晶片承載裝置的製作方法

2023-05-30 20:58:41

專利名稱：晶片承載裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種承載裝置，尤其涉及一種用於半導體晶片進行承載、轉移的承載
裝置
背景技術：
在半導體晶片的封裝工藝中，為了保證晶片上晶片的良率，出廠前需要對晶片進 行基本的物理檢測，可以採用人工目檢或者使用自動檢測機臺(AVItool/OM)。隨著集成電 路量產效率的提高，晶圓廠多採用後者進行物檢。而將批量的晶片送入自動檢測機臺過程 中，需要將晶片置於專用的承載裝置上進行轉移運輸。普通的晶片上僅有一面形成有晶片，另一面則為基底，因此易於承載把持，而在微 機電系統(Micro Electro Mechanical Systems, MEMS)的製造工藝中，所使用的晶片雙面 均形成有MEMS圖形，為了避免圖形被物理破壞，晶片的底部不能與承載系統相接觸，因此 難以承載。與單面圖形晶片相比較，所述雙面圖形晶片一般厚度較大，因此自身剛性較強。 現有的用於雙面圖形晶片的承載裝置如圖Ia以及圖2b所示，圖Ia中使用機械夾2夾持晶 片1的側面，利用晶片1的側面與機械夾2間產生的垂直向接觸摩擦力承載晶片；而圖Ib 中使用機械鉗3直接夾持晶片1的邊緣處未形成圖形的上下表面區域。現有的承載裝置存在以下問題圖Ia所示承載裝置中，由於晶片的側面積有限， 而晶片自身具有較大質量，為了平衡晶片的自重，所述機械夾2必須與晶片1的側面產生足 夠大的橫向壓力，而矽材質的晶片表面摩擦係數較小，所述橫向壓力可能超出晶片剛性承 受能力而造成晶片斷裂。而圖Ib所示承載裝置中，晶片1邊緣處未形成圖形的表面區域非 常有限，同樣容易因剛性不足，自重過重而造成夾持處產生斷裂。因此迫切需要一種新的晶片承載裝置，用於晶片的承載、轉移，尤其適用於雙面圖 形晶片的承載需要。

發明內容
本發明解決的技術問題是提供一種晶片承載裝置，適用於雙面圖形晶片的承載需 要，易於夾持轉移並且避免晶片發生斷裂。本發明提供的一種晶片承載裝置，包括底座；以及支撐環，裝配於所述底座上；所述支撐環適於承載晶片的外圍的非半 導體圖形區域，而支撐環內徑所圍的底座區域對應於所述晶片的半導體圖形區域。作為可選方案，所述晶片承載裝置還包括至少三個限位機構，所述限位機構分布 於支撐環的外環沿上。作為可選方案，所述晶片承載裝置還包括圓形限位環，所述限位環固定於底座上， 槽徑不小於所承載晶片的圓徑；所述支撐環安裝於圓形限位環內，且支撐環的高度小於限 位環的深度。 作為可選方案，所述晶片承載裝置還包括支撐柱，所述支撐柱位於支撐環內，固定於底座上，且高度與支撐環相等。作為可選方案，在承載晶片時，所述支撐環頂部表面通過去離子水的表面張力吸 附晶片。作為可選方案，所述支撐環的環形支撐面上形成有容納去離子水的凹槽。作為可選方案，所述支撐環的高度範圍為50mm 200mm。作為可選方案，所述支撐環的內徑範圍為220mm 240mm ；所述支撐環的環寬度範 圍為5mm 20mmo本發明還提供了一種晶片承載裝置，包括用於承載晶片的承載臺以及從承載臺延 伸的支撐結構，其特徵在於，所述支撐結構適於承載晶片的非半導體圖形區域。作為可選方案，所述承載臺以及從承載臺延伸的支撐結構通過圖形化一體成型。作為可選方案，所述支撐結構是經由化學刻蝕或者機械打磨，而自承載臺延伸的。