在切割膠帶上施加有底部填料膜的預切割的晶片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種制造具有預先施加的底部填料的半導體的方法，包括：(a)提供在有源面上具有多個金屬凸塊的減薄的硅半導體晶片，任選地，硅通孔垂直穿過所述硅半導體晶片；(b)在切割支撐膠帶上提供底部填料，其中所述底部填料被預先切割為所述半導體晶片的形狀；(c)將所述切割支撐膠帶上的底部填料與所述半導體晶片對齊布置，并將所述底部填料層合至所述半導體晶片。
【專利說明】在切割膠帶上施加有底部填料膜的預切割的晶片
相關申請的交叉引用
[0001]本申請要求2011年2月I日提交的美國臨時專利申請N0.61 / 438, 341的優(yōu)先權，其內容援引加入本文。
【背景技術】
[0002]本發(fā)明涉及一種制造半導體管芯(semiconductor die)的方法。
[0003]電氣和電子設備的微型化和薄型化已經導致對更薄半導體器件和更薄半導體封裝的需求。一種實現上述需求的方法是通過從半導體晶片的背側去除多余材料來減薄晶片，這通常在晶片被切割成各個半導體管芯之前完成。
[0004]另一種制造更小的和更有效的半導體封裝(semiconductor package)的方法是利用金屬凸塊的陣列接合到晶片的有源面。金屬凸塊被布置為與襯底上的接合焊墊相匹配。當金屬回流成熔體時，其與接合焊墊連接，形成電氣和機械連接。由于凸起的半導體被倒裝以接合至它們的襯底，這種金屬凸塊封裝通常被稱為“倒裝芯片”。
[0005]由于存在于半導體和襯底之間的熱失配，反復的熱循環(huán)給金屬互連帶來壓力，可能導致最終的器件失效。為抵消這種現象，一種一般稱作底部填料(underfill)的封裝材料被設置在半導體和襯底之間的圍繞和支撐金屬凸塊的空隙中。
[0006]半導體封裝制造中的當前趨勢偏向于在晶片級完成盡可能多的工藝步驟，允許同時處理多個集成電路，而不是逐個地發(fā)生在管芯分割(die singulation)之后。然而，減薄的硅半導體晶片是脆弱的，因此在半導體制造中使用如下工藝是有利的，在將晶片切割成單獨的半導體管芯時不威脅晶片的完整性，并且具有盡可能少的步驟。
[0007]—種將半導體晶片切割成各個管芯的新方法被稱為“隱形切割(stealthdicing) ”。隱形切割是這樣一種切割方法，其中激光束被照射到半導體晶片內部選定的區(qū)域，從而削弱這些區(qū)域中的硅鍵，使得在這些區(qū)域中更容易地分割硅晶片。使用隱形切割，很薄的半導體晶片可以被切割，而不會給晶片帶來物理上的壓力，減輕對晶片的損害，并且各個管芯的管芯強度沒有減少。制備用于切割的晶片是有利的，從而可以利用隱形激光切割。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明是一種制備用于切割的具有施加的底部填料的減薄的半導體晶片的方法，該方法減少了傳統(tǒng)制造中的步驟，并且有助于隱形切割。該方法包括:(a)提供在有源面上具有多個金屬凸塊的減薄的半導體晶片，并且任選地，硅通孔垂直穿過所述硅晶片；(b)在切割支撐膠帶上提供底部填料，其中所述底部填料被預先切割為所述半導體晶片的形狀；
(c)將所述切割支撐膠帶上的底部填料與所述半導體晶片對齊布置，并且將所述底部填料層合至所述半導體晶片。在本方法的一個實施方式中，在底部填料和切割膠帶之間設置分離層。在另一實施方式中，本發(fā)明是在其一側上設置有具有底部填料的切割膠帶。在另一實施方式中，分離層被設置在底部填料和切割膠帶之間。【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1描繪了待用于切割的具有預先施加的底部填料的減薄的半導體晶片的現有技術的制備方法。
[0010]圖2描繪了待用于切割的具有預先施加的底部填料的減薄的半導體晶片的本發(fā)明的制備方法，和一些附加的制備步驟。
【具體實施方式】
[0011]本發(fā)明是一種用于制備用于切割的半導體晶片的方法。所述半導體晶片在其有源面上具有多個金屬凸塊。本發(fā)明的關鍵是使用在其一側上布置有底部填料的切割膠帶。由此，所述切割膠帶/底部填料在一步中提供所述底部填料和所述切割膠帶。并非將底部填料施加至半導體晶片，而是在單獨的步驟中，將切割膠帶安裝至底部填料，切割膠帶和底部填料的組合使用減少了制造工藝中的步驟。切割膠帶、底部填料和晶片的集合(assembly)可以被設置在切割框架中，以便晶片的無源面朝上，便于隱形切割。
