制造半导体器件的方法

专利名称：制造半导体器件的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造半导体器件的技术，具体言之涉及一种可有 效用于以下步骤的技术，在这些步骤中通过切割将粘附在胶带上的半 导体晶片分成多个半导体芯片，此后，将各个半导体芯片从胶带上剥 离。
背景技术：
进来，针对促进半导体器件的高密度封装，已经实践了一种在印 刷电路板上三维地装配多片半导体芯片的堆叠封装。然而，在这样的 堆叠封装的装配中，使用经过如下处理的半导体芯片(以下简称为"芯 片，，)，即半导体芯片的厚度被减至大约几十微米。
在印刷电路板上装配如此薄的芯片过程中，首先在形成预期的集 成电路的半导体晶片(以下简称为"晶片")的主表面上叠置保护集成 电路的包装带。在此状态下，通过打磨或蚀刻晶片的背面，使晶片的 厚度减至大约几十微米。然后，在薄晶片的背面叠置到胶带上的状态 下，执行切割以将晶片分成多个芯片。此后，通过推针等上推胶带的 背面，使芯片接连地脱离胶带。脱离的芯片被夹持器拾起并被输送到印刷电路板，然后执行球形键合。
此处，在上述使用极薄的芯片的封装步骤中，当通过切割被分开 的芯片脱离胶带或被拾起时，很容易在芯片上出现破裂或碎片，因此 必须采取防止出现这些破裂或碎片的措施。
日本未审查的专利公开2000-353710 (专利文献l)中公开了一 种剥离使用推针的上推操作不能从切割带上拾起极薄的芯片(小片) 的技术。专利文献l中公开的片拾取设备具有大于芯片尺寸的轮廓， 芯片在备用保持器上部的中心成为将被拾取的目标，并且沿着芯片的 外围形成凹槽部分，当芯片被装配在备用保持器上时，芯片的外围端 部排列在凹槽部分上，其中通过排出凹槽部分中的空气，可能从其周 围端部剥离芯片。
专利文献1:
日本未审查的专利公开2000 -353710

发明内容
用在切割晶片中的胶带大致分为紫外线(UV)固化型和非紫外 线(UV)固化型。紫外线(UV)固化型胶带使用方式如下切割叠 置到胶带上的晶片，此后，从胶带的背面一侧照射紫外线以固化粘合 剂，由此降低了粘合剂的粘合强度，用于容易地从胶带剥离芯片。然 而，紫外线(UV)固化型胶带的缺点是与非紫外线(UV)固化型胶 带相比，紫外线(UV)固化型胶带成本较高。此外，在芯片内形成的 集成电路中，存在诸如闪存的集成电路，例如，由于照射紫外线可改 变其特性。因此，在切割其内形成有这样的集成电路的晶片时，最好 使用非紫外线(UV)固化型胶带。
但是，与紫外线(UV)固化型胶带不同，对于非紫外线(UV) 固化型胶带不可能通过固化粘合剂来降低粘合剂的粘合强度，因此与 紫外线(UV)固化型胶带相比，非紫外线(UV)固化型胶带很难剥 离芯片。
当芯片粘到这样的非紫外线(uv)固化型胶带时，即使通过从胶带的背面一侧应用超声波振动来尝试剥离芯片，例如，由于粘合剂
的粘合强度太强，所以曾经剥离的芯片会再次粘到胶带上。此外，本
发明的发明人还意识到了以下缺陷。即，即使通过把具有大量针的推
针推动到胶带的背面来尝试剥离芯片，剥离操作也需要相当多的时间。
此外，当采用薄的芯片时，芯片不能承受弯曲应力和破裂。
因此，本发明的 一个目的是提供一种能够快速剥离极薄的芯片而 不会产生破裂和碎片的技术，其中，芯片被叠置到胶带上。
通过说明书和附图的描述，本发明的上述目的、其它目的和新的 特征将变得显而易见。
明的概要。
根据本发明的另一个方面，提供了一种制造半导体器件的方法，
包括以下步骤
将胶带粘到其主表面上形成有集成电路的半导体晶片的背面，此 后切割半导体晶片，由此将半导体晶片分成多个半导体芯片；和
在多个粘到胶带上的半导体芯片中，在成为剥离目标的半导体芯 片的上表面被抽吸式夹头吸取和保持的状态下，对成为剥离目标的半 导体芯片下的胶带应用向上的负载，由此从胶带上剥离半导体芯片，
其中对胶带应用负载的步骤包括
准备第一推动器块和第二推动器块的步骤，第一推动器块具有第 一上表面以及在第一上表面周围的拐角部分，第二推动器块具有排列 在第一上表面内的第二上表面以及在第二上表面周围的拐角部分；
通过使第一和第二上表面同时推动胶带的背面来向上地推动胶 带的第一步骤；和
在第一步骤之后，通过上推第二上表面高于第一上表面来进一步 向上地推动胶带的第二步骤。
根据本发明的另一个方面，提供了一种制造半导体器件的方法， 包括以下步骤
将胶带粘到其主表面上形成有集成电路的半导体晶片的背面，此后切割半导体晶片，由此将半导体晶片分成多个半导体芯片；和
在多个粘到胶带上的半导体芯片中，在成为剥离目标的半导体芯 片的上表面被夹头吸取和保持的状态下，对成为剥离目标的半导体芯 片下的胶带施加向上的负载和振动，由此从胶带上剥离半导体芯片， 其中对胶带施加负载和振动的步骤包括 准备第一推动器块、第二推动器块和振动装置的步骤，第一推动 器块具有第一上表面以及在第一上表面周围的拐角部分，第二推动器 块具有设置在第一上表面内的第二上表面以及在第二上表面周围的拐 角部分；
通过使第一和第二上表面同时上推胶带的背面来向上推动胶带 的第一步骤；和
在第一步骤之后或与第一步骤同时，通过振动第二推动器块将振 动施加到胶带的第二步骤；和
在第二步骤之后，通过上推第二上表面高于第一上表面，同时振 动第二推动器块来进一步向上推动胶带的第三步骤。
通过切割叠置到UV固化型胶带或非UV固化型胶带上的半导体 晶片而将其分成多个半导体芯片之后，在从胶带剥离各个半导体芯片 的时候，即使芯片非常薄，也可能剥离这些芯片而不产生破裂和碎片。


