载体基板、分离设备及存储器装置的制作方法

1.本公开实施例涉及载体基板、分离设备及存储器装置。


背景技术：

2.便携式消费电子器件需求的强劲增长推动了对高容量存储设备的需求。非易失性半导体存储装置，诸如闪存存储卡，已广泛用于满足对数字信息存储和交换的日益增长的需求。它们的便携性、多功能性和坚固耐用的设计以及它们的高可靠性和大容量，使得此类存储装置理想地用于多种电子设备中，包括例如数字相机、数字音乐播放器、视频游戏控制台、pda和蜂窝电话。
3.随着技术不断发展，需要具有性能更好的较小封装体。随着晶片侧由于其复杂度而受到限制，对于生产线后端的创新和改进对于技术突破是至关重要的。


技术实现要素：

4.本公开至少一实施例提供一种载体基板，包括：主体，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，以及围绕第一表面与第二表面的多个侧表面；多个通孔，从第一表面垂直延伸到第二表面，以阵列布置在主体上，从而将主体划分为以阵列布置的多个单元；以及多个凹口，布置在多个侧表面中且每个凹口朝向主体内部凹陷。
5.例如，在本公开至少一实施例提供的载体基板中，多个单元的每个用于单独芯片的基板。
6.例如，在本公开至少一实施例提供的载体基板中，多个凹口分别对应于多个通孔的阵列的行和列。
7.例如，在本公开至少一实施例提供的载体基板中，多个通孔还包括一个或多个附加的通孔，一个或多个附加的通孔等距地布置至少一条侧边上，进一步分隔多个单元。
8.例如，在本公开至少一实施例提供的载体基板中，多个通孔在形状和尺寸实质相同。
9.例如，在本公开至少一实施例提供的载体基板中，通孔的截面形状可以选自以下中的一种：圆形、多边形和多角形。
10.例如，在本公开至少一实施例提供的载体基板中，凹口的截面形状可以选自以下中的一种：三角形、u型、梯形、水滴形和两侧收窄的类梯形。
11.例如，在本公开至少一实施例提供的载体基板中，通孔的尺寸小于80μm。
12.本公开的至少一实施例还提供一种分离设备，配置为分离如上的载体基板，该分离设备包括：机械切割模块，配置为部分地机械切割载体基板中的多个凹口；以及分离模块，配置为通过改变载体基板的温度或者向载体基板施加振动，使载体基板沿着载体基板的通孔的行或列的方向断裂，从而形成多个分离单元。
13.本公开至少一实施例还提供一种存储器装置，包括通过分离如上的载体基板而形成的分离单元，以及布置在分离单元上的三维的nand存储器裸芯。
附图说明
14.为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
15.图1a示出了本公开的载体基板的第一实施例的俯视图。
16.图1b示出了沿着图1a的截面线l-l’截取的图1a的载体基板的截面侧视图。
17.图2a示出了本公开的载体基板的第二实施例的俯视图。
18.图2b示出了沿着图2a的截面线a-a’截取的图2a的载体基板的截面侧视图。
19.图3a示出了本公开的载体基板的第三实施例的俯视图。
20.图3b示出了沿着图3a的截面线b-b’截取的图3a的载体基板的截面侧视图。
21.图4示出了本公开的载体基板中通孔的各种截面形状的示意图。
22.图5示出了本公开的载体基板中凹口的各种截面形状的示意图。
23.图6示出了本公开的载体基板的第四实施例的俯视图。
24.图7示出了本公开的存储器装置的第一实施例的侧视图和俯视图。
25.图8示出了本公开的存储器装置的第二实施例的侧视图和俯视图。
具体实施方式
26.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
27.除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“耦接”、“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
28.在封装技术中，为了承载半导体裸芯，将半导体裸芯贴附到条带形状的载体基板上。接下来，半导体裸芯经历后续的引线键合、模制、焊球贴附等常见封装技术。最后将载体基板进行机械切割以获得分离的芯片单元。然而，此类仅采用机械切割来获得分离单元的切割过程由于机械切割的公差较大，因此不得不需要裸芯与分离单元之间的较大间隔，从而避免机械切割损坏已经贴附的裸芯。
29.为了进一步减少载体基板的尺寸和机械切割造成的良率损失，本公开提供了一种载体基板.该载体基板包括：主体，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，以及围绕第一表面与第二表面的多个侧表面；多个通孔，从第一表面垂直延伸到第二表面，以阵列布置在主体上，从而将主体划分为以阵列布置的多个单元；以及多个凹口，布置在多个侧表面中且每个凹口从主体的侧表面向内凹陷。多个通孔和凹口可以提供易断裂的位置。通过通
