半導體晶片載體的製作方法
2023-05-22 15:24:51 2
專利名稱：半導體晶片載體的製作方法
技術領域：
本發明總的來說涉及用於製造半導體器件的系統和方法，更具體地，涉及用於承 載半導體晶片的系統和方法。
背景技術：
通常，半導體晶片會比較薄且易於損壞，並且在處理期間會變得更加薄且更易於 損壞。可以使半導體晶片更薄的一種步驟是矽通孔(TSV)工藝，從而在晶片的正面形成導 電通孔，並通過諸如研磨的工藝使晶片的背面變薄，以從背面露出導電通 L。使晶片變薄的 這種工藝會損壞晶片的邊緣，並且會在晶片隨後的運輸和處理期間使晶片更加易碎且易於 損壞。 為了幫助減輕這些損壞，通常將一個載體附接至晶片。使用粘合劑來附接載體，並 用於通過操作載體來操作晶片。此外，載體的附加強度支撐晶片，使得由運輸和/或處理引 起的應力不會損壞晶片。典型地，以與具有附接至鏡片的平坦面的晶片相同的尺寸和形狀 來製造載體。 然而，通過將晶片附接至與晶片相同尺寸和形狀的載體，晶片在處理和運輸期間 也仍然易於損壞。具體地，晶片露出的外部邊緣會在運輸和處理期間變得破碎和損壞。這 種損壞會降低總的工藝產量，因為晶片上的特定管芯會被損壞和失效。
發明內容
通過本發明的優選實施例通常會解決或防止這些和其他問題，並實現技術優勢，
其中，本發明的優選實施例提供了保護半導體晶片的側面的半導體晶片載體。 根據本發明的優選實施例，半導體晶片包括具有凸起的外圍區域的襯底。腔定位
於襯底的中心區域。腔被配置為利用粘合劑連接至半導體晶片。 根據本發明的另一個優選實施例，用於保護半導體晶片的方法包括設置具有在
其中形成有腔的載體。在腔內設置粘合劑，並將半導體晶片至少部分地放置在腔內。 根據本發明的又一優選實施例，用於保護半導體晶片的方法包括設置載體，該載
體包括具有第一厚度的第一區域和具有大於第一厚度的第二厚度的第二區域，沿著第一區
域的外邊緣定位第二區域。使用粘合劑將半導體晶片附接至載體的第一區域。 本發明的優選實施例的優點是保護半導體晶片免受與半導體晶片的運輸和處理
相關聯的損壞。
為了更加完整地理解本發明及其優點，現在將結合附圖來進行以下描述，其中
圖1示出了根據本發明實施例的具有中心部分和外圍部分的載體的截面圖； 圖2示出了根據本發明實施例的具有中心部分和外圍部分的載體的平面圖； 圖3示出了根據本發明實施例的粘合劑在載體上的放置； 圖4示出了根據本發明實施例的與粘合劑接觸的晶片的放置； 圖5示出了根據本發明實施例的晶片在被載體保護同時的進一步的處理；以及 圖6示出了根據本發明實施例的晶片從載體去除。 除非另有指定，不同附圖中相應的標號和符號通常表示相應的部分。繪製附圖以 清晰示出優選實施例的相關方面，並且不必要按比例繪製。
具體實施例方式
下面詳細討論本發明優選實施例的製造和使用。然而，應該理解，本發明提供了許 多可以在各種特定環境中具體化的可應用發明概念。所討論的具體實施例僅僅示出了製造 和使用本發明的具體方式，並不用於限制本發明的範圍。 將參照特定上下文中的優選實施例描述本發明，即在減薄工藝期間將半導體晶片 附接至載體以露出矽通孔(TSV)的工藝。然而，本發明還應用於其他工藝，這有利於利用載 體襯底。 現在，參照圖l，示出了優選載體101的截面圖。優選地，載體101包括例如玻璃、 二氧化矽、氧化鋁、它們的組合等。載體101優選具有中心區域103和外圍區域105。優選 地，中心區域103將會附接至晶片401 (下面參照圖4進行描述)，而外圍區域105保護晶片 401的邊緣不在處理和運輸期間被損壞。 優選地，中心區域103是平坦的，以有助於其附接至晶片401。中心區域103優選 具有在約550 ii m與約670 P m之間的厚度，優選地為約620 y m的厚度。此外，中心區域103 優選具有大於將與其附接的晶片401 (參見圖4)的直徑。此外，雖然中心區域103的尺寸在 一定程度上依賴於晶片401的尺寸，但中心區域103優選具有大於晶片401的直徑約1. 5% 和約0. 5%之間的直徑。