DE19822512A1 - Semiconductor element separation and positioning method - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Endmontage von Halb leiter-Bauteilen und betrifft das Vereinzeln und Positionie ren derartiger Bauteile, insbesondere sog. ultradünne Halb leiter-Bauteile (chips), die aus einer Wafer-Scheibe mit ei ner sehr geringen Dicke von beispielsweise weniger als 150 µm hergestellt werden.The invention is in the field of final assembly of half conductor components and relates to separation and positioning ren of such components, especially so-called. Ultra-thin half Head components (chips) made from a wafer with an egg ner very small thickness of less than 150 microns, for example getting produced.
Derartige Halbleiter-Bauteile werden bekanntermaßen (EP-0 565 781 A1) zunächst gemeinsam auf einer Wafer-Scheibe ausgebil det und strukturiert. Erst anschließend werden die Bauteile zur individuellen Weiterverarbeitung und z. B. Bildung einzel ner Halbleitermodule voneinander getrennt. Dazu wird die Wa fer-Scheibe in einem Sägerahmen angeordnet, in dem eine adhä sive Folie gespannt ist. Die Wafer-Scheibe haftet mit ihrer Rückseite auf der Folie, so daß auch die Bauteile nach einem anschließenden Sägevorgang - durch mit dem Sägevorgang er zeugte Fugen voneinander getrennt - auf der Folie haften bleiben. Anschließend müssen die vereinzelten Bauteile von der Folie abgenommen und auf einem Bauteilträger positioniert bzw. fixiert werden. Diese Schritte bezeichnet man auch als "Pick and Place" bzw. "Die-Bonden". Dabei besteht die Schwierigkeit, das Bauteil unter möglichst geringer mechani scher Belastung zu handhaben und die Funktionsfähigkeit be einträchtigende mechanische Beschädigungen zu vermeiden. Dazu wird beispielsweise ein Vakuum-Saugrüssel verwendet.Such semiconductor components are known to be (EP-0 565 781 A1) first trained together on a wafer det and structured. Only then are the components for individual processing and z. B. Education single ner semiconductor modules separated from each other. The Wa fer disc arranged in a saw frame in which an adhä sive film is stretched. The wafer disc sticks with it Back on the film, so that the components after a subsequent sawing process - by using the sawing process joints created separately - stick to the film stay. Then the individual components of removed from the film and positioned on a component carrier or be fixed. These steps are also known as "Pick and Place" or "Die-Bonden". There is the Difficulty, the component with as little mechani to handle and the operability avoid damaging mechanical damage. To For example, a vacuum suction nozzle is used.
Aus der EP-0 565 781 A1 geht in diesem Zusammenhang die Ver wendung einer Pickup-Nadel vor, die durch eine Adhäsivfolie eines Sägerahmens zur Verminderung der Adhäsionskräfte gegen die Unterseite oder Rückseite eines Bauteiles drückt, das zu vor durch Sägen von der Frontseite der Wafer-Scheibe her aus dem Scheibenverband vereinzelt wurde. Das Bauteil wird aus der gemeinsamen Ebene der übrigen Bauteile herausgehoben, wo bei sich die Trägerfolie löst und ein Saugrüssel mit ver gleichsweise geringer Saugkraft zum Weitertransport und zum Positionieren des Bauteiles ausreicht.In this context, EP-0 565 781 A1 describes the Ver using a pickup needle through an adhesive sheet a saw frame to reduce the adhesive forces against the bottom or back of a component that presses by sawing from the front of the wafer the disc dressing was isolated. The component is made the common level of the other components highlighted where the carrier film loosens and a proboscis with ver equally low suction power for further transport and for Positioning the component is sufficient.
Im Hinblick auf die durch die Pickup-Nadel zu befürchtende Beschädigung der Bauteilrückseite wird in der älteren Deutschen Patentanmeldung vom 20. 11. 1996 mit dem amtlichen Aktenzeichen 196 48 072.8 vorgeschlagen, auf der der Träger folie zugewandten Rückseite des Halbleiter-Bauteils bzw. der ursprünglichen Wafer-Scheibe eine Schutzschicht aufzutragen.With regard to those to be feared by the pickup needle Damage to the back of the component is in the older one German patent application dated November 20, 1996 with the official Case number 196 48 072.8 proposed on which the carrier film facing the back of the semiconductor component or to apply a protective layer to the original wafer slice.
