TWI479556B - 一種用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法 - Google Patents

Description

一種用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法

本發明涉及一種管芯貼片的製造方法，特別涉及一種用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法。

為了適應積體電路晶片封裝輕小化發展趨勢，人們往往希望晶圓的厚度能夠做到非常的薄。然而，在晶片的封裝製造過程中，矽片需要有足夠的厚度，否則其機械強度不夠，會在封裝製造過程中產生破裂，特別是在晶圓背面減薄工藝(Wafer Backside Grinding)以及晶圓顆粒裝片粘合(Die Attach)工藝過程中，將晶圓減薄至100μm或者以下，極易造成良品率的極大降低。

在晶圓顆粒的裝片粘合(Die Attach)過程中，晶圓顆粒是靠導電銀漿(Epoxy)將晶圓顆粒貼合於引線框架或是佈線基板上，由於導電銀漿的分散劑是環氧類的樹脂，與矽的接觸角很小，同時存在“銀遷移”現象，所以，傳統封裝方式中，導電銀漿易於吸附晶圓顆粒的矽基底並攀爬至晶圓顆粒配置有積體電路的一面，從而腐蝕積體電路單元或導致積體電路的短路，損壞晶圓顆粒的電性能。

另一方面，導電銀漿過高，或是粘接晶圓顆粒的工藝過程，晶圓顆粒可能有小的橫向移位，搓動導電銀漿導致晶圓顆粒表面覆蓋有少 許銀漿，從而導致後續的引線鍵合(Wire Bonding)將難以進行，容易造成鍵合在引線鍵合區(Pad)的引線不粘(Non-Stick)或是虛焊(Incomplete Bond)，而在之後的塑封(Molding)過程中，虛焊(Incomplete Bond)將導致引線從引線鍵合區(Pad)脫離(Ball Lift)，以致晶片功能性失效。

如美國專利公開號為US2006/0035443A1，由Hsu等人發明的專利中，提出了局部晶圓的粘接及切割方法，是對一支撐晶圓進行至少局部氧化構成多個氧化區，且對氧化區進行平整化，支撐晶圓及其氧化區表面無任何材料遮蓋，以氧化區作為粘接點將支撐晶圓與積體電路晶圓粘接，通過這種結構完成後續的工序。在對支撐晶圓和積體電路晶圓的切割過程中，支撐晶圓會從積體電路晶圓上分離開。這有利於增強晶圓的機械強度，然而其工藝複雜，製作成本高。

鑒於上述問題，本發明公開一種用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法。其具有如下文所述之技術特徵，以解決現有的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，該方法成本低廉、生產製作簡單、工藝穩定，並且能有效提高產品良品率，提高晶圓上電路的性能。

本發明的一種用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，包括如下步驟：提供一晶圓，所述晶圓包含晶圓正面和晶圓背面，在所述晶圓正面形成積體電路；提供一粘合層； 提供一支撐襯底，利用所述粘合層將支撐襯底粘合至晶圓正面；在晶圓背面進行晶圓背面減薄；將帶有支撐襯底的晶圓粘合至切割膜上並對晶圓及支撐襯底進行切割以形成數個帶有支撐襯底顆粒的晶圓顆粒；將所述的數個晶圓顆粒粘合至與之相應的引線框架上；從晶圓顆粒上剝離支撐襯底顆粒以完成管芯貼片。

上述的用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其中，晶圓減薄後還包括對晶圓的背面進行背面工藝以形成裝置電極，所述背面工藝包括背面刻蝕、背面蒸發、背面注入以及背面鐳射退火。

上述的用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其中，所述支撐襯底為玻璃或石英。

上述的用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其中，所述粘合層為雙面熱剝離膠帶。

上述的用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其中，所述雙面熱剝離膠帶一面為壓敏膠粘合層，其另一面為熱剝離膠粘合層，所述壓敏膠粘合層粘合在支撐襯底上，所述熱剝離膠粘合層粘合在晶圓正面。

上述的用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其中，通過對所述的粘合層進行加熱以從晶圓顆粒上分離粘合層的，從而實現從晶圓顆粒上剝離支撐襯底顆粒。

上述的用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其中，所述粘合層為雙面紫外光照射自剝離膠帶。

上述的用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其中，所述雙面 紫外光照射自剝離膠帶一面為紫外光照射剝離輔助粘合層，其另一面為紫外光照射自剝離粘合層，所述紫外光照射剝離輔助粘合層粘合在支撐襯底上，所述紫外光照射自剝離粘合層粘合在晶圓上。

上述的用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其中，通過對所述雙面紫外光照射自剝離膠帶進行紫外線照射以從晶圓顆粒上分離粘合層的，從而實現從晶圓顆粒上剝離支撐襯底顆粒。