图l是按照本发明一个实施例的用于制造半导体器件的半导体芯 片的透视图2是半导体晶片的打磨步骤的侧视图3是将切割带叠置到半导体晶片上的步骤的侧视图4是半导体晶片的切割步骤的侧视图5是半导体晶片和切割带固定在晶片环上的状态的平面图，此 时推动平板设置在晶片环上面，膨胀环设置在晶片环下面；图6是半导体晶片和切割带固定在晶片环上的状态的剖面图，此 时推动平板设置在晶片环上面，膨胀环设置在晶片环下面；
图7是通过在晶片环与膨胀环之间加入切割带将张力应用到切割 带上的状态的剖面图8是芯片剥离设备的基本部分的剖面图，用于解释切割带与之 叠置的半导体芯片的剥离方法；
图9是芯片剥离设备的抽吸块的剖面图IO是抽吸块的上表面附近的放大的剖面图ll是抽吸块的上表面附近的放大的透视图12是抽吸块的上表面附近的放大的剖面图，用于说明半导体 芯片的剥离方法；
图13是抽吸块的上表面附近的放大的剖面图，用于说明半导体 芯片的剥离方法；
图14是抽吸块的上表面附近的放大的剖面图，用于说明半导体 芯片的剥离方法；
图15是抽吸块的上表面附近的放大的透视图，用于说明半导体 芯片的剥离方法；
图16是抽吸块的剖面图，用于说明半导体芯片的剥离方法；
图17是抽吸块的上表面附近的放大的剖面图，用于说明半导体 芯片的剥离方法；
图18是抽吸块的上表面附近的放大的透视图，用于说明半导体 芯片的剥离方法；
图19是抽吸块的剖面图，用于说明半导体芯片的剥离方法；
图20是抽吸块的上表面附近的放大的剖面图，用于说明半导体 芯片的剥离方法；
图21是抽吸块的上表面附近的放大的透视图，用于说明半导体 芯片的剥离方法；
图22是抽吸块的剖面图，用于说明半导体芯片的剥离方法；
图23是抽吸块的上表面附近的放大的剖面图，用于说明半导体芯片的剥离方法；
图24是印刷电路板的剖面图，显示了半导体芯片的球形键合步服.
图25是印刷电路板的剖面图，显示了半导体芯片的堆叠和引线 键合步骤；
图26是印刷电路板的剖面图，显示了半导体芯片的树脂密封步趿.
图27A至27C是抽吸块的上表面附近的剖面图，用于说明半导 体芯片剥离方法的另 一 个示例；
图28是抽吸块的上表面附近的放大的剖面图，用于说明该半导 体芯片的剥离方法；
图29是抽吸块的上表面附近的放大的剖面图，用于说明半导体 芯片剥离方法的另一个示例；
图30是抽吸块的上表面附近的放大的剖面图，用于说明半导体 芯片的剥离方法的另 一个示例；
图31是按照本发明领一个实施例的抽吸块的上表面附近的放大 剖面图32A至32C是抽吸块的上表面附近的透视图，说明使用图31 所示的抽吸块剥离半导体芯片的方法；
图33是本发明另一个实施例的抽吸块上表面附近的放大的剖面
图34A至34C是抽吸块的上表面附近的透视图，说明使用图33 所示的抽吸块剥离半导体芯片的方法；
图35是本发明另一个实施例的抽吸块上表面附近的放大的透视
图36是本发明另一个实施例的抽吸块上表面附近的放大的透视
图37是本发明另一个实施例的抽吸块上表面附近的放大的透视
图；图38A至38C是抽吸块的上表面附近的透视图，说明使用图37
所示的抽吸块剥离半导体芯片的方法；
图39是本发明另一个实施例的抽吸块的剖面图40是图39所示的抽吸块上表面附近的放大的透视图41是安装在图39所示的抽吸块上的振动块轮廓的侧视图42是抽吸块的上表面附近的放大的剖面图，用于说明半导体
芯片的剥离方法；
图43是抽吸块的上表面附近的放大的剖面图，用于说明半导体
芯片的剥离方法；
图44是抽吸块的上表面附近的放大的剖面图，用于说明半导体
芯片的剥离方法；
图45是抽吸块的上表面附近的放大的剖面图，用于说明半导体 芯片的剥离方法；
图46是抽吸块的上表面附近的放大的剖面图，用于说明半导体
芯片的剥离方法；
图47是抽吸块的上表面附近的放大的剖面图，用于说明半导体 芯片的剥离方法；以及
图48是抽吸块的上表面附近的放大的剖面图，用于说明半导体
芯片的剥离方法。
具体实施例方式
以下结合附图详细说明本发明的优选实施方式。在所有用于解释 实施例的附图中，相同的符号表示相同的部分，并且省略其重复的说 明。
(实施例1)
将此实施例用于在印刷电路板上安装芯片的半导体封装的制造。
结合图1至图25，按照步骤顺序说明半导体封装的制造方法。
首先，按照已知的制造工艺在如图l所示的由单晶硅构成的晶片 1A的主表面上形成集成电路，然后，在集成电路上进行电测试以便判断芯片形成区域1A'是有缺陷还是无缺陷的，集成电路分别形成在多 个芯片形成区域1A'上，该区域1A'由格状划片线定义。此实施例中使 用的芯片形成区域1A，具有纵向和横向长度相等的正方形平面外形。
接下来，如图2所示，在晶片1A的集成电路形成表面(图中的 下表面一侧)上叠置用于保护集成电路的背面打磨带3。在此状态下 使用研磨机打磨晶片1A的背面(图中上表面一侧)，此后，通过诸 如湿法刻蚀、干法抛光、等离子刻蚀的方法去除晶片1A背面上的由 打磨产生的损坏层，由此将晶片1A的厚度降到100微米或更小，例 如大约50微米到90微米。尽管上述的诸如湿法刻蚀、干法抛光、等 离子刻蚀等方法与使用研磨机打磨的打磨速度相比在晶片厚度的前进 方向上具有低的处理速度，但这些处理导致的晶片内部的损伤与使用 研磨机打磨相比是小的，同时能够去除使用研磨机打磨在晶片内部产 生的损伤层，因此产生晶片1A和芯片很少破裂的有益效果。
接下来，在去除背面打磨带3之后，如图3所示，将切割带4叠 置到晶片1A的背面(与形成集成电路的表面相反的表面)，并以这 样的状态将切割带4的周围部分固定到晶片环5。通过切割UV固化 型胶带形成切割带4，UV固化型胶带具有通过将压力敏感粘合剂应用 到由聚烯烃(PO)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二曱酸乙二醇酯(PET) 构成的圆形带底层表面得到的粘性。