Dies erhöht den Fertigungsaufwand zusätzlich und ist insbe sondere im Hinblick auf den Trend zu immer dünner werdenden Bauteilen (ultradünne chips) problematisch. Weiterhin erfor dern die vorbeschriebenen bekannten Verfahren ein zeitaufwen diges Greifen, Transportieren und Plazieren der vereinzelten Halbleiter-Bauteile. Dies erhöht die Taktzeiten und setzt die Bauteile zusätzlichen mechanischen Belastungen aus.This additionally increases the manufacturing effort and is particularly especially with regard to the trend towards thinning Components (ultra-thin chips) problematic. Further research the time-consuming the known methods described above gripping, transporting and placing the individual Semiconductor components. This increases the cycle times and sets the Components from additional mechanical loads.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Ver fahrens zum Vereinzeln und Positionieren von Halbleiter-Bau teilen, das bei einer einfachen und kostengünstigen Verfah rensdurchführung insbesondere auch für besonders dünne Halb leiter-Bauteile geeignet ist.The object of the invention is to create a ver driving for separating and positioning semiconductor construction share that with a simple and inexpensive procedure rens implementation especially for particularly thin half conductor components is suitable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Vereinzeln und Positionieren von Halbleiter-Bauteilen, die zunächst im Verbund in einer Wafer-Scheibe gemeinsam be arbeitet wurden, bei dem die bereits strukturierte Frontseite der Wafer-Scheibe lösbar auf einer Trägerfolie befestigt wird, die Wafer-Scheibe von der Rückseite her zur Vereinze lung der Halbleiter-Bauteile gesägt wird, die Wafer-Scheibe derart positioniert wird, daß sich zumindest jeweils ein Bau teil über einem zugeordneten Bauteilträger befindet, und das jeweilige Bauteil mit einem auf die Trägerfolie wirkenden Stempel auf den Bauteilträger gedrückt wird.According to the invention, this object is achieved by a method for separating and positioning semiconductor components, which are initially jointly in a wafer were working on the already structured front the wafer is releasably attached to a carrier film the wafer is separated from the back sawing the semiconductor components, the wafer wafer is positioned so that there is at least one building is located above an assigned component carrier, and that respective component with one acting on the carrier film Stamp is pressed onto the component carrier.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be steht darin, daß eine weitestgehend umfassende Behandlung der Wafer-Scheibe ausschließlich auf einem einzigen Träger - näm lich mit der Trägerfolie - von der Rückseite aus ermöglicht wird. Besonders vorteilhaft kann die Rückseite der mit ihrer Frontseite bereits auf der Trägerfolie befestigten Wafer- Scheibe abgeschliffen werden, um die Dicke der Wafer-Scheibe weiter zu vermindern (sog. Wafer-Dünnen). Dieser Prozeß wird allgemein auch als Wafer-Schleifen oder Grinden bezeichnet.A major advantage of the method according to the invention is that extensive treatment of the Wafer wafer only on a single carrier - näm Lich with the carrier film - made possible from the back becomes. The back of the with their Wafer already attached to the front of the carrier film Slice to be ground to the thickness of the wafer slice to further reduce (so-called wafer thinning). This process will also commonly referred to as wafer grinding or grinding.