例如，如果晶片401的直徑約為300 ii m，則中心區域的優選直徑約 為303iim。 在附接至中心區域103的同時，外圍區域105(截面示為中心區域103的側面的兩 個分離部分)優選地圍繞中心區域103，並且還具有大於中心區域103的厚度。因此，優選 地，外圍區域105在中心區域103的優選平坦表面上延伸。外圍區域105的這種延伸或臺 階高度形成了中心區域103的腔，其中，晶片401可以等待進一步的處理。如此，臺階高度 的精確尺寸至少部分地依賴於將附接的晶片401的尺寸。然而，作為實例，由於晶片的厚度 約為100iim，所以外圍區域105和中心區域103之間的臺階高度優選小於約100iim，優選 臺階高度約為50iim。 優選地，使用掩模和蝕刻工藝來形成載體101。在該工藝中，圓柱形的載體可以從 片或圓柱的期望材料分割得到。然後，如果優選玻璃材料被用於載體，則利用光刻材料的適 當掩模工藝可被用於形成光刻膠以選擇性地去除中心區域103，同時保護外圍區域105。然 後，由於外圍區域105被保護，所以可以將適當的蝕刻劑用於減薄中心區域103，同時保持 外圍區域105的厚度。 然而，本領域的技術人員應該認識到，上述掩模和蝕刻工藝僅僅是可形成載體IOI的優選實施例的方法的一個實例。還可以可選地利用其他方法，諸如分別將中心區域103 和外圍區域105形成為它們的期望厚度，然後通過將這些部分提升到它們的熔點來將中心 區域103附接至外圍區域105。任何適合的形成方法都可用於載體101，並且這些方法都包 括在本發明的範圍之內。 圖2示出了載體101的平面圖。如圖所示，中心區域103與晶片401的整體形狀 (例如，圓形)相匹配。圖2還示出了沿著中心區域103的外邊緣圍繞中心區域103的外圍 區域105。 圖3示出了在中心區域103上將粘合劑301放置到載體101的腔內。優選地，粘 合劑301包括紫外膠，該紫外膠在暴露給紫外線時失去其粘結性。然而，還可以使用其他類 型的粘合劑，諸如壓敏粘合劑、輻射可固化粘合劑(radiation curable adhesive)、環氧樹 脂、這些材料的組合等。優選地，以流體、半流體或凝膠形式將粘合劑放置在中心部分上，粘 合劑在壓力之下易於變形。 圖4示出了晶片401至少部分地優選放置到腔中，使得粘合劑301將晶片401附 接至載體101。晶片401通常包括由參考標號406統一表示的多個單獨的管芯，其中，每個 管芯406都包括本領域已知的具有在其上形成的電子器件的襯底。襯底通常覆蓋有一個或 多個介電層和導電層。導電層為下層的電子器件提供連接性和線路。 優選地，晶片401具有第一側402，其上定位有電子器件以及介電和導電層。優選 地，晶片401還具有第二側404，與第一側402和電子器件相對定位。優選地，第二側404不 具有位於其上的電子器件。 優選地，一個或多個單獨的管芯406具有部分穿透半導體晶片401形成的導電通 孔408。優選地，通過塗覆和顯影適當的光刻劑(未示出)，然後蝕刻晶片401的第一側402 以形成通孔開口來形成導電通孔408。優選地，通孔開口被形成，以至少比形成在晶片401 內和其上的電子器件更深地延伸到晶片401中，並且優選地，至少延伸到比管芯406的最終 期望高度大的深度。因此，雖然通孔開口距晶片401的表面的深度依賴於管芯406的總體 設計，但該深度優選在約70 ii m和約190 ii m之間，優選深度為150 y m。此外，優選地，通孔 開口具有在約20 ii m和約70 ii m之間的直徑，優選直徑為50 y m。 優選地，沿著通孔開口的側壁形成阻擋層。優選地，阻擋層包括諸如氮化鈦的導電 材料，雖然可以選擇性地利用諸如氮化鉭或鈦的其他材料。優選地，使用諸如PECVD的CVD 工藝形成阻擋層。然而，可以選擇性地使用諸如濺射或金屬有機化學汽相沉積(MOCVD)的 其他可選工藝。 然後，通孔開口填充有導電材料412以形成導電通孔408。導電材料412優選通過 電極沉積工藝形成，並優選包括銅。然而，可以選擇性地使用諸如無電沉積、電鍍或CVD的 其他適當方法以及諸如鎢的其他適當材料，以形成導電材料。優選地，導電材料412完全填 充且溢出通孔開口 ，然後優選通過諸如研磨或蝕刻的工藝來去除通孔開口外部的多餘導電 材料412，以形成最終將形成為TSV(下面參照圖5進行描述)的導電通孔408。
