从裸芯附接膜带分离半导体裸芯的系统和方法与流程

背景技术：

便携式消费电子产品需求上的强劲增长推进了高容量存储器件的需求。非易失性半导体存储器件，例如闪存存储卡，正广泛地用于满足数字信息存储和交换上日益增长的需求。它们的便携性、多功能性和坚固设计，以及它们的高可靠性和大容量使得这样的存储器件理想地用于广泛种类的电子装置，包括例如数码相机、数字音乐播放器、视频游戏控制台、pda和移动电话。

尽管已知各式各样的封装配置，但闪存存储卡通常可制作为系统级封装(sip)或多裸芯模块(mcm)，在这种情形下多个裸芯以所谓的三维堆叠配置安装在基板上。现有技术图1示出了常规半导体封装体20(没有模塑料(moldingcompound))的边视图。典型的封装体包括安装至基板26的多个半导体裸芯22、24。基板26可以在上表面形成有接触垫28，且半导体裸芯22、24可以在上表面形成有裸芯键合垫30。引线键合32焊接在半导体裸芯22、24的裸芯键合垫30和基板26的接触垫28之间，以将半导体裸芯电耦合至基板。基板上和基板内的电引线依次提供裸芯和主设备之间的电通路。一旦在裸芯和基板之间形成电连接，则组件被典型的包封在模塑料中以提供保护性封装体。

为了形成半导体封装体，执行裸芯键合工艺，在这种情形下，半导体裸芯被从晶片上切割、从粘性带上拾取、并被键合至基板。现有技术图2示出了包括多个半导体裸芯的晶片40，例如裸芯22(仅其中一些在图2中被编号)。晶片40上的每个半导体裸芯22已被处理为包括集成电路，如本领域已知的能够执行特定的电子功能。在对裸芯22进行坏裸芯检测后，晶片可以设置在称为裸芯附接膜(daf)带的粘性膜上，然后例如通过锯或激光切割。切割工艺将晶片分离为单独的半导体裸芯22，单独的半导体裸芯22保持贴附至daf带。图2示出了贴附至daf带44的晶片40。

为了分离单独的裸芯，晶片和daf带被设置在工艺工具中，现有技术图3示出了工艺工具的部分。图3示出了裸芯抽取工具(dieextractortool) 50，其包括支撑晶片40和daf带44的真空卡盘52。为了从daf带44提取剥离裸芯，提供包括真空端62的拾取工具60。拾取工具60降落在要从daf带44移除的裸芯22上，真空被施加至端62，然后裸芯22被拉起脱离带44。拾取工具然后运送裸芯22以附接至基板或运送到其它地方。

虽然在过去裸芯抽取工具表现的足够好，但目前裸芯厚度已经降至25微米(μm)且更薄。在这些厚度下，由daf带和真空端施加在裸芯上的反作用力可能使裸芯破裂、变形和/或损坏，使得降低产量和减缓制造时间。