Danach kann die bereits fixierte Wafer-Scheibe von der Rück seite her zur Vereinzelung der Halbleiter-Bauteile gesägt werden, ohne daß es einer erneuten Scheibenfixierung bedarf. Anschließend erfolgt der gegenüber den vorbeschriebenen Ver fahren wesentlich vereinfachte Prozeß des Die-Bondens, indem die Wafer-Scheibe vorzugsweise oberhalb eines Modulträgerban des (Leadframe-Band), das als Substrat dient, präzise gemäß der Anordnung der Bauteile in der Wafer-Scheibe "wafermapgerecht" positioniert wird. Anschließend wird das individuelle Halbleiter-Bauteil mit dem auf die andere, freie Seite der Folie wirkenden Stempel auf das Substrat gedrückt. Dabei ist ein Durchstoßen der Trägerfolie nicht erforderlich, so daß keine punktuelle, zum Bruch dünner chips führende me chanische Belastung auftritt.After that, the already fixed wafer can be removed from the back sawed side to separate the semiconductor components be, without the need to fix the window again. This is followed by the Ver drive much simplified process of die-bonding by the wafer is preferably above a module carrier ban des (leadframe band), which serves as the substrate, precisely according to the arrangement of the components in the wafer is positioned "according to the wafer map". Then that will individual semiconductor component with the one on top of the other, free Side of the film acting stamp pressed onto the substrate. It is not necessary to pierce the carrier film, so that no punctual me, leading to the breakage of thin chips chanic stress occurs.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf das jeweilige Bauteil mit einer ebenen Kontaktfläche des Stempels gedrückt. Dies hat eine weitere Vergleichmäßigung der auf das Halbleiter-Bauteil ausgeübten Druckkräfte zur Folge, so daß eine besonders schonende Ablö sung des Bauteils von der Trägerfolie und ein belastungsarmer Transfer auf den Bauteilträger ermöglicht wird. Besonders be vorzugt kann dazu der Bauteilträger mit einer Adhäsions schicht beschichtet sein, deren Adhäsion größer als die der Trägerfolie ist.According to an advantageous embodiment of the invention The process is carried out on the respective component with a plane Contact surface of the stamp pressed. This has another one Uniformization of those exerted on the semiconductor component Compressive forces result, so that a particularly gentle detachment solution of the component from the carrier film and a low load Transfer to the component carrier is made possible. Especially be The component carrier with an adhesion can be preferred be coated, the adhesion of which is greater than that of the Carrier film is.
In diesem Zusammenhang sieht eine besonders bevorzugte Ausge staltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß die Trä gerfolie auf ihrer dem Bauteil zugewandten Seite mit einer Klebstoffschicht versehen ist, deren Adhäsion bedarfsweise durch Lichtzufuhr vermindert werden kann. Dadurch kann näm lich das Ablösen des Halbleiter-Bauteils von der Trägerfolie bedarfsgerecht unterstützt werden.In this context, a particularly preferred issue staltung of the method according to the invention that the Trä on its side facing the component with a Adhesive layer is provided, its adhesion if necessary can be reduced by the supply of light. This can näm Lich the detachment of the semiconductor component from the carrier film be supported as needed.
Eine fertigungstechnisch besonders bevorzugte Fortbildung des Verfahren sieht dabei vor, daß das Licht durch den Stempel zugeführt wird.A particularly preferred production engineering training of The process provides for the light to pass through the stamp is fed.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei spielhaft nachfolgend anhand einer Figur weiter erläutert.The method according to the invention is carried out at explained in more detail below with the aid of a figure.
Die Figur zeigt mehrere Halbleiter-Bauteile 1, die ursprüng lich Bestandteil einer gemeinsame Wafer-Scheibe S waren und in dieser zunächst gemeinsam bearbeitet und strukturiert wor den sind. Die Frontseite der bearbeiteten ursprünglichen Wa fer-Scheibe und damit die Frontseiten 2 der Halbleiter-Bau teile (chips) 1 sind lösbar auf einer gemeinsamen Trägerfolie 5 befestigt. Die zwischen den Chips 1 bestehenden Fugen 7 sind zuvor zwecks Vereinzelung der Bauteile 1 durch an sich bekanntes Sägen oder Trennen z. B. mittels Laser der (nicht vollständig gezeigten) Wafer-Scheibe S erzeugt worden. Ein dazu geeignetes Sägeverfahren ist beispielsweise in der EP 0 734 824 A2 offenbart. Dabei wurde die Wafer-Scheibe S von ih rer Rückseite 8 her zur Erzeugung der Fugen 7 zwecks Verein zelung der Bauteile gesägt. The figure shows several semiconductor components 1 , which were originally part of a common wafer S and were initially processed and structured together in this. The front of the processed original wafer and thus the front 2 of the semiconductor construction parts (chips) 1 are releasably attached to a common carrier film 5 . The existing between the chips 1 joints 7 are previously for the purpose of separating the components 1 by sawing or separating z. B. generated by laser of the (not fully shown) wafer wafer S. A suitable sawing method is disclosed for example in EP 0 734 824 A2. The wafer disk S was sawn from its rear side 8 to produce the joints 7 in order to isolate the components.
