專利名稱：在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶圓在完成集成電路后的處理技術(shù)，特別是關(guān)于一種在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體晶圓完成集成電路并切割成晶粒[die]，依封裝型態(tài)的不同粘貼于各式各樣的基板，如粘貼于另一晶粒以形成多晶片堆疊體、粘貼于一印刷電路板以進(jìn)行球格陣列[Ball Grid Array]的封裝或者是粘貼中導(dǎo)線架的晶墊或內(nèi)引指以進(jìn)行薄小外觀封裝[Thin Small OutlinePackage]或四方扁平封裝[Quad Flat Package]，習(xí)用的晶粒粘著劑為液態(tài)熱固性銀膠(sliver Paste)或是聚亞發(fā)胺[polyimide]的固態(tài)粘性膠帶。
在美國(guó)專利第2001/005935號(hào)專利中描述一種多晶片模組的組裝方法，其先將較大晶片以粘晶機(jī)貼附于一基板，再將一較小晶片固定于該較大晶片上，而用以粘固較大晶片與較小晶片的粘著劑為一種液態(tài)熱固性粘膠或是固態(tài)膠帶，然而未能揭露粘著劑是先涂施于較小晶片或較大晶片以及粘晶與打線的順序，實(shí)際上，若粘著劑為一種液態(tài)熱固性粘膠，由于液態(tài)熱固性粘膠在粘貼時(shí)仍具有流動(dòng)性，故無(wú)法預(yù)先涂施于較小晶片[上晶片]且容易污染較大晶片[下晶片]的焊墊，同時(shí)若欲在較大晶片上印刷液態(tài)熱固性粘膠時(shí)必須在打線之前，因?yàn)榇蚓€形成的焊線無(wú)法再放置網(wǎng)版，使得多晶片封裝的加工限制相當(dāng)多，若粘著劑為一種固態(tài)膠帶，不但成本較高，在多晶片封裝時(shí)，固態(tài)膠帶具有雙面粘性，一旦粘貼于較小晶片的下表面，即使得較小晶片具有粘性，如晶片翻轉(zhuǎn)、移動(dòng)或膠帶的成形與定位，不適用于晶圓級(jí)的粘性處理，同時(shí)為了在每一顆晶片上粘附一膠帶所需要的設(shè)備與花費(fèi)時(shí)間，均不符成本。
本發(fā)明的次一目的在于提供一種在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法，利用在晶圖上印刷形成一具兩階段特性的粘膠，并預(yù)烤該具兩階段特性的粘膠使其在常溫達(dá)到固態(tài)不具有流動(dòng)性及粘性[B-stage]，在切割后可得到具有熱結(jié)合粘性的晶粒，其具有良好的可加工性，以供各種型態(tài)的半導(dǎo)體封裝制造。
為了達(dá)到上述的目的，依本發(fā)明的在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法，首先提供一完成集成電路的半導(dǎo)體晶圓，該晶圓具有一表面，其可為主動(dòng)表面或非主動(dòng)表面，在該晶圓的該表面均勻涂布一層具兩階段特性的膠體，如以網(wǎng)版印刷(screen printing)、鋼版印刷(stencilPrinting)或離心涂布(spin coating)使該具兩階段性的膠體局部或完全涂布于該晶圓的該表面，較佳地，該具兩階段特性的膠體是局部涂布于該晶圓的該表面，以不覆蓋晶圓的切割道或焊墊，之后預(yù)烤該晶圓，使該具兩階段特性的膠體在常溫達(dá)到固態(tài)不具流動(dòng)性及粘性[B-stage]，通常溫度約125℃進(jìn)行預(yù)烤1小時(shí)，此時(shí)，該具兩階段特性的膠體仍未熱固化反應(yīng)而具有熱結(jié)合的粘性，以供翻轉(zhuǎn)或粘晶機(jī)吸附等加工，在切割成晶粒后，得到表面形成有熱結(jié)合粘性的晶粒，以粘貼至一基板，該基板可為另一晶粒、印刷電路板、陶瓷電路基板或?qū)Ь€架，以低成本高效率地廣泛運(yùn)用于晶片堆疊或各種封裝時(shí)基板的粘貼。


圖1本發(fā)明的在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圖處理方法的流程圖；圖2依本發(fā)明的在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法，所提供晶圓的正視圖；圖3A至3F依本發(fā)明的第一具體實(shí)施例，在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法中流程的截面示意圖；圖4A至4F依本發(fā)明的第二具體實(shí)施例，在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