附图说明

图1是常规半导体器件的现有技术端视图。

图2是安装在daf带上的半导体晶片的现有技术视图。

图3是将晶片上的半导体裸芯从daf带分离的常规抽取工具的现有技术侧视图。

图4是示出了半导体器件的制造中的本技术的操作流程图。

图5是根据本技术的实施例的包括过孔的daf带的横截面边视图。

图6是daf带的基层的横截面边视图，其包括在基层中创造过孔的工具。

图7是根据本技术的实施例的包括过孔图案的daf带的一段的俯视图。

图8是根据本技术的实施例的安装至daf带的半导体裸芯的横截面边视图。

图9是根据本技术的实施例的安装至daf带的一段的半导体裸芯的俯视图。

图10是根据本系统的实施例的抽取工具的支撑台的俯视图。

图11是包括图10示出的支撑台的裸芯抽取工具的一部分的横截面边视图。

图11a是根据本技术的另一个实施例的包括支撑台的裸芯抽取工具的一部分的横截面边视图。

图12是拉伸后的根据本技术的实施例安装至daf带的半导体裸芯的横截面边视图。

图13是拉伸后的根据本技术的实施例安装至daf带的一段的半导体裸芯的俯视图。

图14是用于抽取的裸芯抽取工具的横截面边视图，其包括与半导体裸芯接合的真空端。

图15是抽取后的裸芯抽取工具的横截面边视图，其包括与半导体裸芯接合的真空端。

图16和17是根据本技术的可替代实施例的裸芯抽取工具的俯视图和横截面边视图。

图18和19是根据本技术的另一可替代实施例的裸芯抽取工具的俯视图和横截面边视图。

图20是包括由本系统的方法形成的半导体裸芯的最终半导体器件的边视图。

具体实施方式

现在将参照附图描述实施例，其涉及从粘性带分离半导体裸芯的系统和方法，以及使用这样的分离的裸芯形成的半导体器件。在实施例中，粘性带形成有多个流体流动的通孔过孔。晶片被安装至粘性带，粘性带可以随后被拉伸以分离裸芯并加宽通孔过孔。

随后裸芯抽取工具可以将裸芯从粘性带移除。裸芯抽取工具可以包括支撑台，支撑台例如是具有中心孔的卡盘。带和裸芯可以安装在卡盘上，并通过裸芯顶侧上的夹板夹合在卡盘上。裸芯抽取工具还可以包括贴附至喷嘴的风扇，风扇向中心孔中以及粘性带的底侧上吹气。正压通过粘性带中的通孔过孔连通至裸芯的底侧。随后真空端可以从裸芯的上表面抓取半导体裸芯，并从带分离裸芯。裸芯的上表面的负压与裸芯的底侧上的正压耦合，允许裸芯从粘性带自由的分离，而不会在裸芯中产生可能损坏裸芯的应力。

应该理解，本发明可以通过很多不同形式来实施，而不应被解释为限于本文所阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开全面完整，并向本领域技术人员充分传达本发明。实际上，本发明旨在覆盖这些实施例的替代、修改和等同物，其包括在如所述权利要求所限定的本发明的范围和精神之内。此外，在关于本发明的以下详细描述中，阐述了众多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域普通技术人员应该清楚的是，本发明可以无需这样的具体细节来实施。

本文中可能使用的术语“顶部”和“底部”、“上”和“下”以及“垂直” 和“水平”仅是为了示例和说明的目的，而并非要限制发明的描述，因为所指代的物品可能发生位置和方向上的交换。同样，如本文中使用的术语“大致上”和/或“大约”意味着既定应用中可在可接受的制造公差内变化的特定尺寸或参数。在一个实施例中，可接受的制造公差为±0.25％。

现在将参考图4的流程图以及图5-19的视图来解释本发明的实施例。首先参考图5-7的视图，粘性带100(本文中称为daf带100)包括基层106和daf108。基层106可以例如由使用粘性daf层来层压的聚酯等形成。在实施例中，基层106可以为大约50μm，且daf108可以为大约10μm，但应该理解的是，在进一步的实施例中，基层和/或daf的厚度可以比这些厚度更大或更小。可以使用的daf带100的一个示例是来自日东电工(nittodenko)公司的em-310vj-pwef，该公司的总部位于日本大阪。然而，应当理解的是，可以使用多种其它的带，如下文所解释的，这些带可以形成有通孔过孔，并可以将切割的半导体晶片在抽取工具中保持在一起。

在步骤200中，流体流动的通孔过孔102(这里称为通孔过孔102)通过基层106形成。通孔过孔102可以在daf108施加至基层106之前形成在基层106中。然而，可以预想的是，在进一步的实施例中，通孔过孔102可以在施加daf108之后形成。

图6和图7分别示出了基层106的一段的边视图和俯视图。daf带100可以被切割成单独的段，段具有足够大的长度l和宽度w，以如下文所解释的支撑安装在其上的半导体晶片(在进一步的实施例中，长度和宽度的轴可以反转)。可替代的，包括通孔过孔的daf带100可以在辊子上形成，当晶片安装在其上时将daf带切割为单独的段。

