CN100449726C - 用于半导体晶片的支承系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

在其单独的芯片被封装之前，半导体晶片经历了不同的处理。这样的处理的非穷尽例举有晶片背面打磨、晶片背面金属化、用激光和锯的晶片切割、测试、好芯片标记、芯片排出和在胶带上的芯片放置。在处理的过程中需要对晶片进行机械支承。晶片也需要在制造工厂(FAB)中的处理器具或封装设备之间进行运输。该半导体晶片可具有例如300毫米的直径和例如762微米的厚度。在背面打磨之后，可将晶片的厚度减少到例如在大约50到大约100微米之间的厚度范围。这样的晶片是易碎的，并需要仔细的装卸。

Description

用于半导体晶片的支承系统及其方法
技术领域
本发明涉及用于半导体晶片的支承系统及其方法。
背景技术
在其单独的芯片被封装之前，半导体晶片经过不同的处理。这种处理的非穷尽例举有晶片背面打磨、晶片背面金属化、用激光和锯的晶片切割、测试、好芯片标记、芯片排出和胶带上的芯片放置。在处理过程中需要对晶片进行机械支承。晶片也需要在制造工厂(FAB)中的处理器具或封装设备之间进行运输。
半导体晶片可具有例如300毫米的直径和例如762微米的厚度。在背面打磨之后，可将晶片的厚度减少到例如在大约50到大约100微米之间的厚度范围。具有这种厚度的晶片是易碎的，并需要仔细的装卸。
发明内容
本发明旨在解决上述问题。
根据本发明的一种方法，包括：通过使半导体晶片的支承面处在低于所述半导体晶片的暴露表面的气压，将所述半导体晶片固定到晶片支承系统，其中所述半导体晶片的支承面和所述半导体支承系统的穿孔面接触。
根据本发明的一种晶片支承系统，包括：具有穿孔面的主体，其中所述穿孔面支承半导体晶片，所述主体具有在所述穿孔面和所述主体相对表面之间的多个腔，其中所述腔具有到所述相对表面的孔；以及附贴到所述主体的相对表面以密封所述孔的隔膜。
附图说明
本发明的实施例作为示例示出，且不限于附图中的图形，在附图中，同样的标号指示对应的、相似或类似的元件，其中：
图1是依照本发明某些实施例的示例性半导体晶片和示例性晶片支承系统的分解图；
图2是依照本发明某些实施例的图1的部分半导体晶片和图1的部分晶片支承系统的剖视图；
图3是依照本发明某些实施例的图1的部分晶片支承系统的剖视图；
图4是依照本发明某些实施例的用于将半导体晶片固定到晶片支承系统的方法的流程图；
图5是依照本发明某些实施例的用于将半导体晶片固定到晶片支承系统的另一方法的流程图；
图6是依照本发明某些实施例的用于将半导体晶片固定到晶片支承系统的再一种方法的流程图；
图7是依照本发明某些实施例的用于将半导体晶片固定到晶片支承系统的还一种方法的流程图；
图8A、8B、8C和8D是依照本发明某些实施例的用于将半导体晶片从晶片支承系统释放的替换方法的流程图；
将要理解的是，为了简化和使说明清楚，在图中示出的元件不一定是按照比例画出的。例如，为了清楚，某些元件的尺寸相对于其它元件已经被放大。
具体实施方式
在下面的详细描述中，陈述了许多特定的细节，以便提供对本发明实施例的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将理解的是，可以在没有这些细节的情况下来实施本发明的实施例。在其它情况下，没有详细描述公知的方法、程序、组件和电路，以使不会混淆本发明。
参照图1和图2，示出了依照本发明某些实施例的示例性半导体晶片2和晶片支承系统4。图1是半导体晶片2和晶片支承系统4的分解图，而图2是部分半导体晶片2和部分晶片支承系统4沿着横截面A的剖视图，图3是沿着横截面B的晶片支承系统4的一部分的剖视图。
如图1所示，半导体晶片2具有圆盘形状，尽管也可设想任何其它形状的半导体晶片2。半导体晶片2包括通过划片线(也称为“街”)分开的芯片，诸如示例的划片线8分隔的芯片6。芯片6可具有矩形形状，尽管也可设想任何其它形状的芯片6。此外，尽管未在图1中明确地示出，半导体晶片2可包括不同形状和尺寸的芯片。
半导体晶片2可经过不同的处理，诸如表面打磨和表面金属化。此外，诸如被标注为6”的芯片的特殊芯片6可由例如激光锯或机械锯从半导体晶片2中锯下。锯掉的芯片6”可从半导体晶片2排出，并可放置在胶带上(未示出)。