接下来，如图4所示，使用已知的切割刀6切割晶片1A，将多 个芯片形成区域1A'分成正方形芯片1。由于必须在圓形的切割带4 上留下各个分开的芯片1，所以将切割带4切到在厚度方向上基本一 半的程度。此处，当使用UV固化型胶带作为切割带4时，在下面说 明的芯片l的剥离步骤之前，用紫外线照射切割带4，由此降低压力 敏感粘合剂的粘合度度。
接下来，如图5 (平面图)和图6 (剖面图)所示，推动平板7 设置在切割带4的上面，切割带4固定到晶片环5以及膨胀环8设置 在切割带4下面。然后，如图7所示，推动平板7被推到晶片环5的 上表面，同时，膨胀环8向上的推动切割带4背面的周围部分。由于这样的构造，切割带4在从中心部分到周围部分的方向上受到强大的 张力，所以切割带4被拉伸而没有松弛。
接下来，在此状态下，膨胀环8定位在如图8所示的芯片剥离设 备100的台101上并保持水平。在台101的中心，设置了抽吸块102， 抽吸块102使用图中未显示的驱动机构在水平方向以及垂直方向上是 可移动的。保持切割带4使其背面以相对方式对着抽吸块102的上表 面。
图9是抽吸块102的剖面图，图10是抽吸块102上表面附近的 放大的剖面图，图11是抽吸块102上表面附近的放大的透视图。
在抽吸块102上表面的周围部分形成共心形成地多个抽吸部分 103和多个槽104。当抽吸块102升起并且其上表面与切割带4的背面 接触时，图中未显示的抽吸机构降低了抽吸部分103和槽104内各自 的压力。此处，切割带4的背面被向下地抽吸并紧紧地粘到抽吸块102 的上表面。
此处，在切割带4的向下抽吸中，当上述槽104的宽度和深度很 大时，当设置在与成为剥离目标的芯片l临近的芯片l下面的切割带 4被吸到槽104时，可能在槽104的上区域中剥离临近的芯片1与该 芯片1下面的切割带4之间的界面。特别地，使用粘度相对较弱的压 力敏感粘合剂的切割带4容易产生这样的剥离。在成为从切割带4剥 离的目标的芯片l的剥离操作期间，有可能从切割带4移除临近的芯 片1，因此这种现象是不利的。因此，通过使上述的槽104的宽度和 深度尽可能小，有效避免临近芯片1下面的切割带4与抽吸块102的 上表面之间缝隙的形成，以避免出现这种现象。
在抽吸块102的中心部分，合并了向上推动切割带4的三个块 110a至110c。关于三个块110a至110c,在具有最大直径的第一块UOa 的内侧排列直径小于最大直径的第二块110b。此外，在第二块110b 的内侧排列具有最小直径的第三块110c。如稍后所说明，使用第一压 缩盘簧llla、第二压缩盘簧lllb和推动器112配置三个块110a至 110c，使其以联锁方式垂直移动，第一压缩盘簧llla设置在外部块110a与中间块110b之间，第二压缩盘簧lllbi殳置在中间块110b与 内部块110c之间并且其弹簧常数大于第一压缩盘簧llla的弹簧常数， 推动器112与内部块110c连接，由图中没有显示的驱动机构垂直地移 动。
在上述的三个块110a至110c中，作为具有最大直径的外部块 110a，最好使用直径稍小于(例如，大约0.5mm至3mm)成为剥离 目标的芯片的直径的块。例如，当芯片1具有正方形外形时，外部块 110a最好使其正方形外形稍小于芯片l的正方形外形。此外，如稍后 结合其它实施例所述，当芯片l具有矩形外形时，外部块110a最好使 其矩形外形稍小于芯片1的矩形外形。由于这样的配置，定义块110a 上表面的外围的拐角部分被稍稍定位在芯片l的外围内侧，因此可能 集中力量将芯片l和切割带4剥离到在剥离芯片l和切割带4时成为 起始点的位置(芯片l的最外围部分)。
此外，期望块110a的上表面具有平坦的表面或为具有大曲率半 径的表面，以确保与切割带4的接触面积。当块110a的上表面与切割 带4的接触面积很小时，大的弯曲应力聚集在从下面由块110a的上表 面支撑的芯片l的外围部分，因此芯片l的外围部分可能破裂。
排列在上述块110a内的中间块110b其直径小于块110a的直径 大约1 mm至3 mm。此外排列在块110b内的块110c具有最小的直径， 其直径比中间块110b的直径还小约1 mm至3 mm。在此实施例中， 考虑到容易形成这些块，中间块110b和内部块110c的各自形状具有 圆形的外形。然而，这些块110b、 110c还可以与外部块110a相同的 方式具有同样的四边柱型外形或类似于四边柱型的外形。在最初状态 下(块110a至110c的非操作状态)，三个块110a至110c的各自上 表面的高度彼此相等，并且还等于抽吸块102上表面的外围部分的高 度。
如图10中以放大的方式所示，在抽吸块102的外围部分与外部 块110a之间以及在三个块110a至110c之间形成缝隙S。通过图中未 显示的抽吸机构降低了这些缝隙(S)内的压力，因此当切割带4的背面与抽吸块102的上表面接触时，切割带4被向下抽吸并与块110a 至110c的上表面接触。
为了使用具有上述抽吸块102的芯片剥离设备100从切割带4剥 离芯片l，首先如图12所示，抽吸块102的中心部分(块110a至110c) 移动到一个成为剥离目标的芯片l(位于图中心部分的芯片l)的正下 方位置，同时抽吸式夹头105移动到芯片1上面的位置。在抽吸式夹 头105的底表面的中心部分形成使其内部排空的抽吸开口 106，因此 抽吸式夹头105能够选择的抽吸和夹持成为剥离目标的唯一芯片1， 其中抽吸式夹头105支撑在图中未显示的移动机构上。