在基层106被支撑在台上或者两个或更多的边缘处的情况下，多个通孔过孔102(其中一个在图5-7中皆被标记)可以形成为通过基层106的全部厚度。通孔过孔102可以通过如图6所示的穿孔工具104来形成。穿孔工具可以包括多个具有尖锐的端部的针，能够刺穿粘性带100以形成通孔过孔102。在实施例中，穿孔工具104中的针的数量可以变化。可以是覆盖基层106的一段的整个长度的单一行，这样形成一行孔，然后跨越宽度移动以形成下一行孔，直至跨越基层106的段的长度和宽度形成所有的孔。可以是覆盖基层10的一段的整个宽度的单一列的针，这样形成一列孔，然后沿长度移动以形成下一列孔，直至跨越基层106的段的长度和宽度形成所有的孔。

在进一步的实施例中，穿孔工具104的针可以覆盖行或列的一部分。在另外的实施例中，穿孔工具104中可以有针的x-y阵列，其在基层106的段中形成通孔过孔102的x-y网格。在x-y阵列中可以有充足数量的针以在单次通过中在基层106的段中制造所有的通孔过孔。可替代的，x-y阵列所占用的可以比基层106的段的整个长度和/或宽度少，从而可以在多次通过中形成通孔过孔102。在又一个实施例中，穿孔工具上可以有单一的针，其跨越行和列移动以形成孔。

在可替代的实施例中，作为针的替代，穿孔工具104可以包括多个钻头，其转动以钻通基层106。在实施例中，可以有单一的钻头跨越行和列移动。在进一步的实施例中，可以有多个钻头，其具有任一上文所描述的用于针的配置。作为针或钻头的替代，穿孔工具可以包括一个或多个激光器，其具有任一上文所描述的配置。在实施例中，通孔过孔102可以具有大约400μm至大约800μm的直径，尽管可以理解的是，在进一步的实施例中，通孔过孔102的直径可以比该范围更小或更大。在实施例中，基层106的过孔102的密度可以变化，但在示例中，可以有每平方英寸10至500个过孔。在可替代的实施例中，该数量可以更多或更少。

虽然图7示出了交错的行和列的图案，但在进一步的实施例中，通孔过孔102可以布置为多种其它的图案。通孔过孔102的行和/或列可以相对于彼此对齐，且通孔过孔可以布置为基层106的段上的多个同心圆。当从daf带100移除半导体裸芯时，半导体裸芯可能更易于在其边缘处产生应力。因此，在进一步的实施例中，通孔过孔102可以形成在基层106中，且晶片可以按照可控的方式与daf带对齐，以使得一旦晶片被安装在带上，能够有更大密度的通孔过孔位于带的与裸芯的外边缘对齐的部分中，如下文所解释的。

在上文所述的实施例中，通孔过孔可以是圆形的。然而，在进一步的实施例中，通孔过孔可以是槽，或者具有各种长度和宽度的其它形状。

一旦通孔过孔102形成于基层106中，daf108可以在步骤201中层压到基层上。图5示出了最终的daf带100的边视图。在实施例中，daf带100可以运送覆盖daf108的衬垫109。

独立于daf带100中通孔过孔102的形成，半导体裸芯可以在步骤202中形成在晶片上并被检测。如图8的边视图和图9的俯视图分别所示，包括 单独的裸芯112的晶片110可以随后在步骤204中贴附至带100的daf108(在衬垫109已被移除之后)并被切割。在一个示例中，裸芯112可以从晶片110中切割，以具有12.96mm的长度、9.28mm的宽度和25μm的厚度。应当理解的是，这些尺寸仅为示例，且在可替代的实施例中，每个尺寸都可以变化。例如，在进一步的实施例中，裸芯122可以比25μm更薄。在晶片110贴附至daf带后，可以使用各种已知的切割技术，例如锯切割或激光切割，来将晶片切割为单独的半导体裸芯112。一旦裸芯被安装在带上，典型的切割工艺在邻近的裸芯之间留下小的切口114。