作為可選方案，所述承載臺的材質可以是矽基底、陶瓷、玻璃或者金屬。與現有技術相比，本發明所述承載裝置與晶片中未形成半導體圖形的部分接觸， 而實現承載晶片的目的，並且通過去離子水的表面張力作用吸附被承載的晶片，進一步地， 選用限位裝置防止晶片在轉移運輸過程中，發生橫向位移，本發明所述的晶片承載裝置均 適用於雙面圖形晶片以及單面圖形晶片，具有結構簡單，晶片受壓強度小的特點，能夠避免 承載過程中晶片斷裂的情況發生。


圖Ia以及圖Ib是現有的晶片承載裝置的示意圖；圖2以及圖3分別為本發明所述晶片承載裝置第一實施例的結構剖面圖以及俯視 圖；圖4至圖6是本發明所述晶片承載裝置承載晶片的流程示意圖；圖7以及圖8分別為本發明所述晶片承載裝置第二實施例的結構剖面圖以及俯視 圖；圖9以及圖10分別為本發明所述晶片承載裝置第三實施例的結構剖面圖以及俯 視圖；圖11以及圖12分別為本發明所述晶片承載裝置第四實施例的結構剖面圖以及俯 視圖；圖13為是本發明所述晶片承載裝置第五實施例的製作方法流程示意圖。
具體實施例方式在半導體製造領域，常見的晶片圓徑尺寸包括六英寸、八英寸以及十二英寸等，但 無論是何種尺寸的晶片在生產過程中不可能所有面積區域都能夠形成半導體圖形或者制 作晶片。所述形成半導體圖形的區域一般也為圓形，其圓徑較小，因此在晶片上會形成一個 未形成半導體圖形的環形區域，以八寸晶片為例，該環形區域的寬度一般為8mm。本發明利用晶片的上述環形區域，提供一種「環接觸」式的晶片承載裝置，使用具 有一定高度的支撐環與晶片上未形成半導體圖形的環形區域接觸，起到承載支撐晶片的作 用。上述承載方式能夠避免現有技術中，晶片局部受力強度過大而發生斷裂的問題。
下面所述承載的晶片以標準八英寸的雙面圖形晶片為例，結合具體實施例對本發 明所述的晶片承載裝置做詳細介紹。圖2為本發明所述晶片承載裝置第一實施例結構剖面圖，圖3為圖2所示晶片承 載裝置的俯視圖；結合圖2以及圖3所示，本發明提供的一種晶片承載裝置包括底座100 ；以及支撐環101，裝配於所述底座上，所述支撐環適於承載晶片的外圍 的非半導體圖形區域，而支撐環內徑所圍的底座區域對應於所述晶片的半導體圖形區域。本實施例中，所承載的晶片200為八英寸雙面圖形晶片，因此所述晶片200上未形 成半導體圖形的環形區域的寬度為8mm，而晶片200的總體圓徑為240mm，所述支撐環101 的內徑小於所承載晶片的圓徑，但大於所述晶片上半導體圖形區域的圓徑，具體尺寸如下 內徑範圍為220mm 240mm ；環寬度範圍為5mm 20mm，使得支撐環101在承載晶片200時， 與晶片200構成「環接觸」。此外，在晶片承載過程中，晶片200有可能因為自身重力的作用而產生形變，其中 晶片200的圓心部分為形變最大處，該處的晶片底面高度將低於邊緣被支撐環101支撐部 分的高度，因此選擇支撐環101的高度時，需要留出足夠的空間，防止晶片200底面的圓心 部分接觸到底座100。雙面圖形晶片由於厚度較單面圖形晶片大，因此雙面圖形晶片的自 身剛性也較強，上述圓心部分的形變也較小。本實施例中，所述支撐環101的高度範圍為 50mm 200mm，具體根據需要進行選擇。本發明中，支撐環101承載晶片時，通過去離子水的表面張力吸附晶片200，即使 用時在支撐環101的環形支撐面上滴入去離子水，將晶片200置於支撐環上即可。