接下来，如图13所示，升起抽吸块102以使其上表面与切割带4 的背面接触，同时降低了上述抽吸部分103、槽104和缝隙(S)内的 压力。因此，与成为剥离目标的芯片1接触的切割带4与块110a至 110c的上表面紧密接触。此外，与邻接该芯片l的另一个芯片l接触 的切割带4与抽吸块102上表面的周围部分紧密接触。此处，在此时 间点，通过稍稍上推抽吸块102 (例如，大约400微米)，可能对切 割带4施加进一步的张力，因此可能使抽吸块102与切割带4以更可 靠的方式彼此更紧密接触，其中该张力是依靠上述的推动平板7和膨 胀环8在水平方向上施加的。
此外，在抽吸块102上升的同时，抽吸式夹头105下降，以使抽 吸式夹头105底表面与成为剥离目标的芯片l的上表面接触，由此芯 片l被抽吸式夹头105抽吸，同时芯片l被抽吸式夹头105稍稍向下 推动。以此方式，通过在使用抽吸块102抽吸切割带4时使用抽吸式 夹头105向上地抽吸芯片1，可能由于上推块110a至110c方便了切 割带4与芯片1的剥离。
接下来，如图14所示，同时向上推动三个块110a至110c,以将 向上方向的负载应用到切割带4的背面，由此上推芯片l和切割带4。 此外，在此时间点，芯片l的背面依靠切割带4支撑在块110a至110c 的上表面(接触表面)，因此能够降低施加到芯片l的弯曲应力。同 时，通过在芯片1的外围内排列块110a上表面的外围(拐角部分)，可能将剥离应力聚集到成为芯片1和切割带4的剥离起始点的界面， 因此可能有效地从切割带4剥离芯片1的外围部分。此处，通过抽吸 与成为向下剥离目标的芯片l临近的另一个芯片l下面的切割带4， 由此使切割带4与抽吸块102上表面的外围部分紧密接触，可能提高 芯片1周围部分中切割带4的剥离。图15是抽吸块102上表面附近的 放大的透视图(图中省略了芯片l和切割带4的示例)。
尽管上述块110a至110c的上推量(动程)例如大约是0.7 mm， 但最好适应芯片1的尺寸增加或减少上推量。也就是，当芯片l是大 尺寸时，芯片1与切割带4的接触面积较大，因此它们之间的粘合强 度也大，因此必须增加上推量。另一方面，当芯片l是小尺寸时，芯 片1与切割带4的接触面积较小，因此它们之间的粘接强度也小，因 此即使当减小上推量时它们彼此也很容易剥离。此处，应用到切割带 4的压力敏感粘合剂的粘度不同，其取决于粘合剂的制造商和类型。 因此，即使当芯片1的尺寸相等时，当切割带4使用高粘度的压力敏 感粘合剂时，必须增加上推量。
此外，在通过向上推动块110a到110c将负载应用到芯片l的背 面时，在芯片l的最外围部分中，最好使垂直于芯片外围方向上的弯 曲应力小于平行于芯片外围方向上的弯曲应力。在芯片l的最外围部 分上保留了使用上述切割刀6切割晶片1A时产生的破裂。因此，当 沿着垂直于芯片l外围的方向对芯片1的最外围部分施加强的弯曲应 力时，同时向上推动块110a至110c，出现破裂生长和芯片1破裂的 可能性。在此实施例中，使用上表面略小于芯片l尺寸的块110a，将 同样的负载施加到比芯片l最外围部分稍靠内的芯片l的部分，因此 在消除上述缺陷的同时可能从切割带4均匀地剥离芯片1的整个外围 部分。
如图16所示，为同时向上推动三个块110a至110c,向上推动推 动器112，以上推连接到推动器112的内部块110c。因此，由于设置 在内部块110c与中间块110b之间的压缩盘簧lllb的弹簧力导致中间 块110b被上推。此外，由于压缩盘簧llla的弹簧力导致外部块110a被上推，压缩盘簧llla设置在外部块110a与中间块110b之间。因此， 三个块110a至110c被同时上推。然后，外部块110a的一部分(图中 箭头所示的表面)与抽吸块102的周围部分接触，由此停止了块110a 至110c的升高。此处，成为剥离目标的芯片1的大部分区域支撑在三 个块110a至110c的上表面，因此在块110a上表面的外围(拐角部分) 的外侧区域中有效进行了芯片1与切割带4之间界面处的剥离。
在同时向上推动三个块110a至110c中，推动器112使用足够弱 的力上推块110c，以防止具有弱弹簧力的压缩盘簧lll的收缩。由于 这样的构造，在外部块110a的一部分与抽吸块102的外围部分接触之 后，不存在进一步向上推动中间块110b和内部块110c的可能性。
此外，压缩盘簧llla必须具有压缩盘簧llla能够至少逆着切割 带4的张力升起块110a的弹簧力。在压缩盘簧llla的弹簧力小于切 割带4张力的情况下，即使当推动器112被上推时，也不能升起外部 块110a，因此难于使用外部块110a的上表面支撑芯片1。在此情况下， 由于在芯片l与切割带4的剥离起始点可能集中足够的应力，所以出 现引起缺陷的可能性，这些缺陷包括例如剥离速度降低或由于对芯片 l施加了非常大的弯曲应力导致在芯片1中出现破裂。
接下来，如图17所示，通过同时推动中间块110b和内部块110c 上推切割带4。由于这样的构造，支撑芯片1的块110b上表面的外围 (拐角部分)的位置与芯片l被支撑在块110a上的状态相比，被更加 向内移动，因此芯片1与切割带4的剥离在从块110b上表面的外围以 外的区域到芯片1中心的方向上进行。图18是在此时间点的抽吸块 102上表面附近的放大的透视图(省略了芯片l和切割带4的示例)。