法中流程的截面示意圖；圖5依本發(fā)明的第三具體實(shí)施例，在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法中晶圓的非主動(dòng)表面粘設(shè)于定位膠帶以供切割的截面示意圖；圖6依本發(fā)明的第三具體實(shí)施例，在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法中已切割的晶粒粘設(shè)一導(dǎo)線架的截面示意圖；及圖7依本發(fā)明的第三具體實(shí)施例，在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法中已切割的晶粒應(yīng)用于一封裝結(jié)構(gòu)的截面示意圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱所附圖式，本發(fā)明將列舉以下的實(shí)施例說(shuō)明如圖1所示，本發(fā)明的在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法包含的主要步驟有“提供晶圓”11、“涂布具兩階段特性的膠體”12、“預(yù)烤晶圓”13、“翻轉(zhuǎn)晶圓”14及“切割晶圓”，其詳述如下如圖2及3A所示，首先在“提供晶圓”11的步驟中提供一晶圓110，該晶圓110具有一形成有集成電路與焊墊115的主動(dòng)表面112(activesurface)、一對(duì)應(yīng)的非主動(dòng)表面111(inactive surface)及復(fù)數(shù)個(gè)未分離并而呈一體的晶粒113，其中焊墊115位于晶粒113的周邊，在晶粒113四周為筆直的切割道114，依封裝制程的需求，晶圓110欲形成粘性的表面可為主動(dòng)表面112或非主動(dòng)表面111，在本實(shí)施例中，若預(yù)定在晶圓110的非主動(dòng)表面111形成粘性，則該非主動(dòng)表面111朝上，然后，進(jìn)行“涂布具兩階段特性的膠體”12的步驟，如圖3B所示，以網(wǎng)版印刷(screen printing)、鋼版印刷(stencil Printing)或離心涂布(spin coating)方法局部或完全涂布形成一種具兩階段特性(two stage或稱為B-stage)的膠體130，其先在晶圓110的非主動(dòng)表面111放置一網(wǎng)版121，再以刮刀122將該具流動(dòng)性并具兩階段特性的膠體130印刷至該非主動(dòng)表面111，在本實(shí)施例中，網(wǎng)版121覆蓋晶圓110的切割道114，使得該具兩階段特性的膠體130局部印刷于該晶圓110的該非主動(dòng)表面111而不覆蓋切割道114，由于第一實(shí)施例中所形成具局部結(jié)合粘性的晶粒是供晶片堆疊，故印刷該具兩階段特性的膠體130的厚度約在5-6mil，具兩階段特性的膠體130在不同狀態(tài)呈現(xiàn)不同特性，其包含有熱固性聚合物，如聚亞酰胺[Polyimide]、聚喹啉[Polyquinolin]或苯環(huán)丁烯[benzocyclobutene]，以及能夠溶解上述熱固性樹(shù)脂的溶劑，如丁內(nèi)脂[butyrolactorne]與環(huán)戊酮[cyclopentanone]的混合溶劑或是1，3，5-三甲基苯〔mesitylene]等，由于該兩階段的膠體130在涂施時(shí)具有A階段[A-stage]的特性，其呈液態(tài)并具有適當(dāng)流動(dòng)性，使得易于印刷成形。
然后，進(jìn)行“預(yù)烤晶圓”13的步驟，如圖3C所示，將晶圓110放置于一烤箱，加熱至一適當(dāng)溫虔[約攝氏90-150℃]約一小時(shí)，以除去溶劑，此系針對(duì)含有環(huán)氧化合物的具兩階段特性的膠體130，不同的熱固性聚合物應(yīng)調(diào)整其適當(dāng)?shù)念A(yù)烤溫度及條件，使在晶圓110的非主動(dòng)表面111上的具兩階段特性的膠體130形成一種不具流動(dòng)性的干膜，較佳地，另執(zhí)行一真空干燥加熱，以完全去除溶劑，此時(shí)，在晶圓110的具兩階段特性的膠體130具有B階段〔B-stage〕的特性，即在室溫下成為不具有粘性的膠膜[Tg≥40℃，Tg為玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度(glass transition temperature)]，可供堆疊搬運(yùn)或儲(chǔ)放，有利于后續(xù)封裝的加工，然而仍具有熱結(jié)合[thermalbonding]的粘性。