Die Trägerfolie 5 wird anschließend (wie durch Pfeile A-B an gedeutet) derart positioniert, daß sich zumindest ein Bauteil 13 über einem ihm zugeordneten Bauteilträger 14 befindet. Der Bauteilträger kann in an sich bekannter Weise Bestandteil (Insel) eines Leadframes oder eines Substrats sein, das Teil eines Leadframebandes oder Modulträgerbandes 15 sein kann. Die Positionierung des Bauteils 13 erfolgt entsprechend sei ner individuellen, bekannten Position in der ursprünglichen Wafer-Scheibe (d. h. sog. wafermapgerecht). Das Bauteil 13 wird von oben mit der ebenen Kontaktseite 16 eines auf die Trägerfolie 5 wirkenden Stempels 18 mit seiner Unterseite 19 auf eine Klebstoffschicht 22 des Bauteilträgers 14 gedrückt. Der Stempel 18 ist dazu - wie durch Pfeile C-D angedeutet - relativ zu dem Bauteilträger 14 vertikal verfahrbar. Dabei wird dafür gesorgt, daß die Adhäsion zwischen der Klebstoff schicht 22 und der Rückseite 19 größer ist als die Adhäsion, die zwischen der Trägerfolie 5 und der Frontseite 2 des Bau teils 13 besteht.The carrier film 5 is then positioned (as indicated by arrows AB) in such a way that at least one component 13 is located above a component carrier 14 assigned to it. The component carrier can be part (island) of a lead frame or a substrate in a manner known per se, which can be part of a lead frame band or module carrier band 15 . The positioning of the component 13 takes place in accordance with its individual, known position in the original wafer slice (ie so-called. Wafer map-appropriate). The component 13 is pressed from above with the flat contact side 16 of a stamp 18 acting on the carrier film 5 with its underside 19 onto an adhesive layer 22 of the component carrier 14 . For this purpose, the stamp 18 can be moved vertically relative to the component carrier 14 , as indicated by arrows CD. It is ensured that the adhesion between the adhesive layer 22 and the back 19 is greater than the adhesion that exists between the carrier film 5 and the front 2 of the construction part 13 .
Besonders bevorzugt kann eine Trägerfolie 5 mit einer Kleb stoffschicht 23 verwendet werden, deren Adhäsion gegenüber dem Bauteil 13 dadurch vermindert werden kann, daß die Folie 5 mit Licht 24 einer geeigneten Wellenlänge (z. B. UV-Licht) bestrahlt wird. Die Lichtbestrahlung führt zu einer zum Zeit punkt des Bauteiltransfers von der Trägerfolie 5 auf das Substrat 14 gewünschten Verminderung der Adhäsion und damit zu einem besonders einfachen Ablösen der Trägerfolie 5 von der Frontseite 2 des Bauteils 13. Besonders bevorzugt kann das Licht 24 durch Lichtwellenleiter 26 zugeführt werden, die durch dem Stempel 18 führen und an der Kontaktfläche 16 en den.A carrier film 5 with an adhesive layer 23 can be used particularly preferably, the adhesion of which to the component 13 can be reduced in that the film 5 is irradiated with light 24 of a suitable wavelength (for example UV light). The light irradiation leads to a reduction in the adhesion desired at the time of the component transfer from the carrier film 5 to the substrate 14 and thus to a particularly simple detachment of the carrier film 5 from the front side 2 of the component 13 . The light 24 can particularly preferably be supplied through optical waveguides 26 , which lead through the stamp 18 and end at the contact surface 16 .
