[發(fā)明專利]用于在接合之前檢查半導(dǎo)體芯片的方法和設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210270280.9
• 申請(qǐng)日: 2012-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN102915936A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·馬爾特;T·施塔德爾曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 庫(kù)利克和索夫芯片焊接股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/66
• 分類號(hào): H01L21/66;H01L21/607
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 劉佳斐;蔡勝利

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。其涉及根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的前述部分所述的用于處理芯片，特別是半導(dǎo)體晶片的設(shè)備、單元和方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體封裝中的最大挑戰(zhàn)之一是非常薄的半導(dǎo)體芯片的拾取、處理和加工。半導(dǎo)體芯片通常設(shè)置在承載帶上，該承載帶通常包含已經(jīng)被切成小芯片的整個(gè)半導(dǎo)體晶圓(wafer)，該過(guò)程經(jīng)常被稱為切片。因此，半導(dǎo)體芯片通常被稱為晶片。承載帶經(jīng)常是在切割期間支承晶片的同一帶(經(jīng)常被稱為切割帶)。今天常見的是降至25μm的晶片的厚度，并且存在甚至進(jìn)一步減小厚度的發(fā)展趨勢(shì)。15μm的厚度已經(jīng)被提上半導(dǎo)體制造商的路線圖。

晶片接合器從承載帶上拾取單個(gè)晶片并放置，并且隨后將所拾取的晶片附連到基片或者另一晶片上。在大部分情況下，晶片被永久地附連，但是也存在其中晶片僅被暫時(shí)附連的結(jié)構(gòu)。經(jīng)常，暫時(shí)附連隨后通過(guò)補(bǔ)償加熱和/或壓制過(guò)程被轉(zhuǎn)為永久附連。一般地，薄的晶片始于晶背疊層(WBL)或者膠膜包線(film?over?wire)(FOW)疊層，即，應(yīng)用到晶圓或者晶片的未結(jié)構(gòu)化側(cè)面上的粘附膜。使晶圓變薄、將粘附膜施加到晶圓上、將晶圓安裝到承載帶和框架上并將其切割成單獨(dú)的芯片的過(guò)程通常被稱為晶圓制備。疊層可以設(shè)置在承載帶和晶圓之間或者設(shè)置在晶圓背離承載帶的表面上，該疊層由于其粘結(jié)性質(zhì)而允許晶片被附連。

可以通過(guò)晶片接合器中的單個(gè)芯片處理單元來(lái)執(zhí)行拾取和放置位置之間的拾取、放置和傳送。然而，在現(xiàn)代晶片接合器中，經(jīng)常存在多個(gè)芯片處理單元：通常，從所謂的晶圓臺(tái)上進(jìn)行拾取，并且通過(guò)零位芯片處理單元(也被稱為晶片排出器)來(lái)協(xié)助。晶片排出器促進(jìn)從承載帶上移除晶片，例如，通過(guò)從承載帶的下面對(duì)著稱為拾取單元的第一芯片處理單元推動(dòng)晶片。拾取單元隨后在拾取過(guò)程中從承載帶上拾取晶片，并且將其交給也被稱為放置單元的第二芯片處理單元。放置單元將晶片放置到目標(biāo)位置上，其被附連到該目標(biāo)位置上。在一些情況下，設(shè)置至少三分之一的芯片處理單元(所謂的傳送單元)來(lái)將晶片從拾取單元交給放置單元。WO?07118511?A1中給出了一實(shí)例，在此以引用的方式加入其全部?jī)?nèi)容。如此，晶片可以被附連到，例如引線框、印刷電路板、多層印刷板等的基片上或者連接到另一晶片上，該另一晶片自身可能已經(jīng)按相同方式附連。

非常薄的晶圓和相應(yīng)晶片的制造與沒(méi)有疊層的標(biāo)準(zhǔn)厚度晶片相比是非常昂貴的。非常薄的晶片的鋸切、拾取以及處理具有顯著的產(chǎn)出率損失。大部分產(chǎn)出率在晶圓制備、晶片拾取或者后續(xù)處理期間損失，結(jié)果由于例如破裂晶片、裂紋晶片、碎裂晶片等的典型缺陷而損壞了晶片。比較起來(lái)，放置和附連過(guò)程兩者更可靠，僅引起了可以忽略的損失。

特別是，對(duì)于其中將兩個(gè)或更多個(gè)晶片附連到彼此上的堆垛的晶片接合過(guò)程，附連破裂的晶片可能具有驚人的結(jié)果：如果將損壞的晶片附連到堆垛上，該堆垛中所有先前附連(也被稱為封裝)的晶片損失了。例如，在極端狀況下，因此，由15個(gè)堆垛晶片組成的封裝可能被附連到其頂部上的第16個(gè)破裂的晶片而損失了。假定99％的拾取過(guò)程的產(chǎn)出率，則預(yù)期的封裝產(chǎn)出率跌至0.99^16，即，在該實(shí)例中跌至85％，并且對(duì)于95％的拾取過(guò)程產(chǎn)出率僅為44％。

在拾取過(guò)程之前執(zhí)行探測(cè)晶片接合器上的破裂、裂紋或者碎裂的晶片的已知檢查方法——該拾取過(guò)程自身具有受限的產(chǎn)出率——并且通常是基于獲得表面照明下的晶片表面的成像的，繼之以圖像處理。由于低的裂紋對(duì)比度和裂紋寬度、晶片翹曲(也稱為炸土豆片效果)并且由于裂紋特征與晶片表面上的其他類似可見圖案干涉，所述檢查技術(shù)具有受限的可靠性。

直到最近，晶片接合器未提供任何機(jī)構(gòu)或者功能來(lái)在粘結(jié)工藝之前并在拾取工藝之后探測(cè)晶片裂紋。為此，存在兩個(gè)主要原因：第一，晶片接合機(jī)的典型的“直接”拾取&放置結(jié)構(gòu)不允許使用專用的(拾取&放置)工具，該工具包括用于檢驗(yàn)晶片裂紋的裝置。第二，很難探測(cè)晶片的裂紋，因?yàn)槠湓谛螤睢挾鹊鹊耐庑畏矫孀兓浅４蟆?/p>

在WO2011/018375A1中，描述了一種借助于光學(xué)裂紋探測(cè)方法來(lái)在接合之前檢查芯片的方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明目的是允許在拾取晶片(die)之后而非(或者除了)在(例如，在晶片排出器上)拾取晶片之前檢查，并且因此確保僅將未損壞的晶片附連到基片或者先前由晶片接合器附連的晶片上。

另外，本發(fā)明將允許在附連之前識(shí)別損壞的晶片，并且因此允許省去將所述損壞的晶片放置到基片或者一堆先前附連的晶片上。理想地，在將晶片放置并隨后附連到基片上或者附連到已經(jīng)附連的晶片上之前應(yīng)當(dāng)可以直接檢查晶片。