在步骤206中，包括晶片110的daf带100的段可以被运送至裸芯抽取工具120，裸芯抽取工具120包括例如卡盘122的支撑台，如图10的俯视图和图11的横截面图分别所示。卡盘122可以是圆形的台，其包括通过卡盘122的全部厚度形成的中心孔124。卡盘可以具有0.2mm至0.6mm之间的厚度，并且更特定的为0.4mm，然而在进一步的实施例中，支撑台的厚度可以变化到此范围之外。

在实施例中，中心孔124可以是矩形的，其具有与半导体裸芯112的尺寸相同的、或稍大的、或稍小的尺寸。应当理解的是，在进一步的实施例中，中心孔的形状不需要是矩形的，且长度与宽度的长宽比可以与半导体裸芯112的长宽比不同。虽然例如在图10中示出的孔是完全开放的孔，但应当理解的是，孔124可以具有上多孔板，其与卡盘122的其余上表面共面。在包括这样的多孔板的实施例中，开口足够大以允许来自风扇(下文所解释)的空气通过中心孔124连通至卡盘122的上表面。

如图11中所指出和示出的，裸芯抽取工具120可以进一步包括风扇128，用于按照箭头a的方向将气体(例如是洁净空气、氮气或其它气体)通过喷嘴130吹进中心孔124中。风扇128可以向中心孔124中吹气，以产生对抗daf108的力，该力的大小为daf108和基层106之间的吸引力的两倍。应当理解的是，在进一步的实施例中，风扇可以吹气产生更大或更小的对抗daf108的力。

如下文所解释的，提供风扇128向设置在中心孔124上的裸芯112的daf108吹气，以帮助从基层106分离该裸芯上的daf108。期望的是该气体被施加至中心孔124上的裸芯，而不要被施加至围绕中心孔124的裸芯。在一个实施例中，这可以通过例如图11所示的喷嘴130来促进，喷嘴130 具有锥形部分130a，其直径从其基部(远离其邻近卡盘122的上表面的开口)至其开口增加。锥形130a提供了由图11中的箭头a的长度表示的流体流动图案，其中较长的箭头比较短的箭头表示更高的流体流动压力。

在图11a所示的进一步的实施例中，喷嘴130可以包括外管132a和内管132b。外管132a可以接收来自风扇128a的流体，且内管132b可以接收来自风扇128b的流体，其中风扇128b以比来自风扇128a的流体更高的压力提供流体。这也可以产生由图11a中的箭头a的长度表示的流体流动图案，其中较长的箭头比较短的箭头表示更高的流体流动压力。在实施例中，内管132b中的流体的压力可以比外管132a中的流体的压力大20％，然而在进一步的实施例中，其可以为更大或更小的百分比。

如图12的边视图和图13的俯视图分别所示，一旦daf带100被设置在卡盘122上，带可以在步骤208中按照已知的方式被拉伸，以分离晶片110的裸芯112。除了分离裸芯112之外，拉伸daf带100还增加了通孔过孔102的尺寸，例如增加至约500μm到1000μm。在进一步的实施例中，过孔102可以被拉伸到比该尺寸更大或更小的尺寸。还应当理解的是，可以在daf带100被带至裸芯抽取工具120之前对其进行拉伸。

在实施例中，如图14的横截面图所示，裸芯抽取工具120可以进一步包括夹板(clampingplate)134。夹板134可以由支撑机构(未示出)来支撑。一旦晶片100被支撑在卡盘122上，夹板134可以在步骤210中被降低至晶片110的上表面上，以轻微地倚靠半导体裸芯112的上表面，从而不会损坏在半导体裸芯的上表面内的集成电路。裸芯抽取工具120可以进一步包括已知构造的真空端140。夹板134可以包括开口136。真空端140可以被支撑以通过夹板134的开口136上下平移。