接著，執(zhí)行“翻轉(zhuǎn)晶圓”14的步驟，如圖3D所示，將晶圓110翻轉(zhuǎn)，使得非主動(dòng)表面111朝下并貼合至一定位膠帶140，該定位膠帶140為一種在切割晶圓時(shí)常用的晶粒定位膠帶，如聚氯乙烯薄膜[polyvinyl chloridemembrane]，其上表面具有粘性并結(jié)合至一框架，此時(shí)，具兩階段特性的膠體130接觸該定位膠帶140且粘性由該定位膠帶140提供，在固定晶圓110后，執(zhí)行“切割晶圓”15的步驟，利用切晶機(jī)的切割刀具150沿切割道114切割晶圓110，以構(gòu)成復(fù)數(shù)個(gè)具有熱結(jié)合粘性的晶粒113，不但可低成本快速提供并可供各種封裝使用，例如如圖3E所示，先將另一晶粒160粘固于一基板170，并打線將焊線162電性連接晶粒160的焊墊161至基板170，將該具有熱結(jié)合粘性的晶粒113以粘晶機(jī)[die bonder]吸附起來(lái)并以該具兩階段特性的膠體130粘附至另一晶粒160，其熱壓合溫度約120至170℃，僅需數(shù)秒的時(shí)間，甚至不到一秒即可完成一晶片堆疊體[如圖3F所示]，較佳地，即便在粘合后該具兩階段特性的膠體130仍未完全熱固化反應(yīng)，然后，打線將焊線180電性連接晶粒113的焊墊115至基板170，本發(fā)明的在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法除了可供晶片堆疊粘結(jié)外，亦可供一般封裝的粘晶結(jié)合，在“涂布具兩階段特性的膠體”12的步驟，以離心涂布或全面印刷方法完全涂布形成一層具兩階段特性的膠體于晶圓的非主動(dòng)表面，并經(jīng)預(yù)烤、翻轉(zhuǎn)跟切割步驟后，得到多個(gè)在非主動(dòng)表面具有熱結(jié)合粘性的晶粒，以供粘合至一基板，由于具兩階段特性的膠體在預(yù)烤后不若習(xí)用的銀膠般具有高流動(dòng)。因此，基板的連接墊可更接近晶粒，使得基板的尺寸更進(jìn)一步縮小，以適用于晶片尺寸封裝[Chip Scale Package]。
為使了解本發(fā)明不局限晶圓的印刷表面，在第二具體實(shí)施例中，如圖4A所示，首先提供一晶圓210，該晶圓210具有一形成有焊墊215[或凸塊〕的主動(dòng)表面211、一對(duì)應(yīng)的非主動(dòng)表面212及復(fù)數(shù)個(gè)晶粒213，其中焊墊215在對(duì)應(yīng)晶粒213的中央位置，該主動(dòng)表面211朝上，之后，如圖4B所示，以網(wǎng)版印刷或鋼版印刷方法形成一種具兩階段特性的膠體230于主動(dòng)表面211，其先在晶圓210的主動(dòng)表面211放置一網(wǎng)版221，再以刮刀222將該具流動(dòng)性并具兩階段特性的膠體230印刷至該主動(dòng)表面212，在本實(shí)施例中，網(wǎng)版221覆蓋晶圓210的焊墊215，使得該具兩階段特性的膠體230局部印刷于該晶圓210的該主動(dòng)表面212，其印刷該具兩階段特性的膠體230的厚度約在1-2mil。
然后，如圖4C所示，預(yù)烤該晶圓210，使在晶圓210的主動(dòng)表面211上的具兩階段特性的膠體230形成一種不具流動(dòng)性的干膜，即在室溫下成為不具有粘性[Tg≥40℃]的膠膜，可供堆疊搬運(yùn)或儲(chǔ)放，但仍具有熱結(jié)合[thermal bonding]的粘性。接著，如圖4D所示，將晶圓210翻轉(zhuǎn)，使得主動(dòng)表面211朝下并貼合至一定位膠帶240，在固定晶圓210后，利用切割刀具250沿切割道214切割晶圓210，以構(gòu)成復(fù)數(shù)個(gè)在主動(dòng)表面211具有熱結(jié)合粘性的晶粒213，不但可低成本快速提供并可供各種封裝使用，例如如圖4E所示，將該具有熱結(jié)合粘性的晶粒213以粘晶機(jī)吸附并以該具兩階段特性的膠體230粘附至一如印刷電路板260或陶瓷電路基板的基板，其熱壓合溫度約120至175℃，僅需數(shù)秒的時(shí)間，即快速粘合至一基板，并經(jīng)打線焊線262、壓模封膠體263及結(jié)合焊球261后，建構(gòu)成一球格陣列[BGA]的封裝結(jié)構(gòu)[如圖4F所示]。