半导体晶片2直径的非穷尽例举包括大约150毫米、大约200毫米和大约300毫米。半导体晶片2的厚度在例如大约700微米到大约800微米的范围之内，例如厚度约为762微米。表面打磨处理可将半导体晶片2的厚度减少到例如大约50到大约100微米的范围内。
晶片支承系统4可具有拥有开口12的充分刚性的穿孔面10。开口12可集中在由和半导体晶片2基本具有相同形状的曲线14所限定的区域内。开口12可具有基本为圆形的形状，尽管也可设想开口12的任何其它形状。
通过放置与穿孔面10相接触的半导体晶片2的受支承面16使得开口12基本由半导体晶片2阻挡，且此外通过使半导体晶片2的暴露表面18处于比透过开口12施加给支承面16的气压更高的气压，可将半导体晶片2固定到晶片支承系统4。
在将半导体晶片2固定到晶片支承系统4的同时，可将半导体晶片2与晶片支承系统4一起运送。此外，在将半导体晶片2固定到晶片支承系统4的同时，可将诸如晶片背面打磨、晶片背面金属化、用激光和锯的晶片切割、测试、好芯片标记、芯片排出和在胶带上的芯片放置的处理施加于半导体晶片2。在装卸、运输和处理的过程中，穿孔面10的刚性会降低或消除半导体晶片2的可挠性。
通过使暴露的表面18处于比透过开口12施加给支承面16的气压更低或基本相等的气压，可将已固定的半导体晶片2从晶片支承系统4释放。
此外，在保持透过其它开口12施加给支承面16的气压的同时，通过增加透过由那些锯掉的芯片所阻挡的开口(例如开口12”)施加给支承面16的气压，已固定的半导体晶片2的一个或多个锯掉的芯片(例如芯片6”)可以从晶片支承系统4释放出。在从晶片支承系统4中释放出之后，可通过芯片挑选工具(未示出)使晶片支承系统4与锯掉的芯片6”分离。由于没有将锯掉的芯片6”保持到晶片支承系统4的粘合剂，用芯片挑选工具移去锯掉的芯片6”不涉及从粘合表面移去芯片通常所需的拉、剥离或撬。
如图2所示，晶片支承系统4可包括作为具有穿孔面10和开口12的基本刚性的穿孔板30的第一部分。此外，晶片支承系统4可包括具有多个腔34的第二部分32。
如图3所示，腔34可以蜂窝结构排列，尽管也可设想其它腔的排列。例如，腔34可具有六边形的形状，尽管可设想腔34的任何其它形状，诸如矩形、圆形等。
根据本发明的第一实施例，对于穿孔板30中的所有开口12，部分32可具有相对应的腔34。例如，腔34”可对应于开口12”。
根据本发明的第二实施例，对于穿孔板30中的所有开口12，部分32可具有多个对应的腔34。根据本发明的第三实施例，对于部分32中的所有腔34，穿孔板30可具有多个开口12。
可选择腔34的数量、大小、形状和排列以适合半导体晶片上的芯片的排列。此外，腔34中的最小者在面积上可基本上等于半导体晶片2上的芯片中的最小者的面积。
腔34在部分32的表面38上可具有孔36。根据本发明的一个实施例，腔34可具有一个对应的孔36。根据本发明的第二实施例，腔34可具有一个以上的对应孔36。
可附着穿孔板30和部分32，使得穿孔板30的表面40和部分32的表面42相接触。或者，可将穿孔板30和部分32制造成具有带开口12的表面10和带孔36的相对表面38的单一体，其中开口和孔由腔连接。
如果：
a.半导体晶片2的支承面16与穿孔面10相接触，使得开口12被半导体晶片2基本阻挡，其中穿孔板30起到在支承面16和部分32的表面42之间的衬垫的作用。
b.将隔膜50附着到部分32，使得孔36基本被密封。
气体可以基本上被封闭在腔34内。
封闭在腔34中的气体可透过开口12将力施加到支承面16。此外，在腔34外部的气体可将力施加给暴露的表面18。
图4是依照本发明某些实施例的用于将半导体晶片2固定到晶片支承系统4的方法的流程图。可将半导体晶片2和晶片支承系统4放置在第一环境中，例如真空室，且使支承面16与穿孔面10接触，使得开口12基本被阻挡(-402-)。可减小第一环境内的气压(-404-)。可将隔膜50附贴到部分32，使得孔36基本被密封(-406-)。然后，可将晶片支承系统4和半导体晶片2从第一环境移到气压高于第一环境内气压的第二环境(-408-)。从而，腔34内的气压可低于暴露表面18上的气压。