在操作中，要从晶片110抽取的裸芯112，例如裸芯112a，可以被设置在卡盘122中的中心孔124上。之后，夹板134可以在步骤210中被降低至抵靠晶片110的上表面的位置。在夹板就位的情况下，在步骤214中激活风扇。如图14所示，真空端140可以随后降低抵靠裸芯112a。

如图15所示，通过对裸芯112a的上表面施加负压，裸芯112和daf层可以在步骤216中被拉起并脱离daf带100的基层106。如下文所解释的，daf108被用于将裸芯112附接至基板或半导体器件中的其它裸芯。

在常规设计中，裸芯112的上表面上的力和裸芯的底表面上的daf的 反作用力会在裸芯中产生可能损坏裸芯的应力，尤其是在目前的裸芯厚度处。根据本技术，风扇128将产生正压的气体吹至daf带100的基层106的底侧。这些正压通过基层106中的通孔过孔102连通至daf。该正压提供了“剥离力”，该“剥离力”足够大以将daf108从基层106分离，或者显著的减少了将daf108从基层106分离所需要的力的大小。由正压提供的剥离力允许daf108和裸芯112轻易的从基层106拉离，并防止了裸芯112内可能另外损坏裸芯的应力。

在一个实施例中，风扇可以通过通孔过孔102对daf108施加0.2mpa至0.1mpa的压力。考虑到过孔102的尺寸与基层106的厚度的大比率，通过过孔102的流体流动能量损失可以忽略。daf108以大约0.1mpa至0.05mpa的压力保持至基层。且daf108以大于大约1.0mpa的压力保持至裸芯112。因此，在这些各自的压力下，一旦卡盘122中的风扇128被激活，daf108和半导体裸芯112将一起被轻易的从基层106拉离，基层106则保持在卡盘122上。应当理解的是，上文所讨论的压力仅为示例，且在可替代的实施例中可以变化。一旦裸芯112和daf108从基层106分离，风扇128可以关闭。

一旦裸芯被提升到真空端140上，裸芯可以如下文所解释的被运走且被安装在基板上。在步骤220中，晶片110可以在步骤220中重新设置在卡盘122上，使得下一个裸芯设置在中心孔124上，以如上文所解释的被移除。步骤210、214、216和220可以被重复，直至所有的裸芯被从daf带100移除。

图16的俯视图和图17的横截面边视图示出了根据本技术的进一步实施例的裸芯抽取工具120。在该实施例中，裸芯抽取工具120如上文所描述的，除了在图16和图17的实施例中省略了夹板134。作为替代，在图16和图17的实施例中，卡盘122包括多个连接至真空152的真空孔150(其中一个在图16和图17中皆被编号)。

一旦真空端140被降低至要从daf带100移除的裸芯112上，真空152可以被激活以在真空孔150中产生箭头b方向的负压，该负压有效的将daf带100保持在卡盘122上。风扇128可以随后被激活以通过通孔过孔102产生对抗daf108的正压，以允许如上文所述的将真空端140上的裸芯112轻易移除。通过真空152在daf带100上产生的力超过了通过风扇128在 daf带100上产生的力，从而当风扇128对着daf带100的底表面吹时，daf带100被牢固的保持在卡盘122上。

图18的俯视图和图19的横截面边视图示出了根据本技术的进一步实施例的裸芯抽取工具120。在该实施例中，裸芯抽取工具120如上文所描述的，除了卡盘122可以包括支撑杆154的矩阵(交叉线)图案，支撑杆154之间有开口间隔156。另外，上述实施例的中心开口124可以省略。

一旦真空端140被降低至要从daf带100移除的裸芯112上，晶片110可以通过如上文所述的夹板134或真空152被固定在卡盘122上。风扇128可以随后被激活以通过开口间隔156和通孔过孔102产生对抗daf108的正压，以允许如上文所述的将真空端140上的裸芯112轻易移除。在该实施例中，卡盘122可以是由机构(未示出)支撑的转移台，该机构在x和/或y方向上可控的移动卡盘122。因此，当晶片110被重新设置以从晶片抽取下一个裸芯时，整个卡盘122可以在x和/或y方向上移动。喷嘴130可以保持静止。晶片110和daf带100可以在保持固定在卡盘122上的单一位置，而无需重新设置晶片110和daf带100。