上述的用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其特徵在於，所述晶圓背面減薄是將晶圓減薄至小於等於100μm。

本發明一種用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法由於採用上述技術方案，使之與現有技術相比，具有以下優點和積極效果：

1、本發明由於採用粘合層將支撐襯底粘貼在設有積體電路的晶圓的正面，然後將晶圓進行背面減薄，在此過程中，由於粘接一個支撐襯底於晶圓正面，使得晶圓的機械強度大為增強，提高晶圓在背面減薄過程中的良品率，並可將晶圓減薄至100μm或者以下。

2、本發明支撐襯底及粘合層隨著晶圓同步被切割，由於晶圓顆粒上粘附有支撐襯底顆粒，增加了晶圓顆粒的機械強度，使晶圓顆粒能以高良率粘貼在引線框架上或是佈線基板上。

3、本發明在晶圓顆粒粘合工藝過程中，粘合層及支撐襯底顆粒覆蓋晶圓顆粒設有積體電路的那一面，避免由於導電銀漿過高攀爬至積體電路，而影響晶圓上的積體電路的性能。

450‧‧‧導電銀漿區

400a‧‧‧晶圓顆粒

410a‧‧‧粘合層顆粒

420a‧‧‧支撐襯底顆粒

440‧‧‧晶片組

460‧‧‧引線框架

100、200、300‧‧‧離形紙層

110、210‧‧‧熱剝離膠粘合層

120、220‧‧‧聚酯纖維層

230‧‧‧壓敏膠粘合層

240、360‧‧‧另一離形紙層

310‧‧‧自剝離粘合層

340‧‧‧基帶薄膜

350‧‧‧剝離輔助粘合層

400‧‧‧晶圓

410‧‧‧粘合層

420‧‧‧支撐襯底

430‧‧‧切割膜

參考所附附圖，以更加充分的描述本發明的實施例。然而， 所附附圖僅用於說明和闡述，並不構成對本發明範圍的限制。

第1圖是一種單面膠帶的結構示意圖。

第2圖是雙面熱剝離膠帶的結構示意圖。

第3圖是雙面紫外光照射自剝離膠帶的結構示意圖。

第4圖是利用粘合層將支撐襯底粘合在晶圓正面的截面示意圖。

第5圖是帶有支撐襯底的晶圓背面經減薄後的截面示意圖。

第6圖是將帶有支撐襯底的晶圓粘合在切割膜上的截面示意圖。

第7圖是將帶有支撐襯底的晶圓切割為帶有支撐襯底顆粒的晶圓顆粒的截面示意圖。

第8圖是帶有支撐襯底的晶圓被劃分為晶圓顆粒的平面結構示意圖。

第9圖是將帶有支撐襯底顆粒的晶圓顆粒粘合在引線框架上的截面示意圖。

第10圖是將粘合至引線框架上的晶圓顆粒剝離支撐襯底顆粒後的截面示意圖。

第11圖是本發明用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法的流程圖。

根據本發明的申請專利範圍和發明內容所公開的內容，本發明的技術方案具體如下所述：如第1圖所示，一種單面膠包含離形紙層100、熱剝離膠粘合層110、聚酯纖維層120，離形紙層100用於保護熱剝離膠粘合層110，使用時撕去離形紙層100，熱剝離膠粘合層110起粘合作用。

如第2圖所示，相對於上述單面膠，雙面熱剝離膠帶包含離 形紙層200、另一離形紙層240、熱剝離膠粘合層210、聚酯纖維層220、壓敏膠粘合層230。離形紙層200及另一離形紙層240分別用於保護熱剝離膠粘合層210、壓敏膠粘合層230，其中，熱剝離膠粘合層210、壓敏膠粘合層230起粘合作用，可通過溫度調節熱剝離膠粘合層210的粘合力。

如第3圖所示，雙面紫外光照射自剝離膠帶包含離形紙層300、另一離形紙層360、紫外光照射自剝離粘合層310、基帶薄膜340、紫外光照射剝離輔助粘合層350。其中，紫外光照射自剝離粘合層310、紫外光照射剝離輔助粘合層350起粘合作用。當紫外光照射劑量在一定範圍內，紫外光照射自剝離粘合層310完全釋放氣體並脫離粘合面。

如第4圖所示，晶圓400包含晶圓正面和晶圓背面，在所述晶圓正面形成積體電路，利用粘合層410將支撐襯底420粘附在晶圓400正面。在一個優選的實施例中，粘合層410為雙面熱剝離膠帶，粘合層410的壓敏膠粘合層粘合在支撐襯底420上，並且，粘合層410的熱剝離膠粘合層粘合在晶圓400正面。在另一個實施例中，粘合層410為雙面紫外光照射自剝離膠帶，粘合層410的紫外光照射剝離輔助粘合層粘合在支撐襯底420上，並且，粘合層410的紫外光照射自剝離粘合層粘合在晶圓400正面。