孔和凹口的位置可以仅在凹口部分采用机械切割而对通孔部分施加应力，从而使得裸芯与分离单元之间的间隔更小且较平滑。因此，本公开的载体基板可以大幅减少封装间距，从而缩小封装尺寸和分离单元的足印尺寸。
30.图1a示出了本公开的载体基板100的第一实施例的俯视图。图1b示出了沿着图1a的截面线l-l’截取的图1a的载体基板100的截面侧视图。
31.如图1a所示，载体基板100包括主体110、多个通孔120、多个凹口130和多个单元140。主体110具有第一表面112、与第一表面112相对的第二表面114以及围绕第一表面112与第二表面114的多个侧表面116，如图1b所示。多个通孔120从第一表面112垂直地延伸到第二表面114并且以阵列布置在主体110上，从而将主体划分为以阵列布置的多个单元140(如图1a中点虚线区域所示的以及将在图2a和图3a中描述的点虚线区域所示的多个单元240、340)。多个凹口130布置在多个侧表面116中且每个凹口130从主体110的侧表面116向内凹陷。
32.例如，主体110的形状可以如图所示为条带形状(即，长方形)，并且可以由电介质材料构成。电介质材料可以包括以下材料中的一种：酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂等各种类型。可选地，载体基板100可选地覆盖导电材料。该导电材料可以是铜或其他金属材料。可选地，载体基板100中可选地布置导电通道。该带电通道可以填充有铜或其他金属材料。可选地，载体基板100还可以由硅、碳化硅等半导体材料构成。此外，主体110的第一表面112和第二表面114中的一个可以与裸芯单元附接。
33.在一些示例中，多个通孔120可以从第一表面112垂直地延伸到第二表面114并且以阵列布置在主体110上。例如排布为阵列的多个通孔分别形成行和列(如图1中点虚线所划分的行和列)，从而分隔单元140的区域。在需要小尺寸的通孔(诸如微米量级)的情况下，例如使用激光器、等离子发生器等生成高能光子束或离子束的仪器来获得高精度的通孔。通孔120还可以采用现在常用或以后发展的方法形成，本公开对此不作限制。
34.在一些示例中，多个凹口130可以布置在多个侧表面116中且每个凹口130从主体110的侧表面116向内凹陷。如图1a和1b所示，凹口130没有完全贯穿载体基板100。凹口130提供了后续机械切割工序的定位标记。而且由于凹口130没有完全贯穿载体基板100，保持了载体基板100的整体机械强度。例如，多个凹口中的每一个可以通过打孔机、钻孔机等机器来获得。在一些示例，多个凹口中的每一个也可以使用激光器、等离子发生器等生成高能光子束或离子束的仪器来获得。凹口130还可以采用现在常用或以后发展的方法形成，本公开对此不作限制。
35.在图1a的载体基板100中，多个单元140的每个对应于单独芯片的基板。如图1a所示，每个单元由行列分布的通孔划分来获得。单独芯片的基板可以而确保每个单元140都携载相应的单独芯片。在一些示例中，单独芯片的足印面积可以略微小于每个单元的足印面积，以便为分离每个单元留下足够的间距。在一些示例中，单独芯片可以是半导体芯片，诸如存储器裸芯的堆叠体。例如，单独芯片的基板的材料可以是诸如硅之类的半导体。但是本公开的单独芯片、单独芯片的基板不限于此。
36.在图1a和图1b的实施例中，载体基板100中的通孔120和凹口130的布置能够促进多个单元之间的断裂，大幅减少断裂所需的间距，从而缩小封装尺寸和分离单元的足印尺寸。
37.图2a示出了本公开的载体基板200的第二实施例的俯视图。并且图2b示出了沿着图2a的截面线a-a’截取的图2a的载体基板200的截面侧视图。
38.如图2a和图2b所示，基板200具有分布在载体基板200侧表面的凹口230。多个凹口230分别对应于多个通孔220的阵列的行和列。具体而言，在对应于每一行和每一列通孔220的位置上，在载体基板200的四个侧表面216分别布置凹口230。这样，凹口230布置在通孔220的阵列的每行和每列的两端，有助于载体基板200通过每一行或每一列通孔220之间的最短距离分离开。在图2a的示例中，凹口230垂直贯穿基板200。换言之，该凹口230和通孔220一样都可以从贯穿载体基板200形成。图2a和图2b中的载体基板200与图1的载体基板100的其他特征基本相同，因此在此不再赘述。
39.在本实施例中，通孔220与凹口230的对应布置使得载体基板易于沿着行和列发生断裂。并且，贯穿的凹口的可视化可以直观地定位多个单元的分离的起始位置。