图5是依照本发明某些实施例的用于将半导体晶片2固定到晶片支承系统4的另一种方法的流程图。隔膜50可以是柔韧的，并可以被附贴部分32，使得孔36基本被密封(-502-)。可将隔膜50向内推进腔34(-504-)。然后，可将支承面16放置成与穿孔面10相接触，使得开口12基本被阻挡(-506-)，而隔膜50可被释放，使得它不再被推进腔34(-508-)。从而，在腔34内的气压可低于在暴露表面18上的气压。
图6是依照本发明某些实施例的用于将半导体晶片2固定到晶片支承系统4的另一种方法的流程图。在本发明的某些实施例中，部分32可选地具有延伸超出表面38的围墙54，而隔膜50可以是刚性的。可将隔膜50附贴到部分32，使得孔36基本被密封(-602-)。可将支承面16放置成与穿孔面10接触，使得开口12基本被阻挡(-604-)。然后可将隔膜50从表面38脱出，使得隔膜50仍在围墙54内以形成空隙56(-606-)。空隙56和腔34可以由隔膜50和围墙54密封。从而，在腔34和空隙56内的气压可低于在暴露表面18上的气压。
图7是依照本发明某些实施例的用于将半导体晶片2固定到晶片支承系统4的另一种方法的流程图。可将半导体晶片2和晶片支承系统4放在处于第一温度的第一环境中，且支承面16被放置成与穿孔面10接触，使得开口12基本被阻挡(-702-)。可将隔膜50附贴到部分32，使得孔36被充分密封(-704-)。然后，将半导体晶片2和晶片支承系统4从第一环境移到处于低于第一温度的第二温度的第二环境(-706-)。由于在第一环境中的空气没有第二环境中的空气稠密，一旦晶片支承系统4和半导体晶片2处于第二环境中，腔34内的气压会低于暴露表面18上的气压。
图8A、8B、8C和8D是依照本发明某些实施例的用于将半导体晶片2从晶片支承系统4释放出的替换方法的流程图。
在图8A中，可以从晶片支承系统4移开隔膜50(-802-)，以使在腔34内的气压变为基本上等于在暴露表面18上的气压，因此从晶片支承系统释放出半导体晶片2。
在图8B中，可穿透隔膜50(-804-)，在腔34内的气压可变得与暴露表面18上的气压相等。在本方法的修改版本中，一个或多个锯掉的芯片可从晶片支承系统4单独地释放。例如，以这样的方式，即在腔34”中气压可变成等于或高于在晶片支承系统4周围的气压而不影响在其它腔34中的气压，通过将柔韧的隔膜50穿透进入孔36”，锯掉的芯片6”可以从晶片支承系统4中单独地释放。
在图8C中，若隔膜50是柔韧的，可将隔膜50向内推进腔34(-806-)，而在腔34内的气压可以变得等于或高于在暴露表面18上的气压。在本方法的修改版本中，一个或多个锯掉的芯片可以从晶片支承系统4被单独地释放。例如，通以这样的方式，即在腔34”中气压可变成等于或高于在晶片支承系统4周围的气压而不影响在其它腔34中的气压，通过将柔韧的隔膜50推进孔36”，锯掉的芯片6”可以从晶片支承系统4被单独地释放。
例如，如果部分32具有延伸超过表面38的围墙54且隔膜50是刚性的隔膜，图8D是可适用的。隔膜50可以被向内移向表面38(-808-)。在腔34和空隙56内的气压可以增加并可变得等于或高于在暴露表面18上的气压。
尽管已经在这里例示和描述了本发明的某些特征，对本领域普通技术人员而言，现在将出现许多修改、替换、改变和等效。因此，要理解的是，所附的权利要求书旨在覆盖落入本发明精神范围内的所有这样的修改和变化。

Claims (21)

1.一种方法，包括：
通过使半导体晶片的支承面处在低于所述半导体晶片的暴露表面上的气压的低气压，将所述半导体晶片固定到晶片支承系统，其中所述晶片支承系统包括一个穿孔面、一个相对表面、以及用于密封所述相对表面的隔膜，并且所述半导体晶片的支承面和所述半导体支承系统的穿孔面接触。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述支承面处在所述的低气压至少包括：
在真空室内将所述半导体晶片放置成与所述晶片支承系统相接触；
将所述真空室内的气压降至所述的低气压；
密封所述晶片支承系统的相对表面；以及
