但應當理解的是，孔124可以具有上多孔板，其與卡盤122的其余上表面共面。在包括這樣的多孔板的實施例中，開口足夠大以允許來自風扇(下文所解釋)的空氣通過中心孔124連通至卡盤122的上表面。

如圖11中所指出和示出的，裸芯抽取工具120可以進一步包括風扇128，用于按照箭頭a的方向將氣體(例如是潔凈空氣、氮氣或其它氣體)通過噴嘴130吹進中心孔124中。風扇128可以向中心孔124中吹氣，以產生對抗daf108的力，該力的大小為daf108和基層106之間的吸引力的兩倍。應當理解的是，在進一步的實施例中，風扇可以吹氣產生更大或更小的對抗daf108的力。

如下文所解釋的，提供風扇128向設置在中心孔124上的裸芯112的daf108吹氣，以幫助從基層106分離該裸芯上的daf108。期望的是該氣體被施加至中心孔124上的裸芯，而不要被施加至圍繞中心孔124的裸芯。在一個實施例中，這可以通過例如圖11所示的噴嘴130來促進，噴嘴130 具有錐形部分130a，其直徑從其基部(遠離其鄰近卡盤122的上表面的開口)至其開口增加。錐形130a提供了由圖11中的箭頭a的長度表示的流體流動圖案，其中較長的箭頭比較短的箭頭表示更高的流體流動壓力。

在圖11a所示的進一步的實施例中，噴嘴130可以包括外管132a和內管132b。外管132a可以接收來自風扇128a的流體，且內管132b可以接收來自風扇128b的流體，其中風扇128b以比來自風扇128a的流體更高的壓力提供流體。這也可以產生由圖11a中的箭頭a的長度表示的流體流動圖案，其中較長的箭頭比較短的箭頭表示更高的流體流動壓力。在實施例中，內管132b中的流體的壓力可以比外管132a中的流體的壓力大20％，然而在進一步的實施例中，其可以為更大或更小的百分比。

如圖12的邊視圖和圖13的俯視圖分別所示，一旦daf帶100被設置在卡盤122上，帶可以在步驟208中按照已知的方式被拉伸，以分離晶片110的裸芯112。除了分離裸芯112之外，拉伸daf帶100還增加了通孔過孔102的尺寸，例如增加至約500μm到1000μm。在進一步的實施例中，過孔102可以被拉伸到比該尺寸更大或更小的尺寸。還應當理解的是，可以在daf帶100被帶至裸芯抽取工具120之前對其進行拉伸。

在實施例中，如圖14的橫截面圖所示，裸芯抽取工具120可以進一步包括夾板(clampingplate)134。夾板134可以由支撐機構(未示出)來支撐。一旦晶片100被支撐在卡盤122上，夾板134可以在步驟210中被降低至晶片110的上表面上，以輕微地倚靠半導體裸芯112的上表面，從而不會損壞在半導體裸芯的上表面內的集成電路。裸芯抽取工具120可以進一步包括已知構造的真空端140。夾板134可以包括開口136。真空端140可以被支撐以通過夾板134的開口136上下平移。

在操作中，要從晶片110抽取的裸芯112，例如裸芯112a，可以被設置在卡盤122中的中心孔124上。之后，夾板134可以在步驟210中被降低至抵靠晶片110的上表面的位置。在夾板就位的情況下，在步驟214中激活風扇。如圖14所示，真空端140可以隨后降低抵靠裸芯112a。

如圖15所示，通過對裸芯112a的上表面施加負壓，裸芯112和daf層可以在步驟216中被拉起并脫離daf帶100的基層106。如下文所解釋的，daf108被用于將裸芯112附接至基板或半導體器件中的其它裸芯。

在常規設計中，裸芯112的上表面上的力和裸芯的底表面上的daf的 反作用力會在裸芯中產生可能損壞裸芯的應力，尤其是在目前的裸芯厚度處。根據本技術，風扇128將產生正壓的氣體吹至daf帶100的基層106的底側。這些正壓通過基層106中的通孔過孔102連通至daf。該正壓提供了“剝離力”，該“剝離力”足夠大以將daf108從基層106分離，或者顯著的減少了將daf108從基層106分離所需要的力的大小。由正壓提供的剝離力允許daf108和裸芯112輕易的從基層106拉離，并防止了裸芯112內可能另外損壞裸芯的應力。

在一個實施例中，風扇可以通過通孔過孔102對daf108施加0.2mpa至0.1mpa的壓力。考慮到過孔102的尺寸與基層106的厚度的大比率，通過過孔102的流體流動能量損失可以忽略。daf108以大約0.1mpa至0.05mpa的壓力保持至基層。且daf108以大于大約1.0mpa的壓力保持至裸芯112。因此，在這些各自的壓力下，一旦卡盤122中的風扇128被激活，daf108和半導體裸芯112將一起被輕易的從基層106拉離，基層106則保持在卡盤122上。應當理解的是，上文所討論的壓力僅為示例，且在可替代的實施例中可以變化。一旦裸芯112和daf108從基層106分離，風扇128可以關閉。

一旦裸芯被提升到真空端140上，裸芯可以如下文所解釋的被運走且被安裝在基板上。在步驟220中，晶片110可以在步驟220中重新設置在卡盤122上，使得下一個裸芯設置在中心孔124上，以如上文所解釋的被移除。步驟210、214、216和220可以被重復，直至所有的裸芯被從daf帶100移除。

圖16的俯視圖和圖17的橫截面邊視圖示出了根據本技術的進一步實施例的裸芯抽取工具120。在該實施例中，裸芯抽取工具120如上文所描述的，除了在圖16和圖17的實施例中省略了夾板134。作為替代，在圖16和圖17的實施例中，卡盤122包括多個連接至真空152的真空孔150(其中一個在圖16和圖17中皆被編號)。