40.图3a示出了本公开的载体基板300的第三实施例的俯视图。并且图3b示出了沿着图3a的截面线b-b’截取的图3a的载体基板300的截面侧视图。
41.如图3a所示，在主体310中，通孔320包括位于多个单元340顶点处的通孔320a，其位置与前述图1和图2a中的多个通孔120和220相同。另外，在本实施例中，通孔320还包括一个或多个附加的通孔320b，该一个或多个附加的通孔320b等距地布置在单元340的至少一条侧边上，进一步分隔多个单元340。在一些示例中，一个或多个附加通孔320b也布置在任一凹口330与距该凹口330最近的单元顶点处的通孔320a之间。在一些示例中，单元的每个侧边等距地布置多个附加的通孔320b，其中附加的通孔320b的个数可以为1个、2个、3个或甚至更多个。
42.在本实施例中，通孔320之间的距离大幅变短使得载体基板更易于断裂。此外，将通孔之间的等距设置能够促使断裂的条件相同或接近，以便实现分离单元的断裂均匀化。
43.在一些示例中，多个通孔320在形状和尺寸实质相同。如图3b所示，顶点处的通孔320a的直径为d1，并且附加的通孔320b的直径为d2。例如，顶点处的通孔320a的直径d1与附加的通孔320b的直径d2相等。
44.在一些示例中，通孔320的截面形状包括圆形、多边形或多角形。图4示出了本公开的载体基板的各个实施例中通孔120、220和230的各种截面形状的示意图。如图4所示，例如通孔420的截面形状还可以选自以下中的一种多边形或多角形：菱形、六边形、八边形和四角形。例如，通孔120、220、320设计为从上表面112、212、312垂直地延伸到下表面114、214、314的柱状体。例如，通孔的截面形状还可以具有其他任意形状。在一些示例中，通孔的尺寸小于80μm，优选地小于50μm，更优选地小于40μm或更小。
45.在该实施例中，与圆形不同的截面形状可以有助于在基板载体发生断裂之后形成较大的足印面积。
46.图5示出了本公开的载体基板中的凹口的各种截面形状的示意图。如图5所示，凹口的截面形状可以选自以下中的一种：三角形、u型、梯形、水滴形和侧边收窄的类梯形形状等逐渐收窄的形状。根据这些凹口的逐渐收窄形状，凹口处于侧表面的截面尺寸大于远离侧表面的截面尺寸，由此有利于以较大公差机械地切割开载体基板的侧表面。凹口远离侧表面516的截面尺寸小于80μm，优选地小于50μm，更优选地小于40μm或更小。
47.在本实施例中，凹口的不同的截面形状在凹口的近侧表面的较大截面尺寸可以有
助于以不太高的精度分离多个单元，并且在远离侧表面的较小界面尺寸有利于以更高的精度分离多个单元。
48.图3a和图3b所示的载体基板300与图1a和图1b所示的载体基板100的其他特征基本相同，因此在此不再赘述。
49.如前文所示，芯片制造公司可以将单体化的裸芯或三维堆叠的半导体器件贴附在载体基板内的每个单元中，并且利用分离设备对携带有裸芯的载体基板进行分离处理。在图6示出了本公开的载体基板600的示意图。
50.如图6所示，载体基板600包括中央部分660和在中央部分660周围的外围部分650。例如，中央部分660涵盖多个单元640，其中每个单元640可以为与裸芯附接的单独的裸芯基板，如前文所示。该载体基板600中的外围部分650和中央部分660可以分别采用下面将详细描述的分离设备(未示出)分离成多个分离单元。图6所示的外围部分650和中央部分660仅是示意性的，用于说明针对这两个部分采用不同的分离设备。下面详细阐明本公开中使用的分离设备。
51.在一些示例中，提供一种配置为分离如上的载体基板的分离设备。该分离设备包括：机械切割模块，配置为部分地机械切割载体基板中的多个凹口；以及分离模块，配置为通过改变载体基板的温度或者向载体基板施加振动，使载体基板沿着载体基板的通孔的行或列的方向断裂，从而形成多个分离单元。
52.现将参考图6进一步说明该分离设备的操作。首先，机械切割模块配置为依次对载体基板的主体中覆盖凹口的区域进行部分地机械切割。例如，可以机械切割载体基板600的外围部分650。可选地，可以仅对于凹口的开口附近进行机械切割。
53.其次，利用分离模块进一步分解载体基板。在一些示例中，分离模块可以为热分离模块，即将其配置为在某一温度范围内改变载体基板600的温度，从而向载体基板600施加热应力。例如，热分离模块对于载体基板600施加热循环，使得载体基板600的应力随之产生周期性变化。例如，载体基板600在受热或变冷过程中会发生热胀冷缩效应。利用在高温下体积膨胀和低温下体积收缩的效应，载体基板600中每个切开的凹口和通孔的应力发生周期性变化，从而使得多个通孔的阵列的行和列之间的载体基板600的材料因为受到热应力的作用而沿着行列的方向(例如，图6中示意性示出的点虚线)发生断裂，形成多个分离单元。该温度的范围可以维持在芯片正常工作的温度区间之内，从而不会造成对芯片的损害。通过先采用机械切割模块再使用热分离模块能够实现各个单元之间的间隙为50μm或更低，该间隙远小于仅用机械切割所分离单元的间隙尺寸。
