吸附组件、键合片拆解装置与方法，和半导体封装系统与流程

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种吸附组件、键合片拆解装置与方法，以及半导体封装系统。

背景技术：

解键合工艺，是半导体封装工艺中重要的一环，随着晶圆级封装技术(wsp)的发展，表面具有三维封装结构(植入锡球)的键合片经拆解后，直接可以进入后续划片工艺，相比与减薄后再植入锡球，前者在封装工艺中更具优势。

常规的解键合工艺方式中，可以采用热滑移拆解工艺，其中，可以利用吸盘吸附键合片表面，通过吸盘的移动拆解键合片，然而，由于植入锡球的键合片表面凹凸不平(锡球高度80um左右)，会在吸盘与键合片间产生较多空隙，从而导致吸盘的吸附效果失效或降低。

技术实现要素：

本发明提供了一种吸附组件、键合片拆解装置与方法，和半导体封装系统，以解决吸盘的吸附效果失效或降低的技术问题。

根据本发明的第一方面提供了一种吸附组件，用于吸附表面具有突起的平板结构，包括：第一吸盘、柔性垫及真空供应单元；所述柔性垫设有通孔；所述柔性垫设于所述第一吸盘和所述平板结构上具有突起的表面之间，所述真空供应单元为所述第一吸盘提供真空，用于透过所述通孔吸附所述平板结构。

可选的，所述柔性垫的用于连接所述平板结构的表面上开设可容置所述突起的凹槽，所述柔性垫的边缘与所述平板结构的边缘平整区域匹配接触。

可选的，所述凹槽为圆形凹槽。

可选的，所述柔性垫为硅胶材质。

根据本发明的第二方面，提供了一种键合片拆解装置，所述键合片包括器件晶圆和承载晶圆，所述器件晶圆上具有三维结构，所述键合片拆解装置包括第一方面及其可选方案提供的吸附组件，所述柔性垫置于所述器件晶圆上具有三维结构的表面和所述第一吸盘之间。

可选的，所述第一吸盘内设有冷却通道，所述冷却通道内通入冷却介质。

可选的，所述的装置，还包括：隔热板，所述吸盘设置于所述隔热板上。

可选的，所述的装置，还包括上吸盘组件和驱动组件，所述上吸盘组件包括第二吸盘，所述第二吸盘吸附所述承载晶圆，所述驱动组件驱动所述上吸盘组件和所述吸附组件相对运动，使得所述器件晶圆和承载晶圆被分离。

根据本发明的第三方面，提供了一种半导体封装系统，包括第二方面及其可选方案提供的装置。

根据本发明第四方面，提供了一种键合片拆解方法，用于第三方面可选方案提供的装置对所述键合片进行拆解，包括：

将所述柔性垫置于所述器件晶圆上具有三维结构的表面和所述第一吸盘之间，开启真空，所述第一吸盘透过所述通孔沿第一方向吸附所述器件晶圆；

控制所述上吸盘组件沿所述第一方向真空吸附所述承载晶圆上与所述三维结构相对的一面；

驱动所述上吸盘组件或/和所述吸附组件沿第二方向移动，以使得所述键合片拆解，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直。

本发明提供的吸附组件、键合片拆解装置与方法，和半导体封装系统，通过对吸附组件的使用，以及吸附组件中，采用了柔性垫，避免或减少了表面凹凸不平而带来的空隙，提高了吸附效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一吸附组件的结构示意图；

图2是本发明一键合片的结构示意图；

图3是本发明一键合片拆解装置的结构示意图；

图4是本发明一第一吸盘的结构示意图；

图5是本发明一柔性垫的结构示意图一；

图6是本发明一柔性垫的结构示意图二；

图7是本发明一柔性垫的结构示意图三；

图8是本发明一键合片拆解方法的流程示意图；

图9a至图9d是本发明一键合片拆解方法的各步骤的示意图。

图中：

1-第二吸盘；

2-键合片；

21-承载晶圆；

22-键合胶；

23-器件晶圆；

24-锡球；

3-柔性垫；

31-通孔；

32-凹槽；

4-第一吸盘；

41-真空通道；

42-冷却通道；

43-隔热板；

44-进口；

45-出口；

46-真空口；

5-平板结构；

6-真空供应单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1是本发明一吸附组件的结构示意图。

请参考图1，所述的吸附组件，用于吸附表面具有突起的平板结构5，包括：第一吸盘2、柔性垫3及真空供应单元6；所述柔性垫3设有通孔31；所述柔性垫3设于所述第一吸盘2和所述平板结构5上具有突起的表面之间，以图1为例，即平板结构5的下表面；所述真空供应单元6为所述第一吸盘2提供真空，用于透过所述通孔31吸附所述平板结构5。吸附组件中，采用了柔性垫，避免或减少了表面凹凸不平而带来的空隙，提高了吸附效果。同时，由于柔性垫设有通孔，保障了吸附功能的实现。