優選地，晶片401被放置在腔內，使得晶片401的第一側402面對載體101的中心 區域103，優選與粘合劑301接觸。此外，晶片401被優選部分地放入腔內。晶片401僅部 分地放置在腔內的這種方式使得晶片401的第二側404保持在載體101的外部區域105上 方，從而允許對在晶片401的第二側404執行進一步處理(諸如下面參照圖5所描述的)，同時保持晶片401的第一側402被載體101所保護。 優選地，載體401被放置在腔內，使得晶片401不直接與載體101的外圍區域105 接觸，從而保持晶片401不與除粘合劑301之外的任何東西直接接觸。此外，優選地，將晶片 401放置在腔內使得粘合劑301的至少一部分移動到晶片401和載體101的外圍區域105 之間的區域中。如此，粘合劑301將直接接觸晶片401的側面的至少一部分並保護晶片401 的側面的至少一部分，同時還保護晶片401的側壁和晶片401的第一側402之間的接合處。
優選地，粘合劑301的這种放置不僅用於將晶片401附接至載體101的中心區域 103和外圍區域105 (從而給出對晶片401更好的支撐)，而且還用於直接覆蓋晶片401的 側壁和邊角的至少一部分並保護晶片401的側壁和邊角的至少一部分。因此，這種直接覆 蓋保護了晶片401的至少一部分側壁和邊角不受運輸和處理損壞，同時還用於整體上提供 對晶片401更好的支撐。因此，可以在晶片401附接至載體101的同時減少或消除對晶片 401的運輸和處理損壞。 此外，優選地，晶片401被放置在腔內，從而不會產生在放置期間損壞晶片401的 應力。如此，通過水平地將半導體晶片放到粘合劑301上來將晶片401優選放置為與粘合 劑301接觸，使得晶片401的第一側402的一部分不在晶片401的第一側402的其他部分 之前與粘合劑301接觸。這种放置防止了不期望的應力在晶片401附接至載體101之前不 均勻地建立在晶片401內。 如果選擇可固化粘合劑作為優選粘合劑301，則一旦晶片401已經至少部分地放
置在腔內，就優選執行固化工藝以固化粘合劑301。優選採用周圍環境溫度和約25(TC之間
的溫度以及小於約30min的時間，優選使用熱固化工藝來執行固化工藝。 然而，應該注意，所使用的精確固化工藝至少部分地依賴於所選擇的具體粘合劑。
例如，不同的粘合劑會要求不同的固化條件，並且壓敏粘合劑根本不需要固化工藝。因此，
可適合於結束將晶片401附接至載體401的任何固化工藝(包括根本沒有固化的工藝)都
包括在本發明的範圍內。 圖5示出了優選在固化粘合劑301之後，晶片401的第二側404被進一步處理，而 晶片401的第一側402被保護。在貫穿晶片401形成TSV的優選實施例中，晶片401的第 二側404優選被減薄，以露出導電通孔408，從而形成TSV 501。優選地，使用諸如化學機械 拋光(CMP)的去除工藝執行晶片401的減薄，其中，使蝕刻劑和研磨劑的組合與晶片401接 觸，並將研磨襯墊(未示出)用於減薄晶片401。然而，可以選擇性地使用諸如蝕刻的減薄 晶片401的任何適合工藝。 圖6示出了不再期望由載體101提供的保護之後將晶片401從載體101上去除。 在紫外膠被用作粘合劑301的優選實施例中，優選地，用紫外線輻射照射粘合劑301，直到 其失去一部分或所有粘合性。因此，在沒有粘合劑301的情況下，就可以容易地使晶片401 與載體101分離。 然而，本領域的技術人員應該認識到，雖然當粘合劑301是紫外膠時優選上述紫 外輻射技術，但其他類型的粘合劑301可以要求其他方法來使晶片401與載體101脫膠。例 如，根據所選擇的精確粘合劑301，可以利用熱脫膠工藝或雷射脫膠工藝。可以將任何適當 的脫膠工藝用於使晶片401與載體101分離，並且所有這些方法都完全落在本發明的範圍 之內。