54.另外，热分离模块可以设置为给载体基板的整体进行温度控制，或者仅对载体基板的中央区域660进行温度控制。例如，热分离模块可以包括加热器或加热垫、温度控制器等。
55.替代地，在一些实施例中，分离设备也可以为振动分离模块并且配置为向载体基板600的中央部分660持续地施加振动，以使载体基板600沿着通孔的行或列的方向断裂，形成多个分离单元。例如，当振动分离模块以一定的频率施加振动时，可以使载体基板沿着通孔之间的最短距离形成较为平滑的分裂间隙。振动分离模块可以包括诸如振动器等其他产生高频微幅振动的振动元件。该高频振动可以达到khz的量级或者更高。因此，随着振动频率的不断增加，该载体基板的断裂速度更快，从而通过机械切割模块和振动分离模块的组
合也可以形成具有较为平滑的分裂间隙的分离单元。由此得到的多个分离单元之间的间隙为50μm或更低，该间隙远小于仅用机械切割所分离单元的间隙。
56.利用本公开的载体基板和分离设备，可以获得如图7和图8所示的存储器装置。图7示出了本公开的存储器装置1000的第一实施例。并且图8示出了本公开的存储器装置1000的第二实施例。
57.如图7和图8所示，存储器装置1000包括通过分离前述载体基板而形成的分离单元1100、1300以及布置在分离单元1100、1300上的三维的nand存储器裸芯1200。图7中的分离单元1100可以通过分离例如第二实施例的载体基板200来获得。类似地，图8中的分离单元1300可以通过分离例如第三实施例的载体基板300来获得。
58.三维的nand存储器裸芯1200可以指代三维堆叠的nand存储器裸芯。例如，存储器裸芯1200可以包括上下堆叠的多个存储器裸芯。图中三维堆叠的nand存储器仅是示例性的，还可以是其他三维堆叠的半导体器件。存储器1200与分离单元1100、1300之间可以通过粘附、焊接等常用接合方式进行连接，在此不再详细阐述。
59.如图7的俯视图所示，在载体基板的多个通孔断裂之后，形成的弧形边界的尺寸可以小于存储器1200的边缘到分离单元1100的边缘之间的间隔。与仅机械切割相比较，利用通孔形成的上述间隔更小，从而有利于大幅减小封装的尺寸、进而减小三维nand存储器的足印面积。
60.类似地，参见图8的俯视图所示，在载体基板300的第二实施例中的连续的附加的通孔和顶点处的通孔断裂之后，形成的弧形边界的尺寸可以小于存储器1200的边缘到分离单元1300的边缘之间的间隔。另外，因为图8中通孔之间较短的距离使得他们在分离模块的作用下更易于断裂，图8的通孔尺寸可以选择为比图7中的通孔的尺寸更小。因此，与图7中所示的存储器装置1000相比，图8的存储器装置1000有利于进一步缩减封装的尺寸、进而减小三维nand存储器的足印面积。
61.以上结合具体实施例描述了本技术的基本原理，但是，需要指出的是，在本技术中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本技术的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本技术为必须采用上述具体的细节来实现。
62.值得注意的，本技术中描述仅作为例示性的例子并且不旨在于要求或暗示必须按照给出的顺序进行各个实施例的步骤，某些步骤可以并行、彼此独立或按照其他适当的顺序执行。另外，诸如“其次”、“然后”、“接下来”等等的词语不旨在于限制步骤的顺序；这些词语仅用于引导读者通读这些方法的描述。
63.本技术中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。还需要指出的是，在本技术的装置和设备中，各部件是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本技术的等效方案。
64.有以下几点需要说明：
65.(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
66.(2)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到
新的实施例。
67.以上所述仅是本公开的示范性实施方式，而非用于限制本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。