本发明涉及半导体晶圆级封装技术领域，尤其涉及晶圆级封装相关的回流焊等技术领域。
背景技术：
集成电路生产制造过程中翘曲是普遍存在的现象，特别是在后道工序中经常会遇到发生翘曲的晶圆。高温下的硅片会因本身的重力或温度梯度、降温方式产生的热应力引起位错在滑移面滑移，晶圆的少量位错和高温处理过程中产生的大量位错的滑移和运动造成了硅片的塑性变形。
晶圆翘曲的存在会使晶圆的形状改变，从而在后续工艺中进行光刻时精度会变差，而且还可能在光刻作业过程中，机台无法实现对晶圆的良好吸附而无法进行光刻作业；同时翘曲的存在会使晶圆的自身产生较大的应力而容易在搬送过程中、或划片工艺中使晶圆破裂。因此，如何改善晶圆的翘曲度也即降低晶圆的翘曲度对器件工艺的不利影响成为一个半导体制造工艺中的一个重要课题。
在封装工艺中，如何降低晶圆翘曲也是技术难点之一。尤其在回流工艺中，由于其工艺流程是先在晶圆上植锡球或印刷锡膏，再过回流焊。由于锡球热膨胀系数较小，导致晶圆会出现凹形翘曲，再结合回流时短时间内的快速升温，晶圆产生的翘曲往往比较严重。
截止目前，没有一个专门的载具来改善回流过程中的晶圆翘曲问题，现有的方法之一是在晶圆下加一个载片，然后用胶带将晶圆和载片的边缘粘住。这种方案效率较低，而且在贴胶带的过程中，稍有不甚，容易碰到晶圆上植好的锡球，导致锡球脱落，从而影响产品的最终良率。
因此，急需一种改善回流炉后晶圆翘曲的载具至少部分的解决或改善回流焊中晶圆翘曲严重的问题。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，根据本发明的一个实施例，提供一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具，包括：
底座，所述底座包括底座主体和设置所述底座上的m个定位针，m大于等于3；以及
盖环，所述盖环包括盖环主体和设置在所述盖环上的n个通孔，n大于等于m，且所述底座与所述盖环通过所述定位针与所述通孔定位装配。
在本发明的一个实施例中，所述通孔和所述定位针沿所述盖环的中心线位置成基本对称分布。
在本发明的一个实施例中，所述盖环的材料可以被磁化，所述盖环下方的底座中的设置有磁性结构层，所述磁性结构层可以吸附所述盖环。
在本发明的一个实施例中，所述盖环的材料为磁性材料，所述盖环下方的底座材料可以被磁化。
在本发明的一个实施例中，所述盖环的材料为磁性材料，所述盖环下方的底座材料设置有磁性结构层，且两者磁性被设置为相互吸引。
在本发明的一个实施例中，所述盖环和/或所述底座上设置有一台阶，从而使装配后的所述载具的所述盖环和所述底座之间形成一凹槽。
在本发明的一个实施例中，所述盖环的内径小于149毫米，所述盖环的外径大于153毫米，所述通孔圆心距离盖环圆心的距离151毫米，且基本等于所述定位针圆心距离所述底座圆心的距离。
在本发明的一个实施例中，所述盖环的厚度为4毫米，所述定位针相对于所述底座主体的高度为5毫米。
在本发明的一个实施例中，所述通孔的直径为1毫米，所述定位针的直径为0.95毫米。
在本发明的一个实施例中，所述盖环主体和或所述底座主体的平整度变化量小于0.1毫米。
本发明提供一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具，通过待回流晶圆与该载具的盖环、底座的配合安装，在回流焊中施加对晶圆边缘的束缚力，保证回流焊中晶圆的平稳，从而显著减小回流焊后晶圆的翘曲。该载具可以用在晶圆级封装的晶圆植球、fan-out工艺、emc材料上的植球、晶圆倒装焊后的过回流焊工艺上。使用该载具的回流焊工艺除了可以有效改善晶圆翘曲问题外，还具有操作简单、效率较高等优点。
附图说明
为了进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
图1示出根据本发明的一个实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具的盖环100的俯视图。
图2示出根据本发明的一个实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具的盖环100的局部俯视图。
图3示出根据本发明的一个实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具的底座200的俯视图。
图4示出根据本发明的一个实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具的底座200的局部俯视图。
图5示出根据本发明的一个实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具的底座200的沿aa’的截面图。
图6示出根据本发明的另一实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具的底座300的截面图。
图7示出根据本发明的又一实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具400的局部截面图。