但為了 防止去離子水四散流溢，同時獲得更好的吸附效果，作為可選方案，還可以在支撐環101的 環形支撐面上設置容納去離子水的凹槽，可以是在支撐環101的環形支撐面上開設環形凹 槽，也可以如本實施例圖中所示，在支撐環101的環形支撐面上，均勻設置若干凹槽。所述支撐環101與底座100的材質可以是矽基底、陶瓷、玻璃或者金屬等；底座 100的形狀可以為方形、柱形等，根據需要選擇，頂部平面用於固定支撐環101 ；所述支撐環 101可以通過螺栓、安裝槽等方式固定於底座100上，固定後保持水平。下面結合圖示，對本實施例所述晶片承載裝置的使用流程進一步介紹。如圖4所示，首先在支撐環101環形支撐面上的凹槽111內注入去離子水，注入劑 量以剛溢出凹槽111的表面即可。如圖5所示，將待承載的晶片200垂直對準支撐環101，較為方便的方法可以是將 晶片200的圓心與支撐環101的圓心對準。如圖6所示，沿上述對準的方向，將晶片200輕放至支撐環101上，使得支撐環101 環形表面上的去離子水沿兩者接觸面溢開，此時晶片200與支撐環101形成「環接觸」，且兩 者的接觸界面被填充去離子水，通過去離子水所產生的張力，牢牢吸附。經過上述過程，完成晶片的承載，晶片200的底部邊緣未形成半導體圖形的部分 與支撐環101構成「環接觸」，且通過去離子水的表面張力作用吸附於承載裝置上，便可以 通過承載裝置的移動，完成晶片的轉移運輸。在上述實施例中，晶片200與支撐環101之間雖然通過去離子水的張力作用相互 吸附，但在運輸過程中，隨著時間去離子水容易蒸發，所述張力作用也會逐漸減弱，尤其在 側向方向，晶片200容易與支撐環101發生錯位，而使得支撐環101與晶片200的底面半導
5體圖形接觸，造成晶片200上的半導體圖形物理損傷。因此基於第一實施例所示的晶片承載裝置，本發明還提供了晶片承載裝置的第二 實施例。圖7以及圖8分別為本發明所述晶片承載裝置第二實施例的結構剖面圖以及俯視 圖，結合圖7以及圖8所示，本發明所述晶片承載裝置第二實施例與第一實施例相比，僅在 支撐環101的外環沿上還設置有至少三個限位機構112，以防止晶片相對支撐環101發生側 移，所述限位機構112可以為限位齒、卡筍或者凸槽等，分布於支撐環101的外沿。本實施 例中，所述晶片承載裝置包括四個限位機構112，所述限位機構112為限位齒，均勻分布並 且固定於支撐環101的外環沿上。所述第二實施例的晶片承載裝置的使用方法與第一實施 例相同，此處不再贅述。除上述在支撐環101外沿設置限位機構的方法，本發明還提供了晶片承載裝置的
第三實施例。圖9以及圖10分別為本發明所述晶片承載裝置第三實施例的結構剖面圖以及俯 視圖，結合圖9以及圖10所示，本發明所述晶片承載裝置第三實施例與第一實施例相比，還 包括限位環102，所述限位環102呈圓形，並固定於底座上，環徑不小於所承載晶片的圓徑； 所述支撐環101安裝於圓形限位環102內，且支撐環101的高度小於限位環102的深度。在第三實施例所示的晶片承載裝置中，如果晶片相對支撐環101發生側移，其側 面將接觸到限位環102的內壁，而被限制在有限的側移範圍內，因此能夠避免進一步錯位 造成晶片的損傷。雖然上述各實施例以承載雙面圖形晶片為例，但從基本的承載機制容易推得，上 述晶片承載裝置同樣適用於單面圖形晶片的承載。