一旦真空端140被降低至要從daf帶100移除的裸芯112上，真空152可以被激活以在真空孔150中產生箭頭b方向的負壓，該負壓有效的將daf帶100保持在卡盤122上。風扇128可以隨后被激活以通過通孔過孔102產生對抗daf108的正壓，以允許如上文所述的將真空端140上的裸芯112輕易移除。通過真空152在daf帶100上產生的力超過了通過風扇128在 daf帶100上產生的力，從而當風扇128對著daf帶100的底表面吹時，daf帶100被牢固的保持在卡盤122上。

圖18的俯視圖和圖19的橫截面邊視圖示出了根據本技術的進一步實施例的裸芯抽取工具120。在該實施例中，裸芯抽取工具120如上文所描述的，除了卡盤122可以包括支撐桿154的矩陣(交叉線)圖案，支撐桿154之間有開口間隔156。另外，上述實施例的中心開口124可以省略。

一旦真空端140被降低至要從daf帶100移除的裸芯112上，晶片110可以通過如上文所述的夾板134或真空152被固定在卡盤122上。風扇128可以隨后被激活以通過開口間隔156和通孔過孔102產生對抗daf108的正壓，以允許如上文所述的將真空端140上的裸芯112輕易移除。在該實施例中，卡盤122可以是由機構(未示出)支撐的轉移臺，該機構在x和/或y方向上可控的移動卡盤122。因此，當晶片110被重新設置以從晶片抽取下一個裸芯時，整個卡盤122可以在x和/或y方向上移動。噴嘴130可以保持靜止。晶片110和daf帶100可以在保持固定在卡盤122上的單一位置，而無需重新設置晶片110和daf帶100。

圖20示出了使用通過上文所述方法抽取的半導體裸芯組裝的半導體器件170。半導體器件170包括多個半導體裸芯，多個半導體裸芯包括一個或多個裸芯112。這些裸芯可以例如是與控制器裸芯174(例如是asic)耦合的非易失性存儲器。可以設想其它類型的裸芯。裸芯例如經由引線鍵合178電耦合至基板176。無源器件(未示出)可以進一步安裝在基板176上。器件170可以例如是柵格陣列(lga)封裝體，其可以可抽取的插入主設備中和從主設備移除。在這樣的實施例中，基板可以包括在器件的底表面上的接觸指180，用于與主機裝置中的端子嚙合。器件可以包封在模塑料182中，以保護半導體裸芯和其它器件免受震動和潮氣。

總的來說，本技術可以涉及包括半導體裸芯的半導體器件，該半導體器件由包括以下步驟的方法形成：(a)將該半導體裸芯固定在卡盤上，使該半導體裸芯安裝至帶，該帶包括基層和裸芯附接膜(daf)，該基層包括多個通孔過孔，該裸芯附接膜粘附至該基層的第一表面；(b)向與該基層的第一表面相反的該基層的第二表面上吹氣，并通過該通孔過孔，以向該裸芯附接膜施加壓力，該壓力使該裸芯附接膜從該基層偏離；以及(c)從該基層移除該半導體裸芯和該裸芯附接膜，當從該基層移除該半導體裸芯和該裸芯附 接膜時，使該裸芯附接膜從該基層偏離的該壓力減少該半導體裸芯中的應力。

在另一示例中，本技術涉及形成包括半導體裸芯的半導體器件的方法：包括：(a)將該半導體裸芯貼附至帶，該帶包括基層和貼附至該基層的第一表面的裸芯附接膜(daf)，該裸芯附接膜將該半導體裸芯固定在該帶上；(b)將該帶和該裸芯貼附在臺上，使與該基層的第一表面相反的該基層的第二表面倚靠在該臺上；(c)通過該基層向該裸芯附接膜上吹氣，以向該裸芯附接膜施加壓力，該壓力使該裸芯附接膜從該基層偏離；以及(d)從該基層移除該半導體裸芯和該裸芯附接膜，當從該基層移除該半導體裸芯和該裸芯附接膜時，使該裸芯附接膜從該基層偏離的該壓力減少該半導體裸芯中的應力。

在另一示例中，本技術涉及從具有基層、裸芯附接膜(daf)第一層和裸芯附接膜第二層的帶抽取半導體裸芯的工具，該第一層和該第二層以一定的剝離強度保持在一起，該工具包括：支撐臺，包括用于支撐該帶和該半導體裸芯的上表面，該支撐臺還包括通過該支撐臺的孔；以及風扇，設置為位于該支撐臺中的該孔中或鄰近該孔，該風扇可操作為通過該基層向該裸芯附接膜上吹氣，以向該裸芯附接膜施加壓力，該壓力使該裸芯附接膜從該基層偏離。

在進一步的示例中，本技術涉及用于將從晶片上切割的半導體裸芯固定在工藝工具上的帶，該帶包括：基層；以及裸芯附接膜(daf)，施加在該基層上，用于粘附至該半導體裸芯，該裸芯附接膜以可以克服的壓力粘附至該基層，以使得可以將該裸芯附接膜從該基層轉移至該半導體裸芯上，該基層包括多個過孔，該過孔可操作為以正壓將氣體連通至該裸芯附接膜的表面，以使該裸芯附接膜從該基層偏離。

為了說明和描述的目的，呈現了前述具體描述。所做描述無意于窮舉或將描述限制到所公開的精確形式。根據上面的教導很多修改和變化是可能的。所描述的實施例選擇為最好地解釋所要求的系統的原理及其實際應用，因此使本領域技術人員能最好地利用為適用于所預期的特定用途的在不同實施例中具有各種修改的所要求的系統。方法的范圍由所附的權利要求限定。