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儘管詳細描述了本發明及其優點，但應該理解，在不背離由所付權利要求限定的 本發明的精神和範圍的情況下，可以進行各種改變、替換和變化。例如，本領域的技術人員 應該容易理解，可以改變粘合劑的類型，並仍然在本發明的範圍內。 此外，本發明的範圍不用於限制在說明書中描述的工藝、機器、製造、物質組成、裝 置、方法和步驟的具體實施例。本領域的技術人員根據本發明的公開內容可容易理解，可 以根據本公開利用現有或後來發展的執行基本上與本文中所描述的對應實施例相同的功 能或者基本實現與本文所描述的對應實施例相同的結果的工藝、機器、製造和物質組成、裝 置、方法或步驟。因此，所附權利要求包括在其範圍內，諸如工藝、機器、製造和物質組成、裝 置、方法或步驟。
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權利要求
一種半導體晶片載體，包括襯底，具有凸出的外圍區域；以及腔，定位在所述襯底的中心區域，所述腔被配置為利用粘合劑連接至所述半導體晶片。
2. 根據權利要求1所述的半導體晶片載體，其中，外圍區域的厚度和中心區域的厚度之間的差在約200 ii m和約300 ii m之間。
3. 根據權利要求1所述的半導體晶片載體，其中，所述載體包括玻璃。
4. 根據權利要求1所述的半導體晶片載體，還包括粘合劑，在所述中心區域上，其中，所述粘合劑至少部分地覆蓋所述外圍區域的側壁。
5. —種用於保護半導體晶片的方法，所述方法包括設置載體，所述載體包括在其中形成的腔；在所述腔內設置粘合劑；以及將半導體晶片至少部分地放置在所述腔內。
6. 根據權利要求5所述的方法，其中，所述腔從所述載體的頂部延伸約200 m和約300iim之間。
7. 根據權利要求5所述的方法，其中，所述粘合劑的一部分保護所述半導體晶片的側壁，以及放置所述半導體晶片使所述粘合劑移位，從而所述粘合劑和所述半導體晶片完全填充所述腔。
8. 根據權利要求5所述的方法，其中，所述半導體晶片至少部分地遠離所述腔延伸。
9. 根據權利要求5所述的方法，其中，所述半導體晶片還包括面向所述載體的第一側和與所述第一側相對的第二側；以及導電通孔，從所述第一側開始朝向所述第二側延伸。
10. 根據權利要求5所述的方法，其中，所述粘合劑具有約lOOym的厚度，以及其中，所述粘合劑為紫外膠。
11. 一種用於保護半導體晶片的方法，所述方法包括設置載體，所述載體包括第一區域，具有第一厚度；禾口第二區域，具有大於所述第一厚度的第二厚度；以及使用粘合劑將半導體晶片附接至所述第一區域。
12. 根據權利要求11所述的方法，還包括放置所述粘合劑，使得所述粘合劑位於所述第二區域和所述半導體晶片之間；放置所述粘合劑，使得所述粘合劑和所述半導體晶片完全填充通過所述第一區域和所述第二區域形成的腔；以及減薄所述半導體晶片，以露出位於所述半導體晶片內的導電通孔。
13. 根據權利要求ll所述的方法，還包括處理所述半導體晶片背向所述載體的一側；以及在處理所述半導體之後，從所述載體去除所述半導體晶片。
14. 根據權利要求11所述的方法，還包括利用紫外線輻射照射所述粘合劑。
15. 根據權利要求11所述的方法，其中，通過水平地將所述半導體晶片放到所述粘合劑上來執行使所述半導體晶片與所述粘合劑接觸地放置'
全文摘要
公開了半導體晶片載體以及用於保護半導體晶片的方法。優選實施例包括具有中心區域和外圍區域的載體。優選地，外圍區域具有大於中心區域的厚度，以在載體中形成腔。優選將粘合劑放置在腔中，並將半導體晶片放置在粘合劑上。通過凸出的外圍區域以及至少部分地填充半導體晶片和載體的外圍區域之間的區域的所移位的粘合劑，來保護半導體晶片的邊緣。
文檔編號H01L21/68GK101794725SQ20101010654
公開日2010年8月4日 申請日期2010年1月28日 優先權日2009年2月2日
發明者陳明發, 黃招勝 申請人:臺灣積體電路製造股份有限公司