为同时向上推动两个块110b、 110c，如图19所示，通过上推推 动器112，进一步上推了与推动器112连接的块110c。此处，由于压 缩盘簧lllb的弹簧力上推了中间块110b,所以同时上推了两个块 110b、 110c。然后，在此时间点中间块110b的一部分(图中箭头所示 表面)与外部块110a接触，停止了块110b、 110c的升起。此外，将 推动器112上推块110c的力设置为能够收缩压缩盘簧llla但不能收缩压缩盘簧lllb的值，压缩盘簧llla具有弱的弹簧力，压缩盘簧lllb 具有强的弹簧力。因此，在中间块110b的一部分与外部块110a接触 之后，不存在不能进一步上推内部块110c的可能性。在向上推动两个块110b、 110c中，为了方便芯片1与切割带4 的剥离，通过减小块110a至110c的缝隙(S)内的压力，向下地抽吸 与芯片l接触的切割带4。此外，降低槽104内的压力以使与抽吸块 102上表面的外围部分接触的切割带4与抽吸块102的上表面紧密接 触(图17)。接下来，如图20所示，进一步向上推动内部块110c以上推切割 带4的背面，并用块110c的上表面支撑芯片1的背面。图21是在此 时间点的抽吸块102上表面附近的放大的透视图(图中省略了芯片1 和切割带4的示例)。为向上推动内部块110c，如图22所示，使用 足够收缩压缩盘簧lllb的力上推块110c。因此，芯片1与切割带4 的剥离在与切割带4接触的块110c上表面的外围(拐角部分)之外的 区域中进行。随后，如图23所示，向下推动块110c，同时向上推动抽吸式夹 头105,由此完成从切割带4剥离芯片1的操作。当向上推动块110c时，将块110c上表面的面积减小到仅使用抽 吸式夹头105的吸力就能从切割带4剥离芯片1的程度是必要的。当 块110c上表面的面积是大的时，芯片1与切割带4之间的接触面积变 大，因此两部分的粘接增强，因此不可能仅使用抽吸式夹头105抽吸 芯片1的力从切割带4剥离芯片1。另一方面，在块110c上表面的面积减少的情况下，当块110c上 推切割带4的背面时，将强的负载以集中的方式被应用到芯片l的狭 窄区域(中心部分)，因此在极端情况下芯片l可能破裂。因此，在 上推块110c中，最好降低上推速度、缩短块110c上表面与切割带4 的接触时间或减小(例如，大约0.2mm至0.4mm)块110c的上推量 (动程)，以防止强的负栽被应用到芯片l的狭窄区域。此外，作为用于增加抽吸式夹头105的吸力的方法，延援抽吸式夹头105的上推速度是有效的。当在芯片1的一部分与切割带4紧密 接触的状态下快速上推抽吸式夹头105时，抽吸式夹头105的底表面 与芯片l的上表面之间产生缝隙，因此降低了抽吸式夹头105内的真 空度，由此降低了抽吸芯片1的力。另一方面，当延緩了抽吸式夹头 105的上推速度时，从切割带4剥离芯片l的必要时间被延长。因此， 最好将抽吸式夹头105的上推速度设置成可变的，以便在启动上推操 作的时候延緩上推速度，确保当芯片l与切割带4的接触面积下降到 一定水平时增加足够的吸力和上推速度以防止剥离时间的延迟。此外， 设置抽吸式夹头105的底表面面积大于块110c上表面的面积，对于增 加抽吸式夹头105的吸力也是有效的方法。以此方式，通过增加抽吸式夹头105的吸力，即使当芯片l与切 割带4之间的接触面积相对较大时，通过仅使用抽吸式夹头105的吸 力也可能从切割带4剥离芯片1，因此能够缩短剥离时间，同时能够 避免当块110c上表面的面积变小时产生的上述缺陷。此外，当在抽吸式夹头105向下推动芯片1的状态下向下推动块 110c时，抽吸式夹头105也向下移动，因此存在芯片l与块110c接 触并破裂的可能性。因此，在向下推动块110c时，最好在上述向下推 动操作之前或在块110c的位置被固定之前立即上推抽吸式夹头105， 以避免抽吸式夹头105的向下移动。将从切割带4剥离的芯片l输送到下一步骤(球形键合步骤)， 此时芯片l被抽吸式夹头105吸引并夹持。此外，当已经把芯片l输 送到下一步骤的抽吸式夹头105返回芯片剥离设备100时，按照如图 12至23所示的步骤从切割带4剥离下一个芯片1。此后，按照相似的 步骤从切割带4一个接一个的剥离芯片1。如图24所示，依靠粘合剂IO等将输送到球形键合步骤的芯片1 安装在印刷电路板11上，并依靠金(Au )线12实现与印刷电路板11 的电极13的电连接。接下来，如图25所示，依靠粘合剂IO等将第二芯片14堆叠在 已经安装在印刷电路板ll上的芯片l上，并通过金(Au)线15实现与印刷电路板ll的电极16的电连接。第二芯片14是硅芯片，其上的 集成电路与芯片l上的集成电路不同。第二芯片14是使用上述方法从 切割带4剥离下来的，然后被输送到球形键合步骤并堆叠在芯片1上。此后，将印刷电路板ll输送到如图26所示的注模步骤，芯片1、 14被注模树脂17密封，由此完成堆叠封装18。此处，在此实施例中，已经关于将成为剥离目标的芯片l制成稍 大于外部块110a的情况做出了说明。然而，如图27A所示，例如， 当成为剥离目标的芯片1小于外部块110a并且大于中间块110b时， 如图27B所示，首先上推中间块110b以便从切割带4剥离芯片1的 外围部分，然后，如图27C所示，上推内部块110c以便从切割带4 移除芯片1的中心部分。在此情况下，例如在抽吸块102与外部块110a 之间插入隔离物，以防止当上推推动器112时外部块110a被升起。此处，在此实施例中，已经关于使用三个块(110a至110c)剥 离芯片的方法做出了说明，块的数量不限于三个，当成为剥离目标的 芯片1的尺寸是大的时也可以使用四个或更多块。此外，当成为剥离 目标的芯片l尺寸很小时，可以使用两个块。 (实施例2)上述的实施例中采用了一种方法，首先同时向上推动三个块U0a 至110c，然后进一步向上推中间块110b和内部块110c，最后再一次 向上推动内部块110c以剥离切割带4和芯片1。相反，在此实施例中，如图28所示，首先同时向上推动三个块 110a至110c，以便均匀地从切割带4剥离芯片l的整个外围部分，然 后，如图29所示，降低外部块110a，在向着芯片1中心的方向上进 行芯片1与切割带4的剥离。然后，作为最后的步骤，如图30所示， 降低中间块110b，在向着芯片1中心的方向上进一步进行芯片1与 切割带4的剥离，以便从切割带4完全剥离芯片1。