其中，所述柔性垫可以为硅胶材质，或者其他具有柔性，从而能够为能够随凹凸不平表面而发生一定量形变的任意材质。第一吸盘4，可以理解为任意可将真空供应单元6的真空作用应用于平板结构5与柔性垫3，以实现吸附的结构，具体可以为形成有真空通道的结构。

该实施方式中，由于吸附组件中，同时，由于柔性垫设有通孔，保障了吸附功能的实现。同时，采用了柔性垫，避免或减少了表面凹凸不平而带来的空隙，提高了吸附效果。

将以上所示吸附组件应用于键合片的拆解装置中，其中的平板结构5可具体为键合片。

图2是本发明一键合片的结构示意图。

请参考图2，本发明及其可选方案用于对类似图2所示结构的键合片进行拆解。其中，键合片2包括：承载晶圆21、键合胶22、器件晶圆23和锡球24；承载晶圆21可以为玻璃，承载晶圆21与器件晶圆23之间通过键合胶22胶合，所述锡球24设于器件晶圆23，如图2所示方向为例，锡球24设于器件晶圆23的下表面，器件晶圆23的下表面也可理解为锡球植入面，器件晶圆23的上表面通过键合胶22胶合于承载晶圆21，承载晶圆21也可替换为其他任意可承载器件晶圆的结构。本发明及其可选方案所提供的键合片拆解装置可用于实现器件晶圆23与承载晶圆21的拆解。

其中的锡球24也可以为其他突出于该表面的突起结构，其可以为任意的三维结构，故而，当图1所示吸附组件应用于键合片拆解时，图1所示平板结构5的突起可具体为键合片的器件晶圆23表面的三维结构。

图3是本发明一键合片拆解装置的结构示意图。

请参考图3，所述装置，包括：以上所涉及的吸附组件，所述柔性垫3置于所述器件晶圆23上具有三维结构的表面和所述第一吸盘4之间。

其中，具有三维结构的表面，可以为前文所述的锡球植入面。

柔性垫3，可以进一步采用耐高温的材料，以保证工艺过程中其性能不会发生变化。其中一种实施方式中，可以采用硅胶材质，其为具有弹性的软性材质。同时，硅胶在180℃下可长期工作，稍高于200℃也能承受数周或更长时间仍有弹性，瞬时可耐300℃以上的高温。此外，柔性垫3还可保护键合片表面三维结构不被破坏。

其中一种实施方式中，请参考图3，所述的装置，还包括上吸盘组件和驱动组件，所述上吸盘组件包括第二吸盘1，所述第二吸盘1吸附所述承载晶圆21，所述驱动组件驱动所述上吸盘组件和所述吸附组件相对运动，使得所述器件晶圆23和承载晶圆21被分离。

驱动组件，可用于驱动上吸盘组件，也可用于所述吸附组件，或者同时驱动上吸盘组件与吸附组件，只要满足两者的相对运动，就不脱离本发明以上的描述。

图4是本发明一第二吸盘的结构示意图。

请参考图4，所述的装置还包括冷却结构，所述冷却结构包括设于所述第二吸盘4内的冷却通道42，所述冷却通道42内通入冷却介质，具体可以为：所述冷却通道42的进口44和所述冷却通道42的出口45均连通冷源。

冷却通道42，可以理解为任意可流通冷却介质的通道，其布置方式与结构形式根据冷却所需的效果以及第一吸盘4的具体结构可以发生任意变化。此外，其中的冷却介质可以列举为冷却水，也可不限于冷却水，例如采用冷却气体，或其他冷却流体来实现。

冷源，可以为任意提供冷却介质的装置，同时，其还可以具有为冷却介质提供流通动力的任意装置，以及控制结构。

锡球24通过外力压入例如硅胶的柔性垫3内部，并吸附在第一吸盘4后，为了避免高温条件下锡球24被熔化的风险，将第一吸盘4和冷却结构做成一体，即在第一吸盘中设置冷却通道，可以保证晶圆23植入锡球一侧的热量直接通过第一吸盘4被带走，确保键合片2的下表面温度不高于锡球24的熔化温度，进而防止锡球一侧熔化。

此外，为了更好地实现温度的冷却控制，所述冷却结构还可包括温度传感器，用于检测第一吸盘4、柔性垫3、键合片2，以及环境温度中任意之一，以使得：冷却通道中流通冷媒的温度、速度、时间、流通量等等能够根据温度传感器的检测结果进行控制，其中的控制不仅包括以上所列举的温度、速度、时间、流通量的量化变化，也包括了冷媒是否开启的触发变化，通过传感器和具体的控制，可以更准确地控制冷却开启、关闭，以及冷却的力度。