图8示出根据本发明的又一实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具500的局部截面图。
图9示出根据本发明的又一实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具600的局部截面图。
具体实施方式
在以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本发明的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。
在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。
需要说明的是，本发明的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了方便区分各步骤，而并不是限定各步骤的先后顺序，在本发明的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。
本发明提供一种改善晶圆回流焊后发生翘曲的载具，通过待回流晶圆与该载具的盖环、底座的配合安装，在回流焊中施加对晶圆边缘的束缚力，保证回流焊中晶圆的平稳，从而显著减小回流焊后晶圆的翘曲。该载具可以用在晶圆级封装的晶圆植球、fan-out工艺、emc材料上的植球、晶圆倒装焊后的过回流焊工艺上。使用该载具的回流焊工艺除了可以有效改善晶圆翘曲问题外，还具有操作简单、效率较高等优点。
下面结合附图详细介绍根据本发明的一个实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具由盖环和底座构成。为了便于清楚说明，先结合附图1和附图2来介绍该载具的盖环100的详细结构，图1示出根据本发明的一个实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具的盖环100的俯视图；图2示出根据本发明的一个实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具的盖环100的局部俯视图。如图1、图2所示，盖环100进一步包括内环面101、外环面102、位于中心环线103上的m个通孔104。
在本发明的一个实施例中，载具的盖环100是用于300毫米直径的晶圆上的，其中内环面101的半径r1小于150毫米，在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，内环面101的半径r1约为148毫米。但本数据不作为本发明的保护范围的具体限制，本领域的技术人员应该了解到，对于200毫米直径的晶圆，以及将来的450毫米直径的晶圆上，本发明的载具盖环可以对应调整具体的内环面101的半径r1尺寸，如针对200毫米直径晶圆，r1可以约为98毫米，针对450毫米直径晶圆，r1可以约为223毫米；同时本领域的技术人员还应该了解到，对于晶圆的notch尺寸结合其上制作的芯片的边界，可以适当调整更合适的内环面101的半径r1尺寸范围以起到更好的固定效果。
与内环面101对应的外环面102的半径r2可以大于150毫米，在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，内环面101的半径r1约为148毫米，对应的外环面102的半径r2约为154毫米。与内环面101一样，本数据不作为本发明的保护范围的具体限制，本领域的技术人员应该了解到，对于200毫米直径的晶圆，以及将来的450毫米直径的晶圆上，本发明的载具盖环可以对应调整具体的外环面102的半径r2尺寸，如针对200毫米直径晶圆，r2可以约为104毫米，针对450毫米直径晶圆，r2可以约为229毫米；同时本领域的技术人员还应该了解到，对于晶圆的notch尺寸结合其上制作的芯片的边界，可以适当调整更合适的外环面102的半径r2尺寸范围以起到更好的固定效果。
m个通孔104位于中心环线103上，在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，中心环线103的半径r3约为151毫米，通孔104的数量为4个，均匀分布在正交直径的4个端点，直观上位于盖板100的中心环线103上下左右4个位置。在本发明的一个具体实施例中，通孔104的直径约为1毫米。本领域的技术人员应该理解到，通孔104的数量m只要满足m≥3，且布局角度大于180度，就可以起到对晶圆的固定作用。此外，通孔104的直径与后续底座200的定位针(pin)203的直径相匹配就好了，在满足可靠性要求的情况下通孔104的直径只要略大于底座200的定位针(pin)203的直径即可。