尽管与上述实施例1相比，上述的方法能够减少块110a至110c 的上推量(动程)，但是降低了中间块110b和内部块110c施加到切 割带4的张力。因此，例如，在芯片1的尺寸较大的情况下或者在应用到切割带4的压力敏感粘合剂的粘度很强的情况下，当芯片l和切 割带4的粘度与吸力相比相对较大时，剥离芯片l变得困难，吸力可 以是使用抽吸块102向下吸引切割带4的力，或者是使用抽吸式夹头 105向上吸引芯片1的力。此外，上述的方法需要在多个系统中垂直移动三个块110a至 110c的驱动机构，所以抽吸块102的结构变得复杂。 (实施例3)在上述的实施例1中，已经关于成为剥离目标的芯片1具有正方 形外形的情况做出了说明。但是，为了剥离纵向和横向长度彼此不同 的矩形芯片1，例如，如图31所示，使用尺寸彼此不同的三个矩形块 210a至210c。由于这样的构造，通过在芯片l与切割带4的剥离起始 点聚集应力，同时减小施加到芯片1上的弯曲应力，可能有效地进行 剥离。此处，作为具有最大直径的外部块210a，最好使用直径稍小于 成为剥离目标的芯片l的直径的块，由此防止强的负载被应用到芯片 1的最外部分。为使用矩形块210a至210c剥离芯片1，首先如图32A所示，同 时向上推动三个块210a至210c。接下来，如图32B所示，进一步向 上推动中间块210b和内部块210c。最后，如图32C所示，进一步向 上推动内部块210c。或者，如实施例2所述，可能釆用一种方法，其 中同时向上推动三个块210a至210e,此后降低外部块210a以及降低 中间块210b。图33显示了通过平行排列五个矩形块构成块310a至310c的示 例，其中一个中心块构成内部块310c，两个排列在内部块310c两侧 的块构成中间块310b，两个最外侧块构成外部块310a。为使用这些块310a至310c剥离芯片1，首先如图34A所示，同 时向上推动五个块310a至310c，此后如图34B所示，进一步向上推 动两个中间块310b和一个内部块310c，最后如图34C所示，进一步 向上推动一个内部块310c。或者，如实施例2中的情况，同时向上推 动块310a至310c，此后向下推动外部块310a，接下来可以降低中间块310b。在此实施例中，由于块310a至310c长边的长度相等，所以不能 在整个芯片上应用相同的负载，特别地，存在内部块310c将大的负载 应用到芯片1的短边外围部分的可能性，因此当芯片1的尺寸是大的 时，或当应用到切割带4的压力敏感粘合剂的粘度很强时，芯片l很 容易破裂，所以需要注意。此外，例如由于内部块310c的面积与图 31所示的示例相比变大，所以期望通过在块310c上表面的外围(拐 角部分)形成圆角降低面积，方便从切割带4剥离芯片1。作为用于减小内部块310c面积的方法，可能采用例如图35所示 的在块310c的中心部分提供凹口槽311的方法，或者采用如图36所 示的将块310c的中心部分宽度设置的比两端部分宽度窄的方法。图37给出了在外部块410a内排列三个矩形块并且沿着矩形芯片 1的长边方向排列三个矩形块的示例，其中一个中心块构成内部块 410c，在内部块410c两侧的两个块分别构成中间块410b。为使用这些块410a至410c剥离芯片1,首先如图38A所示，同 时向上推动四个块410a至410c，此后如图38B所示，进一步向上推 动两个中间块410b和一个内部块410c，最后如图38C所示，进一步 向上推动一个内部块410c。或者，如实施例2中的情况，同时向上推 动四个块410a至410c,此后向下推动外部块410a，接下来降低两个 中间块410b。在此实施例中，芯片1的大部分在如图38A所示的步骤和如图 38B所示的步骤中被剥离，在如图38C所示的步骤中剥离了芯片l的 防止破裂的小面积区域。通过允许中间块410b和内部块410c具有同 样的上表面面积，方《更了块410b和块410c的加工。 (实施例4)图39是本实施例中使用的抽吸块502的剖面图，图40是抽吸块 502上表面附近的放大的透视图。块501a排列在抽吸块502的中心部分，直径小于块510a的振动 块510b排列在块510a的内部。在抽吸块502上表面的周围部分提供共心形成的多个抽吸部分 503和多个槽504。以与实施例1的抽吸块102相同的方式，当抽吸块 502升起并且其上表面与切割带4的背面接触时，图中未显示的抽吸 机构降低了抽吸部分503和槽504内各自的压力。此处，切割带4的 背面被向下地抽吸并紧紧地粘到抽吸块502的上表面。外部块510a具有与外部块110a基本相同的结构和功能，外部块 110a在合并成上述实施例的抽吸块102的三个块110a至110c中具有 最大的直径。尽管块510a的尺寸最好稍小于(例如，大约0.5mm至 3 mm)成为剥离目标的芯片1的尺寸，但块510a的尺寸可以小于芯 片l的尺寸3mm或更多，或者相反可以大于芯片1的尺寸。此外， 当芯片1具有正方形外形时，块510a上表面的外形最好形成正方形外 形，当芯片l具有矩形外形时，块510a上表面的外形最好形成矩形外 形。图41是排列在上述块510a内的振动块510b轮廓的侧视图。振 动块510b由圆柱形振动器512和固定到振动器512 —端的共振部分 513构成。共振部分513是使压电元件514生成的垂直震动共振的部 分并且放大振动，压电元件514合并在共振部分513中，振动器512 使其远端部分与切割带4的下表面接触，以便将垂直方向(垂直于切 割带4下表面的方向)的振动施加到切割带4。振动器512优选的振动频率在1 kHz到100 kHz的范围内，振动 器512优选的振幅是1微米到50微米。尽管小于lkHz的频率也可以 剥离芯片1,但剥离必须花费大量的时间，因此使用这样的频率是不 实际的。以相同的方式，尽管小于1微米的振幅也可以剥离芯片1， 但剥离必须花费大量的时间。另一方面，当频率超过100kHz时，包 括由于振动能量等导致增加切割带4的热值的副作用变得明显。此外， 当振幅超过50微米时，当芯片1非常薄时会出现破裂并且集成电路受 损。在此实施例中，振动器512的振动频率被设置成60kHz，振动器 512的振幅被设置为20孩史米。以此方式，两个块(块510a、振动块510b)合并在本实施例的抽吸块502中。此外，排列在块510a内侧的振动块510b用于将垂直 方向上的振动施加到切割带4上。