其中一种实施方式中，第一吸盘4内还可设有用于实现吸附的真空通道41，真空通道41通过真空口46连接真空供应单元。真空通道41可连通至第一吸盘4的连接柔性垫3的表面。

柔性垫3采用硅胶材质，其上均布孔的工艺实现过渡，完成植入锡球键合片2的间接与第一吸盘4吸附，锡球凹凸不平，刚开始抽真空，不用外力压紧，会导致泄漏，所以，真空吸附可能要外力作用压紧键合片2和柔性垫3才能完成吸附，过程中要保证键合片2和柔性垫3之间无泄漏，8寸键合片尺寸较大，需要人员配合条件下能够完成该工艺。

其中一种实施方式中，所述的装置，还包括：隔热板43，所述隔热板43连接于所述第一吸盘4，其可以为第一吸盘4设置于所述隔热板43。具体的，可连接于第二吸盘4的与所述中间垫3相背的一侧。

图5是本发明一中间垫的结构示意图一。图6是本发明一中间垫的结构示意图二。图7是本发明一中间垫的结构示意图三。

请参考图5和图6，柔性垫3中通孔31的分布可以是不均匀的。相对的，请参考图6，柔性垫3中通孔31的分布也可以是均匀的。

其中一种实施方式中，请参考图7，所述柔性垫3的用于连接所述平板结构5，即连接键合片2的表面上开设可容置所述突起的凹槽32，所述柔性垫3的边缘与所述平板结构的边缘平整区域匹配接触。

边缘平整区域，可以理解为：键合片2的植入锡球面的外层边缘无实际芯片(die)，也无锡球植入，以8寸键合片为例：其边缘5-10mm以外区域未植入锡球，相比于凹凸不平的内部区域，该区域平整，可以直接与柔性垫3吸附，进而，可以直接将键合片2吸附在柔性垫3上，具体实施过程中，可以在厚度5mm直径200mm的硅胶的柔性垫3表面上选取195mm的圆，利用工具在上表面开一个深度0.5-1mm的槽，即凹槽32，在下表面打通孔31若干个(例如7xφ20mm)；将键合片2放入表面有凹槽的柔性垫3上，利用边缘的平面接触，可以不用外力按压直接抽真空即可达到键合片2在第一吸盘4的吸附，即可完成后续的解片工艺。

本发明可选方案还提供了一种半导体封装系统，包括以上所涉及的装置。

图8是本发明一键合片拆解方法的流程示意图；图9a至图9d是本发明一键合片拆解方法的各步骤的示意图。

请参考图8，以及图9a至图9d，所述的方法，用于利用以上所涉及的键合片拆解装置对所述键合片进行拆解，具体可以包括：

s11：将所述柔性垫置于所述器件晶圆上具有三维结构的表面和所述第一吸盘之间，开启真空，所述第一吸盘透过所述通孔沿第一方向吸附所述器件晶圆。

s12：控制所述上吸盘组件沿所述第一方向真空吸附所述承载晶圆上与所述三维结构相对的一面。

其中，第一方向可以理解为图9a至图9d所示的竖直方向。

请参考图9a与图9b，以上步骤具体可为：将打孔的柔性垫3第一吸盘4，再将键合片2对中放置于柔性垫3上，并进一步可以保证柔性垫3上的通孔被键合片2完全覆盖。键合片2放置后，可开启第吸盘4的真空泵，以将键合片2吸附于第二吸盘4，具体为吸附于柔性垫3。然后，横向移动第一吸盘4，使得第一吸盘4和第二吸盘1垂向重合，然后驱动第二吸盘1下移，当第二吸盘1接合于键合片2时，可以开启第二吸盘1的真空泵，以实现键合片2与第二吸盘1间的吸附，即键合片2同时被第一吸盘4和第二吸盘1吸附。

s13：驱动所述上吸盘组件或/和所述吸附组件沿第二方向移动，以使得所述键合片拆解，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直。在图9c与图9d的示意中，第二方向可理解为水平方向。

具体实施过程中，可以在第二吸盘温度达到阈值时，才实施步骤s13。

其中，阈值可以列举为200℃-210℃的任意一温度值，或温度范围。

其过程可参考图9c与图9d的示意理解。其中，可以利用驱动组件的驱动电机驱动两个吸盘向相反的方向运动，或驱动其中一个吸盘运动，另一个吸盘不动，从而完成拆解。

所述的方法除了可以避免或减少键合片表面凹凸不平而带来的空隙，提高吸附效果，还可以对键合片进行有效保护，避免其受损坏。此外，还可以提高工艺效率，增加晶圆封装产率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。