接下来，在结合附图3、附图4和附图5来介绍该载具的底座200的详细结构。图3示出根据本发明的一个实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具的底座200的俯视图；图4示出根据本发明的一个实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具的底座200的局部俯视图；图5示出根据本发明的一个实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具的底座200的沿aa’的截面图。如图3、图4所示，底座200为一实心圆盘，进一步包括外环端面201，以及位于定位线202上对应位置的n个定位针(pin)203。
由于底座200是与盖环100匹配使用的，所以其定位线202上对应位置的n个定位针(pin)203需要与盖环100的中心环线103上的m个通孔104配合工作，所以需满足以下条件：1)定位线202的半径等于中心环线103的半径；2)定位针203的数量n需要小于等于通孔104的数量m，且两者数量都需要大于3；3)定位针203的对应位置需要与通孔104的对应位置匹配以满足装配要求；4)定位针203的直径需要略小于通孔104的直径以满足工作安装的需求。
在本发明的一个具体实施例中，盖环100的中心环线的半径r3约为151毫米，底座200的定位线202的半径也为r3，即约为151毫米；盖环100的通孔104的直径约为1毫米，底座200的对应定位针203的直径设置成约为0.95毫米；底座200的外环端面201的半径r4约为154毫米。
图6示出根据本发明的另一实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具的底座300的截面图。与图3至图5所示的底座200不同的是，底座300靠近外环端面301和定位针302的位置，设置有环形磁芯材料层303，其目的是当盖环100的材料为铁磁材料时，可以对其产生吸附力，从而压紧晶圆，起到更好的固定作用。在本发明的又一实施例中，磁性材料可以设置在盖环100上；在本发明的再一实施例中，盖环100为磁性材料和底座上也设置有磁芯材料层303，两者能产生相互吸引的磁力。
至此，结合图7来详细描述根据本发明的一实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具400的具体结构。图7示出根据本发明的又一实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具400的局部截面图，如图7所示，该改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具400包括盖环401、底座402。
盖环401进一步包括内环面4011、外环面4012以及通孔4013；底座402进一步包括底座主体4021、位于底座主体4021外缘且与通孔4013匹配的定位针4022，以及位于盖环401下方的底座主体4021中的磁芯材料层4023。
在该实施例中，盖环401的材料为铁，厚度d为4毫米，内环面4011的半径为148毫米，外环面4012的半径为154毫米，通孔4013的直径为1毫米；底座主体4021的材料为实心不锈钢，定位针4022的高度d为5毫米。
下面，再结合图8来详细描述根据本发明的又一实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具500的具体结构。图8示出根据本发明的又一实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具500的局部截面图，如图8所示，载具500与载具400的区别是在盖环上靠近盖环内侧设置有一个台阶，从而使装配后载具500相对于载具400具有一个空槽501，空槽501的厚度可以约等于加载晶圆的厚度，如0.75毫米等，该结构为载具400结构的一个改进，可以保护晶圆在安装后的边缘应力，防止碎片等缺陷。
下面，再结合图9来详细描述根据本发明的又一实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具600的具体结构。图9示出根据本发明的又一实施例的一种改善回流焊后发生晶圆翘曲的载具600的局部截面图，如图9所示，载具600与载具500的区别是空槽601由设置在底座上的台阶形成。
为了满足晶圆封装的要求，底座和上盖足够平整，厚度变化(ttv)小于0.1毫米。此外，本领域的技术人员可以理解，本发明所属的定位针与通孔可以互换，即定位针可以设置在盖环上，对应的，通孔可以设置在底座上。
通过本发明提供的该种改善晶圆回流焊后发生翘曲的载具，通过待回流晶圆与该载具的盖环、底座的配合安装，在回流焊中施加对晶圆边缘的束缚力，保证回流焊中晶圆的平稳，从而显著减小回流焊后晶圆的翘曲。该载具可以用在晶圆级封装的晶圆植球、fan-out工艺、emc材料上的植球、晶圆倒装焊后的过回流焊工艺上。使用该载具的回流焊工艺除了可以有效改善晶圆翘曲问题外，还具有操作简单、效率较高等优点。
尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。