向上推动块510a和振动块510b的机构基本上等于结合上述实施 例l说明的机构。也就是说，为同时向上推动块510a和振动块510b， 如图42所示，使用连接到振动块510b的驱动机构(图中未显示)向 上推动振动块510b。因此，由于压缩盘簧511的弹簧力使块510a也 被上推，压缩盘簧511设置在固定到振动块510b的制动器515与块 510a之间。此外，当块510a的一部分(图中箭头所示的部分)与抽 吸块502的外围部分接触时，停止了块510a和振动块510b的上升。
随后，如图43所示，当使用足够收缩压缩盘簧511的力进一步 上推振动块510b时，振动块510b的上表面被推到块510a上表面的 上面。然后，当制动器515的上端部分(图中箭头所示部分)与抽吸 块502的周围部分接触时，停止了振动块510b的上升。
接下来，结合图44至图48说明使用上述抽吸块502从切割带4 剥离芯片1的方法。此处，成为剥离目标的芯片l是具有正方形外形 的芯片1，其外形与上述实施例1中所用芯片的外形相同。此外，切 割带4是UV固化型胶带，其与上述实施例1中所用的胶带相同。以 与上述实施例1的块110a相同的方式，作为块510a,使用直径稍小 于(例如，大约0.5mm至3mm)成为剥离目标的芯片1的块。
首先，如图44所迷，抽吸块502的中心部分(块510a和振动块 510b)移动到一个成为剥离目标的芯片1 (位于图中心部分的芯片1) 的正下方位置，同时抽吸式夹头105移动到芯片l上面的位置。此处， 调整块510a和振动块510b使其各自的上表面的高度相等。此外，在 此时间点，振动块510b没有振动。
接下来，如图45所示，升起抽吸块502以使其上表面与切割带4 的背面接触，同时降低了抽吸部分503、槽504和缝隙(S)内的压力。 因此，与成为剥离目标的芯片1接触的切割带4与块510a和振动块 510b各自的上表面紧密接触。
接下来，如图46所示，通过同时向上推动块510a和振动块510b将向上方向的负载应用到切割带4的背面，由此上推芯片l和切割带 4。此外，与这样的操作一起，振动该振动块510b以便将垂直方向上 的振动施加到切割带4。
如上所述，通过使振动块510b与切割带4的下表面接触将垂直 方向上的振动施加到切割带4，振动被传输到构成芯片1与切割带4 剥离起点的芯片1的外围部分。因此，在块510a上表面的外围(拐角 部分)外侧的区域中快速地进行芯片与切割带4的剥离。
此处，在如图46所示的步骤中，在同时向上推动块510a和振动 块510b的操作期间，使用振动块510b可以施加振动。在块510a和 振动块510b的上表面高度相等的状态下，当振动块510b在垂直方向 上振动时，振动块510b的上表面比块510a的上表面高最大振动的1/2 振幅(10微米)。因此，在振动块510b的上表面比块510a的上表面 开始高1/2振幅或更多的状态下，当块510a和振动块510b上升并且 振动块510b在垂直方向上振动时，依靠切割带4有效地将振动能量传 输到芯片1。此外，通过预先设置振动块510b的上表面高于块510a 的上表面在0至1/2振幅范围内，能够精细地调整传输到切割带4的 振动能量。
接下来，如图47所示，在振动该振动块510b的同时进一步向上 推动振动块510b,由此上推切割带4的背面。因此，进一步进行了芯 片l与切割带4的剥离，芯片l与切割带4之间的接触区域仅由芯片 1中部的狭窄区域构成，因此仅使用抽吸式夹头105的吸力就可从切 割带4剥离芯片1。
接下来，如图48所示，通过停止振动块510b的振动，并通过向 下推动振动块510b,同时向上推动吸引芯片1的抽吸式夹头105，完 成了从切割带4剥离芯片1的操作。
以此方式，通过在从切割带4剥离芯片l时在垂直芯片l与切割 带4之间的粘合剂界面方向上施加振动到，能够增强剥离，因此与仅 上推上述实施例1所述的块110a至110c来从切割带4剥离芯片1的 方法相比，能够快速地执行剥离芯片1的操作。此外，与上述实施例1中同样，通过同时向上推动三个块110a 至110c,将向上方向上的负载施加到切割带4的背面的情况中，从芯 片l最外围部分向内部，芯片l与切割带4的有限剥离量最大约为0.7 mm (当使用UV固化型胶带时)。相反，在本实施例的情况下，在 通过同时向上推动块510a和振动块510b将向上方向上的负载施加到 切割带4的背面的同时，当垂直方向上的振动被施加到切割带4时， 从芯片l最外围部分向内部，芯片l与切割带4的剥离量最大增加约 2 mm至3 mm。
以此方式，与上述实施例1的情况中通过仅上推块110a至110c 从切割带4剥离芯片1的方法相比，按照本实施例能够减少块的数量， 因此能够减少抽吸块部分的数量。
此外，按照此实施例，由于增加了通过一次推动步骤获得的芯片 l与切割带4的剥离量，所以即使当芯片l的尺寸和外形改变时，也 能够降低块510a和振动块510b的交换频率。也就是说，当芯片l的 尺寸和外形改变时由于能够降低交换块的时间和努力，所以能够提高 抽吸块的多功能性。