如第5圖所示，對第4圖中晶圓400在晶圓背面進行背面減薄，可採用切割或研磨的方式，由於支撐襯底420對晶圓400的支撐，增強晶圓400的機械強度，晶圓400可被減薄至100μm或者以下，對於功率半導體裝置，當晶圓400減薄後，對晶圓400背面進行刻蝕(etch)、蒸發(evaporation)、離子注入(implant)以及鐳射退火(laser anneal)等背面工藝，以形成晶圓的背面電極。

如第6圖所示，將經過背面減薄及背面工藝處理所得到的帶有支撐襯底420的晶圓400的背面粘合在切割膜430上。

如第7圖所示，對放置在切割膜430上的帶有支撐襯底420的晶圓400進行切割，支撐襯底420、粘合層410、晶圓400按照單個晶片的尺寸(Die Size)被切割成多個組合有支撐襯底顆粒420a、粘合層顆粒410a、晶圓顆粒400a的晶片組440，粘合層顆粒410a保持其粘合特性用於將支撐襯底顆粒420a粘合在晶圓顆粒400a上。同時，切割膜430在縱向上部分被切割但保持整體連接性。由於切割設備需要透過支撐襯底420並在光學上識別單個晶片的尺寸(Die Size)，即是支撐襯底420須保障光學設備對晶圓400a的單個晶片的尺寸(Die Size)具可辨認性，所以，支撐襯底420優選對光學設備有較好透明性的玻璃或石英。

如第8圖所示，在切割膜430上，整個晶圓被切割成多個晶片組440。。

如第9圖所示，在引線框架460的小島區(PDA)上進行“點膠”構成多個導電銀漿區450，並通過導電銀漿區450的導電銀漿的粘合作用分別將多個晶片組440粘合在該多個導電銀漿區450上。此過程為晶圓顆粒400a的裝片粘合(Die Attach)，當然也可將單個晶片組粘合至引線框架460上，這取決於實際需要。

相對於不帶有支撐襯底而單獨的將晶圓顆粒400a粘合在引線框架上，晶圓顆粒400a的厚度在100um或者以下時，在切割及裝片粘合過程中，晶圓顆粒400a具有易碎性，因此，支撐襯底顆粒420a增強了晶圓顆粒400a的機械強度，以避免晶圓顆粒400a破碎(Die Crack)，並且使得晶圓顆粒 400a的裝片粘合(Die Attach)過程順利進行。

其中，任何一顆晶片組440包含支撐襯底顆粒420a、粘合層顆粒410a、晶圓顆粒400a，晶圓顆粒400a的背面通過導電銀漿區450固定在引線框架460上。支撐襯底顆粒420a、粘合層顆粒410a覆蓋晶圓顆粒400a正面的積體電路部位，以避免導電銀漿區450中由於導電銀漿過多或者晶圓顆粒400a的移位帶來所引起的導電銀漿觸及晶圓顆粒400a積體電路區域從而對積體電路帶來腐蝕或者引起積體電路的短路。

在第9圖中，導電銀漿區450固化後即可移去晶片組440的支撐襯底顆粒420a、粘合層顆粒410a，以完成管芯貼片，得到如第10圖所示的設置在引線框架460上的晶圓顆粒400a。在一個優選的實施例中，粘合層顆粒410a為雙面熱剝離膠帶，通過對雙面熱剝離膠帶加熱，粘附在晶圓頂部的熱剝離膠粘合層在高溫下失去粘附性，從而使粘合層顆粒410a及與其粘附在一起的支撐襯底顆粒420a從晶圓顆粒400a上剝離，剝離溫度可以選擇為90℃、120℃或150℃。在另一個優選地實施例中，粘合層顆粒410a為雙面紫外光照射自剝離膠帶，對雙面紫外光照射自剝離膠帶進行紫外光照射，粘附在晶圓頂部的紫外光照射自剝離粘合層在紫外光的照射下失去粘附性，從而使粘合層顆粒410a及與其粘附在一起的支撐襯底顆粒420a從晶圓顆粒400a上剝離。

如第11圖所示，本發明的一種用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法的流程步驟如下：提供一晶圓，晶圓包含晶圓正面和晶圓背面，在晶圓正面形成積體電路；提供一粘合層；提供一支撐襯底，利用粘合層將該支撐襯底 粘合至晶圓正面；在晶圓背面進行晶圓背面減薄；基於減薄後的晶圓，在其晶圓背面進行背面工藝以形成裝置電極；將帶有支撐襯底的晶圓的底部粘合至切割膜上並對晶圓及支撐襯底進行切割以形成多個帶有支撐襯底顆粒的晶圓顆粒；將多個晶圓顆粒粘合至與之相應的引線框架上；從晶圓顆粒上剝離支撐襯底顆粒以完成管芯貼片。