但從前述內容中已知，一般單面圖形晶 片的厚度較雙面圖形晶片薄，剛性更小，容易因自身重力發生形變，因此在大尺寸晶片承載 過程中，僅僅依靠「環接觸」難以滿足承載需求，尤其在晶片的圓心部分發生較大程度的彎 曲形變而不利於晶片的轉移運輸。因此基於上述各實施例，本發明還提供了晶片承載裝置的第四實施例。圖11以及圖12分別為本發明所述晶片承載裝置第三實施例的結構剖面圖以及俯 視圖，結合圖11以及圖12所示，本發明所述晶片承載裝置第四實施例還包括若干支撐柱 103，圖示中僅以第一實施例為改進基礎而進行說明，所述支撐柱103位於支撐環101內，固 定於底座上，且高度與支撐環101相等，所述支撐柱103的頂部與晶片底部的接觸面可以是 「點接觸」也可以是「面接觸」，取決於支撐柱103的頂部形狀，本實施例中，所述晶片承載裝 置包括五個圓柱形支撐柱103，均勻分布在支撐環內，其中四個支撐柱103構成正方形的四 角，而另一個支撐柱103位於正方形的中心也即支撐環的圓心處，因此在承載晶片時，該支 撐柱103恰好能夠支撐晶片底部的圓心位置。 上述的限位機構、限位環、支撐柱等可以與支撐環配合使用，並製作成可拆卸的零 件，根據所承載的晶片類型，進行選擇、組合，靈活使用，而不僅僅局限於上述各具體實施例 內容。 以上實施例中，支撐結構(支撐環)作為獨立部件固定於底座上，與晶片底部未形 成半導體圖形的邊緣部分形成」環接觸」。但對於某些特殊用途的晶片，其底部不一定是規 則的圖形，支撐結構僅需要與晶片底部未形成半導體圖形的部分接觸，構成支撐關係即可。這樣所述支撐結構不一定是規則部件，為了製造方便，可以將支撐結構直接形成於承載臺 上，與承載臺為一體。基於上述思路，本發明還提供了晶片承載裝置的第五實施例。本發明提供的另一種晶片承載裝置，包括用於承載晶片的承載臺以及從承載臺延 伸的支撐結構，所述支撐結構適於承載晶片的非半導體圖形區域，且承載臺以及支撐結構 通過圖形化一體成型。如圖13所示，為所述晶片承載裝置的第五實施例的製作流程示意圖，基本步驟包 括Si、根據所承載的晶片底部的半導體圖形，製作圖形模板，區分晶片上形成以及未 形成半導體圖形的區域。S2、依據所述模板，圖形化承載臺，形成延伸出的支撐結構，使得所述支撐結構在 支撐晶片時，接觸的位置均為晶片上未形成半導體圖形的區域。其中所述圖形化可以是化學刻蝕或者機械打磨。可選的，承載臺的材質可以是矽 基底、陶瓷、玻璃或者金屬等。以下以矽基底為例，假設承載的晶片為八寸晶片，可以使用同樣圓徑為八寸的矽 基底作為承載臺，然後根據晶片上的半導體圖形，對矽基底的表面進行圖形化，將對應晶片 上形成有半導體圖形的區域刻蝕掉直至一定深度，也可以使用機械加工進行打磨，這樣所 形成的矽材質的承載臺與承載晶片時，便能夠保證兩者「圖形接觸」，接觸部分未形成半導 體圖形。進一步的，承載臺上被刻蝕的區域僅需包含上述形成有半導體圖形的所對應區域 即可，能夠更廣泛的適用承載各種圖形的晶片。此外，前述構成「環接觸」、「點接觸」或者「面接觸」的各類晶片承載裝置中，所述支 撐環、支撐柱等也可以按照所述「圖形化承載臺」的方法形成。具體包括將底部承載臺上， 對應晶片形成有半導體圖形的中心圓部分，採用化學刻蝕或者機械打磨的方式挖空至一定 深度，形成具有相應高度的支撐環或者支撐柱。具體的圖形化方式，可根據承載臺的材質進 行選擇，以便降低生產成本、工藝複雜度。