此外，在本發(fā)明的第三具體實(shí)施例中，其前段步驟如同第二具體實(shí)施例的圖4A至4C，之后，如圖5所示，在預(yù)烤該晶圓210后，直接以晶圓210的非主動(dòng)表面212粘貼至一定位膠帶240，其晶圓210的主動(dòng)表面211朝上，在切割成個(gè)別的晶粒213后，如圖6所示，吸附晶粒213至一載臺(tái)272，再以一LOC[Lead-On-Chip]導(dǎo)線架的內(nèi)引指271往下粘貼該具兩階段特性的膠體230，以結(jié)合晶片213與具有引腳270的導(dǎo)線架，在打線形成焊線274、壓模形成封膠體273與導(dǎo)線架修剪成形之后，而制備一種薄小外觀封裝〔ThinSmall Outline Package〕或四方扁平封裝[Quad Flat Package]的封裝結(jié)構(gòu)，如圖7所示，因此，本發(fā)明的在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法可大量并低成本地制造具有熱結(jié)合粘性的晶粒以供后段的封裝制程。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此項(xiàng)技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明之保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書(shū)范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法，其特征是其步驟包含有提供一晶圓，該晶圓具有一表面；在該晶圓的該表面涂布一層流動(dòng)性具兩階段特性的膠體；預(yù)烤該晶圓，使該具兩階段特性的膠體不具流動(dòng)性；及切割該晶圖，以構(gòu)成具有結(jié)合粘性的晶粒。
2.如權(quán)利要求1所述的在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法，其特征是在預(yù)烤該晶圓之后，翻轉(zhuǎn)該晶圓，使該具兩階段特性的膠體接觸至一定位膠帶，以供切割。
3.如權(quán)利要求1所述的在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法，其特征是以網(wǎng)版印刷、鋼版印刷或離心涂布方法形成該具兩階段特性的膠體。
4.如權(quán)利要求1所述的在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法，其特征是該晶圓的該表面為一非主動(dòng)表面。
5.如權(quán)利要求4所述的在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法，其特征是在“涂布一具兩階段特性的膠體”的步驟中，該具兩階段特性的膠體完全形成于該晶圓的該表面。
6.如權(quán)利要求1所述的在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法，其特征是該晶圓的該表面為一主動(dòng)表面。
7.如權(quán)利要求1或6所述的在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法，其特征是在“涂布一具兩階段特性的膠體”的步驟中，該具兩階段特性的膠體是局部形成于該晶圓的該表面。
8.如權(quán)利要求7所述的在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法，其特征是在“涂布一具兩階段特性的膠體”的步驟中，該具兩階段特性的膠體是不覆蓋該晶圓的切割道或焊墊。
9.如權(quán)利要求1所述的在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法，其特征是在“切割該晶圓”的步驟后，另包含的步驟有吸附該晶粒并以該具兩階段特性的膠體粘附至一基板。
全文摘要
一種在晶粒表面形成結(jié)合粘性的晶圓處理方法，在晶圓的一表面印刷一層具兩階段特性[two stage]的膠體，之后預(yù)烤該晶圓，使該具兩階段特性[two stage]的膠體在常溫達(dá)到固態(tài)不具流動(dòng)性及粘性以供翻轉(zhuǎn)或粘晶機(jī)吸附等加工，在切割成晶粒后，晶粒表面形成有熱結(jié)合粘性，以粘貼至一基板，該基板可為另一晶粒、印刷電路板、陶瓷電路基板或?qū)Ь€架，以低成本高效率地廣泛運(yùn)用于晶片堆疊或各種封裝時(shí)基板的粘貼。
文檔編號(hào)H01L21/48GK1477696SQ0213049
公開(kāi)日2004年2月25日 申請(qǐng)日期2002年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月21日
發(fā)明者林俊宏, 黃國(guó)樑, 陳光輝, 周世文 申請(qǐng)人:南茂科技股份有限公司, 百慕達(dá)南茂科技股份有限公司