得到如第10圖所示的完成管芯貼片的產品後，對包含導電銀漿區450、晶圓顆粒400a的引線框架460進行烘烤(Cure)，然後進行清洗、引線鍵合以及塑封，從而得到塑封完畢的具有超薄晶圓的晶片。

本發明一種用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，該方法粘附支撐襯底於晶圓的正面，對帶有支撐襯底的晶圓進行背面研磨，並且在切割膜上同時切割支撐襯底及晶圓，將切割後的帶有支撐襯底顆粒的晶圓顆粒粘合在與其對應的引線框架上以完成管芯貼片，該方法一方面保證晶圓具有足夠的機械強度，另一方面使晶圓在管芯貼片時避免導電銀漿影響電路性能。

當然，必須認識到，上述介紹是有關本發明優選實施例的說明，只要不偏離隨後所附權利要求所顯示的精神和範圍，本發明還存在著許多修改。

本發明決不是僅局限於上述說明或附圖所顯示的細節和方法。本發明能夠擁有其他的實施例，並可採用多種方式予以實施。另外，大家還必須認識到，這裏所使用的措辭和術語以及文摘只是為了實現介紹的目的，決不是僅僅局限於此。

正因為如此，本領域的技術人員將會理解，本發明所基於的 觀點可隨時用來作為實施本發明的幾種目標而設計其他結構、方法和系統。所以，至關重要的是，所附的權利要求將被視為包括了所有這些等價的建構，只要它們不偏離本發明的精神和範圍。

450‧‧‧導電銀漿區

400a‧‧‧晶圓顆粒

410a‧‧‧粘合層顆粒

420a‧‧‧支撐襯底顆粒

440‧‧‧晶片組

460‧‧‧引線框架

Claims (10)

1. 一種用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其特徵在於，包括如下步驟：提供一晶圓，所述晶圓包含一晶圓正面和一晶圓背面，在所述晶圓正面形成一積體電路；提供一粘合層；提供一支撐襯底，利用所述粘合層將該支撐襯底粘合至該晶圓正面；在該晶圓背面進行一晶圓背面減薄；將帶有該支撐襯底的該晶圓粘合至一切割膜上並對該晶圓及該支撐襯底進行切割以形成帶有數個支撐襯底顆粒的數個晶圓顆粒；在一引線框架上進行點膠，構成數個導電銀漿區，將所述數個晶圓顆粒粘合至與之相應的該引線框架上，該數個晶圓顆粒的背面經由該數個導電銀漿區固定在該引線框架上；以及該數個導電銀漿區固化後，從該數個晶圓顆粒上剝離該數個支撐襯底顆粒以完成管芯貼片。
2. 如申請專利範圍第1項所述的用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其中，該晶圓背面減薄後還包括對該晶圓背面進行一背面工藝以形成一裝置電極，所述背面工藝包括一背面刻蝕、一背面蒸發、一背面注入以及一背面鐳射退火。
3. 如申請專利範圍第1項所述的用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其中，所述支撐襯底為玻璃或石英。
4. 如申請專利範圍第1項所述的用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其中，所述粘合層為一雙面熱剝離膠帶。
5. 如申請專利範圍第4項所述的用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其中，所述雙面熱剝離膠帶一面為一壓敏膠粘合層，其另一面為一熱剝離膠粘合層，所述壓敏膠粘合層粘合在該支撐襯底上，所述熱剝離膠粘合層粘合在該晶圓正面。
6. 如申請專利範圍第5項所述的用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其中，藉由對所述粘合層進行加熱以從該數個晶圓顆粒上分離該粘合層，從而實現從該數個晶圓顆粒上剝離該數個支撐襯底顆粒。
7. 如申請專利範圍第1項所述的用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其中，所述粘合層為一雙面紫外光照射自剝離膠帶。
8. 如申請專利範圍第7項所述的用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其中，所述雙面紫外光照射自剝離膠帶一面為一紫外光照射剝離輔助粘合層，其另一面為一紫外光照射自剝離粘合層，所述紫外光照射剝離輔助粘合層粘合在該支撐襯底上，所述紫外光照射自剝離粘合層粘合在該晶圓正面。
9. 如申請專利範圍第8項所述的用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其中，藉由對所述雙面紫外光照射自剝離膠帶進行紫外線照射以從該數個晶圓顆粒上分離該粘合層，從而實現從該數個晶圓顆粒上剝離該數個支撐襯底顆粒。
10. 如申請專利範圍第1項所述的用於超薄晶圓工藝的管芯貼片方法，其中，所述晶圓背面減薄是將該晶圓減薄至小於等於100μm。