此外，在本实施例的情况中，通过釆用将振动施加到芯片l与切 割带4之间的粘合剂界面来加速芯片l的剥离的方法，与上述实施例 1相比能够减少外部块的推动量(动程)。因此，当上推外部块时， 升高了在与成为剥离目标的芯片1临近的芯片1下面的切割带4，因 此能够抑止芯片l破裂的缺陷。
尽管基于上述的实施例具体地说明了发明人所做出的发明，但不 必说，本发明并不限于上述的实施例，在不脱离本发明要旨的情况下 可以实施各种修改。
尽管在上述实施例1至4中关于切割带是UV固化型胶带的情况 做出了说明，但结合实施例1至3说明的上推方法也适用于切割带是 非UV固化型胶带的情况。
此外，如图24所示，依靠粘合剂10将从切割带4剥离的芯片1 安装到印刷电路板ll上，也可能采用一种方法，其中预先将称作管芯
25固定膜的粘合剂附着带叠置在芯片l的背面，并通过加热管芯固定膜 将芯片1粘到印刷电路板11上。
在此情况下，管芯固定膜被叠置到晶片的背面，在切割带叠置到 管芯固定膜的状态下执行切割，此后，将具有管芯固定膜的芯片从切
割带上剥离下来。结合实施例l至3所述的上推方法也适用于从切割
带剥离具有管芯固定膜的芯片的情况。
另一方面，当切割带是非UV固化型胶带时，当振动被应用到通 过上推块从带上剥离的芯片时，芯片和带彼此再一次粘在一起，因此 使用振动提高剥离速度不能明显达到预期的有益效果。因此，当使用 采用了结合实施例4说明的上推/振动組合方法的抽吸块从非UV固化 型胶带剥离芯片时，仅通过上推两个块(块510a、振动块510b)而不 用振动块(510b)的振动就足够剥离芯片。
此外，如芯片具有管芯固定膜的情况一样，当具有低弹性模量的 粘性膜叠置到芯片背面时，当振动被应用到粘性膜时， 一部分振动能 量转化成热能，所以粘性膜的温度升高，因此粘性膜进一步降低弹性， 并变成高粘性，由此切割带和膜的剥离变得困难。
l因此，当使用采用了结合上述实施例4说明的上推/振动组合方法 的抽吸块从切割带剥离具有管芯固定膜的芯片时，仅通过上推块(或 上推块与弱振动的组合)就足够剥离膜和切割带，以及在膜与切割带 之间的接触面积变小时应用强振动以方便剥离。特别地，当成为剥离 目标的芯片的尺寸是小的时，由此膜与切割带之间的接触面积也是小 的，振动能量转化成热能，并在粘合剂的温度升高之前完成剥离，因 此采用实施例4的上推/振动组合方法的抽吸块与采用单独的上推方法 的抽吸块相比，能够在较短的周期内执行剥离。
尽管在上述实施例中说明了本发明用于厚度为几十微米的薄芯 片的情况，但本发明也适用于厚度为100微米或更多的芯片。
当紫外线的照射可能导致其出现问题的芯片，例如闪存，被用作 芯片l时，在剥离步骤之前最好特别使用非UV固化型胶带，以取消 紫外线照射步骤。此外，关于采用闪存的半导体器件，由于要求大容量的闪存，所以可能存在以堆叠方式安装芯片的情况。为实现减小此 情况下所需的芯片l的厚度，可使用本发明，并且本发明对于衰减剥 离步骤期间施加到芯片1上的弯曲应力是非常必要的。
本发明是一种有效地用于半导体制造步骤中的剥离步骤的技术， 在通过切割将叠置到胶带上的半导体晶片分成多个半导体芯片之后， 该步骤从胶带剥离各个半导体芯片。
权利要求
1.一种制造半导体器件的方法，包括以下步骤将胶带粘到其主表面上形成有集成电路的半导体晶片的背面，此后切割半导体晶片，由此将半导体晶片分成多个半导体芯片；和在多个粘到胶带上的半导体芯片中，在成为剥离目标的半导体芯片的上表面被夹头吸取和保持的状态下，对成为剥离目标的半导体芯片下的胶带施加向上的负载和振动，由此从胶带上剥离半导体芯片，其中对胶带施加负载和振动的步骤包括准备第一推动器块、第二推动器块和振动装置的步骤，第一推动器块具有第一上表面以及在第一上表面周围的拐角部分，第二推动器块具有设置在第一上表面内的第二上表面以及在第二上表面周围的拐角部分；通过使第一和第二上表面同时上推胶带的背面来向上推动胶带的第一步骤；和在第一步骤之后或与第一步骤同时，通过振动第二推动器块将振动施加到胶带的第二步骤；和在第二步骤之后，通过上推第二上表面高于第一上表面，同时振动第二推动器块来进一步向上推动胶带的第三步骤。
2. 如权利要求1的制造半导体器件的方法，其中振动是在垂直 于胶带表面方向上的纵向振动。
3. 如权利要求1的制造半导体器件的方法，其中振动频率是1 kHz到100 kHz,振幅是1微米到50微米。
4. 如权利要求2的制造半导体器件的方法，其中在第一步骤中， 第二上表面的高度比第一上表面的高度高出纵向振动幅度的1/2或更 多。
5. 如权利要求1的制造半导体器件的方法，其中胶带由带底层 和涂敷到带底层的一个表面上的压力敏感粘合剂构成。
6. 如权利要求1的制造半导体器件的方法，其中半导体芯片的 厚度是100微米或更小。
7. 如权利要求1的制造半导体器件的方法，其中第一和第二推 动器块之间限定了缝隙，并且在将负载施加到胶带时通过降低缝隙内 的压力来向下吸引在半导体芯片背面上形成的胶带。
全文摘要
本发明公开了一种制造半导体器件的方法，其中快速地剥离叠置到非紫外线固化型胶带上的非常薄的芯片而不会出现破裂和碎片。在抽吸块的中心部分，合并了向上推动切割带的三个块，抽吸块用于剥离叠置到切割带上的芯片。关于这些块，在具有最大直径的第一块内排列了直径小于第一块直径的第二块。此外，在第二块内部排列了具有最小直径的第三块。为了通过使用块推动切割带的背面剥离芯片，首先，同时向上推动三个块，然后，进一步向上推动中间块和内部块，最后，进一步向上推动内部块。
文档编号H01L21/00GK101320678SQ20081013573
公开日2008年12月10日 申请日期2004年9月17日 优先权日2003年9月17日
发明者浩 牧, 须贺秀幸 申请人:株式会社瑞萨科技