图20示出了使用通过上文所述方法抽取的半导体裸芯组装的半导体器件170。半导体器件170包括多个半导体裸芯，多个半导体裸芯包括一个或多个裸芯112。这些裸芯可以例如是与控制器裸芯174(例如是asic)耦合的非易失性存储器。可以设想其它类型的裸芯。裸芯例如经由引线键合178电耦合至基板176。无源器件(未示出)可以进一步安装在基板176上。器件170可以例如是栅格阵列(lga)封装体，其可以可抽取的插入主设备中和从主设备移除。在这样的实施例中，基板可以包括在器件的底表面上的接触指180，用于与主机装置中的端子啮合。器件可以包封在模塑料182中，以保护半导体裸芯和其它器件免受震动和潮气。

总的来说，本技术可以涉及包括半导体裸芯的半导体器件，该半导体器件由包括以下步骤的方法形成：(a)将该半导体裸芯固定在卡盘上，使该半导体裸芯安装至带，该带包括基层和裸芯附接膜(daf)，该基层包括多个通孔过孔，该裸芯附接膜粘附至该基层的第一表面；(b)向与该基层的第一表面相反的该基层的第二表面上吹气，并通过该通孔过孔，以向该裸芯附接膜施加压力，该压力使该裸芯附接膜从该基层偏离；以及(c)从该基层移除该半导体裸芯和该裸芯附接膜，当从该基层移除该半导体裸芯和该裸芯附 接膜时，使该裸芯附接膜从该基层偏离的该压力减少该半导体裸芯中的应力。

在另一示例中，本技术涉及形成包括半导体裸芯的半导体器件的方法：包括：(a)将该半导体裸芯贴附至带，该带包括基层和贴附至该基层的第一表面的裸芯附接膜(daf)，该裸芯附接膜将该半导体裸芯固定在该带上；(b)将该带和该裸芯贴附在台上，使与该基层的第一表面相反的该基层的第二表面倚靠在该台上；(c)通过该基层向该裸芯附接膜上吹气，以向该裸芯附接膜施加压力，该压力使该裸芯附接膜从该基层偏离；以及(d)从该基层移除该半导体裸芯和该裸芯附接膜，当从该基层移除该半导体裸芯和该裸芯附接膜时，使该裸芯附接膜从该基层偏离的该压力减少该半导体裸芯中的应力。

在另一示例中，本技术涉及从具有基层、裸芯附接膜(daf)第一层和裸芯附接膜第二层的带抽取半导体裸芯的工具，该第一层和该第二层以一定的剥离强度保持在一起，该工具包括：支撑台，包括用于支撑该带和该半导体裸芯的上表面，该支撑台还包括通过该支撑台的孔；以及风扇，设置为位于该支撑台中的该孔中或邻近该孔，该风扇可操作为通过该基层向该裸芯附接膜上吹气，以向该裸芯附接膜施加压力，该压力使该裸芯附接膜从该基层偏离。

在进一步的示例中，本技术涉及用于将从晶片上切割的半导体裸芯固定在工艺工具上的带，该带包括：基层；以及裸芯附接膜(daf)，施加在该基层上，用于粘附至该半导体裸芯，该裸芯附接膜以可以克服的压力粘附至该基层，以使得可以将该裸芯附接膜从该基层转移至该半导体裸芯上，该基层包括多个过孔，该过孔可操作为以正压将气体连通至该裸芯附接膜的表面，以使该裸芯附接膜从该基层偏离。

为了说明和描述的目的，呈现了前述具体描述。所做描述无意于穷举或将描述限制到所公开的精确形式。根据上面的教导很多修改和变化是可能的。所描述的实施例选择为最好地解释所要求的系统的原理及其实际应用，因此使本领域技术人员能最好地利用为适用于所预期的特定用途的在不同实施例中具有各种修改的所要求的系统。方法的范围由所附的权利要求限定。