从所述真空室移去所述晶片支承系统和所述固定的半导体晶片。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述支承面处在所述的低气压至少包括：
在处于第一温度的第一环境中将所述半导体晶片放置成与所述晶片支承系统相接触；
密封所述晶片支承系统的相对表面；以及
将所述晶片支承系统和所述固定的半导体晶片从所述第一环境移到处于低于所述第一温度的第二温度的第二环境。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述支承面处在所述的低气压至少包括：
将所述晶片支承系统的柔韧表面向内推向所述晶片支承系统的穿孔面；
将所述半导体晶片放置成与所述晶片支承系统相接触；以及
释放所述柔韧表面。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述支承面处在所述的低气压至少包括：
将所述半导体晶片放置成与所述晶片支承系统相接触；以及
将所述隔膜从所述穿孔面向外脱出。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
通过增加所述的低气压，从所述晶片支承系统释放所述半导体晶片。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，增加所述低气压至少包括：
移除所述隔膜。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，增加所述低气压至少包括：
将所述晶片支承系统的柔韧表面向内推向所述半导体晶片。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
通过使所述暴露表面处在低于或等于所述低气压的气压，将所述半导体晶片从所述晶片支承系统释放。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在保持在所述半导体晶片其它部分的支承面上的所述低气压的同时，通过增加在一个或多个芯片的支承表面上所述低气压，从所述晶片支承系统释放所述半导体晶片的所述一个或多个芯片。
11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，增加所述一个或多个芯片的支承面上的所述低气压至少包括：
将所述晶片支承系统的柔韧表面的一个或多个部分向内推向所述半导体晶片的所述一个或多个芯片。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，增加所述一个或多个芯片的支承面上的所述低气压至少包括：
穿透所述晶片支承系统的柔韧表面的一个或多个部分，所述一个或多个部分对应于所述半导体晶片的所述一个或多个芯片。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：
通过将芯片挑选工具耦合到所述一个或多个芯片中的一个的暴露表面，从所述半导体晶片中分离所述一个或多个芯片中的所述一个。
14.一种晶片支承系统，包括：
具有穿孔面的主体，其中所述穿孔面支承半导体晶片，所述主体具有在所述穿孔面和所述主体相对表面之间的多个腔，其中所述腔具有到所述相对表面的孔；以及
附贴到所述主体的相对表面以密封所述孔的隔膜。
15.如权利要求14所述的晶片支承系统，其特征在于，最小的所述腔在面积上等于所述半导体晶片上的最小芯片的面积。
16.如权利要求14所述的晶片支承系统，其特征在于，所述腔具有到所述穿孔面的开口，且所述腔的数量等于所述开口的数量。
17.如权利要求14所述的晶片支承系统，其特征在于，所述主体至少包括具有所述穿孔面的第一部分和具有所述相对表面的第二部分。
18.如权利要求14所述的晶片支承系统，其特征在于，所述隔膜是可移动的。
19.如权利要求14所述的晶片支承系统，其特征在于，所述隔膜是柔韧的。
20.如权利要求14所述的晶片支承系统，其特征在于，所述隔膜是刚性的。
21.如权利要求14所述的晶片支承系统，其特征在于，所述穿孔面是刚性的。
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