本發明所述晶片承載裝置的第五實施例，具體的使用方法與前述實施例相同，也 可以利用等離子水的表面張力吸附晶片，僅需保證支撐結構與晶片的接觸面足夠光滑即 可，本發明領域技術人員應當可以容易推得，此處不再贅述。雖然本發明已以較佳實施例披露如上，但本發明並非限定於此。任何本領域技術 人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護範圍應 當以權利要求所限定的範圍為準。
權利要求
1.一種晶片承載裝置，其特徵在於，包括底座；以及支撐環，裝配於所述底座上；所述支撐環適於承載晶片的外圍的非半導體 圖形區域，而支撐環內徑所圍的底座區域對應於所述晶片的半導體圖形區域。
2.如權利要求1所述的晶片承載裝置，其特徵在於，還包括至少三個限位機構，所述限 位機構分布於支撐環的外環沿上。
3.如權利要求1所述的晶片承載裝置，其特徵在於，還包括圓形限位環，所述限位環固 定於底座上，環徑不小於所承載晶片的圓徑；所述支撐環安裝於圓形限位環內，且支撐環的 高度小於限位環的深度。
4.如權利要求1所述的晶片承載裝置，其特徵在於，還包括支撐柱，所述支撐柱位於支 撐環內，固定於底座上，且高度與支撐環相等。
5.如權利要求1所述的晶片承載裝置，其特徵在於，在承載晶片時，所述支撐環頂部表 面通過去離子水的表面張力吸附晶片。
6.如權利要求5所述的晶片承載裝置，其特徵在於，所述支撐環的環形支撐面上形成 有容納去離子水的凹槽。
7.如權利要求1所述的晶片承載裝置，其特徵在於，所述支撐環的高度範圍為50mm 200mm。
8.如權利要求7所述的晶片承載裝置，其特徵在於，所述支撐環的內徑範圍為220mm 240mmο
9.如權利要求7所述的晶片承載裝置，其特徵在於，所述支撐環的環寬度範圍為5mm 20mmo
10.一種晶片承載裝置，包括用於承載晶片的承載臺以及從承載臺延伸的支撐結構，其 特徵在於，所述支撐結構適於承載晶片的非半導體圖形區域。
11.如權利要求10所述的晶片承載裝置，其特徵在於，所述承載臺以及從承載臺延伸 的支撐結構通過圖形化一體成型。
12.如權利要求11所述的晶片承載裝置，其特徵在於，所述支撐結構是經由化學刻蝕 或者機械打磨，而自承載臺延伸的。
13.如權利要求10所述的晶片承載裝置，其特徵在於，所述承載臺的材質是矽基底、陶 瓷、玻璃或者金屬。
全文摘要
本發明提供了一種晶片承載裝置，包括底座；以及支撐環，裝配於所述底座上；所述支撐環適於承載晶片的外圍的非半導體圖形區域，而支撐環內徑所圍的底座區域對應於所述晶片的半導體圖形區域。本發明所述承載裝置與晶片中未形成半導體圖形的部分接觸，而實現承載晶片的目的，並且通過去離子水的表面張力作用吸附被承載的晶片，進一步地，選用限位裝置防止晶片在轉移運輸過程中，發生橫向位移，本發明所述的晶片承載裝置均適用於雙面圖形晶片以及單面圖形晶片，具有結構簡單，晶片受壓強度小的特點，能夠避免承載過程中晶片斷裂的情況發生。
文檔編號B81C1/00GK102005403SQ20091019478
公開日2011年4月6日 申請日期2009年8月28日 優先權日2009年8月28日
發明者丁萬春 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司, 芯電半導體(上海)有限公司