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorteilhafterweise die Anzahl der notwendigen Prozeßschritte vom Wafer-Dünnen bis zum Die-Bonden minimiert. Dies führt zu erheblichen Ein sparungen bei den Prozeßkosten, insbesondere weil Prozeß schritte für das Laminieren und wieder Abtrennen der Wafer- Scheibe von weiteren Träger- oder Schutzfolien vor dem Wafer sägen eingespart werden können. Die Verfahrwege und Bewegun gen für das Die-Bonden werden minimiert. Das bei bekannten Verfahren notwendige Abnehmen und Positionieren des Bauteiles ("Pick and Place") entfällt, wodurch weitere Kosteneinsparun gen realisiert werden können. Das ganzflächige Herabdrücken des Bauteils auf das Substrat unter vollständiger Zwischen lage der Trägerfolie ermöglicht eine besonders schonende Handhabung der Bauteile. Insbesondere ist kein Durchstoßen der Trägerfolie mit Nadeln oder ähnlichen Ablösehilfen erfor derlich. Insgesamt führt das erfindungsgemäße Verfahrens da mit zu einer erheblichen Verkürzung der Gesamtdurchlaufzeit, verminderten Ausrüstungskosten und einer besonders schonenden Bauteilbehandlung, aus der eine Erhöhung der Ausbeute und Qualität vor allem bei dünnen Wafer-Scheiben bzw. Bauteilen resultiert.The method according to the invention is advantageous the number of necessary process steps from wafer thinning minimized to die bonding. This leads to significant one savings in process costs, especially because of the process steps for laminating and separating the wafer Disc of further carrier or protective films in front of the wafer saws can be saved. The travels and movements Conditions for die bonding are minimized. That with known Procedure necessary removal and positioning of the component ("Pick and Place") is omitted, which means further cost savings gene can be realized. The whole surface pressing down of the component on the substrate with complete intermediate position of the carrier film enables a particularly gentle Handling the components. In particular, there is no puncturing the carrier film with needles or similar removal aids such. Overall, the method according to the invention leads there with a significant reduction in the total throughput time, reduced equipment costs and a particularly gentle Component treatment, from which an increase in yield and Quality especially with thin wafer slices or components results.
Claims (4)
- - die bereits strukturierte Frontseite (2) der Wafer-Scheibe (S) lösbar auf einer Trägerfolie (5) befestigt wird,
- - die Wafer-Scheibe (S) von der Rückseite (8) her zur Verein zelung der Bauteile (1) gesägt wird,
- - die Wafer-Scheibe (S) derart positioniert wird, daß sich zumindest jeweils ein Bauteil (13) über einem zugeordneten Bauteilträger (14) befindet, und
- - das jeweilige Bauteil (13) mit einem auf die Trägerfolie (5) wirkenden Stempel (18) auf den Bauteilträger (14) ge drückt wird.
- - The already structured front ( 2 ) of the wafer disc (S) is releasably attached to a carrier film ( 5 ),
- - The wafer disc (S) is sawn from the back ( 8 ) to isolate the components ( 1 ),
- - The wafer disc (S) is positioned such that there is at least one component ( 13 ) above an assigned component carrier ( 14 ), and
- - The respective component ( 13 ) with a on the carrier film ( 5 ) acting stamp ( 18 ) on the component carrier ( 14 ) is pressed ge.
- - das jeweilige Bauteil (1) mit einer ebenen Kontaktfläche (16) des Stempels (18) auf den Bauteilträger (14) gedrückt wird.
- - The respective component ( 1 ) is pressed onto the component carrier ( 14 ) with a flat contact surface ( 16 ) of the stamp ( 18 ).
- - die Trägerfolie (5) auf ihrer dem Bauteil (1) zugewandten Seite mit einer Klebstoffschicht (23) versehen ist, deren Adhäsion bedarfsweise durch Energiezufuhr vermindert werden kann.
- - The carrier film ( 5 ) is provided on its side facing the component ( 1 ) with an adhesive layer ( 23 ), the adhesion of which can be reduced if necessary by supplying energy.
- - die Energie durch den Stempel (18) zugeführt wird.
- - The energy is supplied by the stamp ( 18 ).
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