[0012]晶片按照已知方法從半導體材料來制備，通常為硅、砷化鎵、鍺或類似的化合物半導體材料。晶片頂側上的多個金屬凸塊的形成以及它們的金屬成分，是根據工業(yè)文獻中充分記載的半導體和金屬制造方法制成的。金屬凸塊被布置在半導體晶片的被稱為有源面的一個面上，以匹配用于半導體的襯底上的金屬接合焊墊。當金屬回流成熔體時，其連接接合焊墊形成電氣和機械連接。
[0013]硅通孔是完全延伸穿過硅晶片的垂直通道，目的是將電路從一個半導體晶片連接至另一個半導體晶片或連接至用于半導體的襯底。
[0014]切割膠帶在制造過程中用于在切割操作中，S卩，在將半導體晶片切割成各個半導體管芯的過程中支撐晶片。切割膠帶從多個來源可商購獲得，并且可以是多種形式，包括在載體上的熱敏、壓敏或紫外線敏感粘合劑。載體通常是聚烯烴或聚酰亞胺的柔性襯底。當分別施加熱、拉應力或紫外線時，粘合性減小，使得切割膠帶被移除。通常，剝離襯里(releaseliner)覆蓋粘合劑層，并且可以在使用切割膠帶之前即刻容易地移除。
[0015]在制造過程中使用保護性支撐膠帶或載體來在晶片減薄(或背研磨)工藝中保護和支撐金屬凸塊和晶片的有源面。在一些制造方法中，保護性支撐可以是玻璃板或片、另一硅晶片、或適于背研磨的膠帶。背磨膠帶從多個來源可商購獲得，并且可以是多種形式，包括在載體上的熱敏、壓敏或紫外線敏感粘合劑。載體通常是聚烯烴或聚酰亞胺的柔性襯底。當分別施加熱、拉應力或紫外線時，粘合性減小，使得保護性支撐膠帶被移除。通常，剝離襯里覆蓋粘合劑層，并且可以在使用保護性支撐之前即刻容易地移除。背研磨操作可以由機械研磨、激光研磨或刻蝕來實施。
[0016]已知的是適合用作底部填料化學性質的粘合劑和密封劑可以是以膜的形式，制備底部填料膜的方法也是已知的。適合的底部填料膜可以從例如環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯或硅基化學組成以及用于這些化學組成的硬化劑來制備。底部填料的厚度可以被調整以使金屬凸塊在層壓之后可以完全或僅部分地被覆蓋。不論在何種情況下，底部填料都被以一定數量和一定形式來提供以使其完全填充半導體和預定的襯底之間的空間。在實踐中，底部填料被提供在載體上，并且由剝離襯里保護。從而，底部填料被提供為三層的形式，其中依次第一層是載體，如柔性的聚烯烴或聚酰亞胺膠帶，第二層是底部填料，第三層是剝離襯里。僅在使用之前，剝離襯里被移除，底部填料通常在仍然附著至載體上時被施加。在向晶片施加底部填料之后，載體被移除。
[0017]在本發(fā)明中，底部填料密封劑被提供在切割膠帶上。切割膠帶可以是薄片形式，并且包含襯底膜和在所述襯底膜一側上的壓敏粘合劑層。底部填料密封劑以預先切割為晶片的尺寸和形狀的形式被設置在切割膠帶上。剝離襯里被安裝至底部填料上，并且與底部填料和未被底部填料覆蓋的切割膠帶的部分(歸因于底部填料的預先切割的形狀)相接觸。
[0018]參考附圖對本發(fā)明做進一步說明。在圖中，顯示了切割膠帶、硅晶片、金屬凸塊、底部填料和保護性支撐中一個或多個元件的集合(assembly),娃晶片的有源面(包含金屬凸塊的面)朝上或朝下。所述集合可以在由執(zhí)行者決定的對要執(zhí)行的操作是適合和有益的任意方向上被處理。顯示了切割膠帶、背磨膠帶和底部填料的每一個，而未示出剝離襯里。切割膠帶和背磨膠帶在使用后被丟棄。本領域技術人員能夠理解剝離襯里通常用來保護切割膠帶或背磨膠帶的壓敏粘合劑，并且僅在使用前移除剝離襯里。被層合至晶片的有源側上的底部填料層會繼續(xù)前進到切割和粘合步驟。
[0019]圖1描繪了現有技術制備用于切割的具有預先施加的底部填料的凸起半導體的方法。制備減薄的半導體晶片13，其具有多個金屬凸塊11和保護性支撐12。晶片、凸塊和保護性支撐的集合被支撐在例如真空吸盤臺17上，然后移除保護性支撐12。底部填料14被層合至晶片的有源面，圍繞和包封金屬凸塊11。切割膠帶15被安裝到底部填料上，并且切割膠帶、底部填料和凸起晶片的集合被安裝進切割框架(或夾具)16中，晶片的背側朝上并暴露以用于后續(xù)的切割。
[0020]圖2描繪本發(fā)明的方法，以及附加的步驟，以更完整說明如何實施本發(fā)明的方法。制備減薄的半導體晶片13，其在一面上具有多個金屬凸塊11和保護性支撐12。晶片、凸塊和保護性支撐的集合被例如支撐在真空吸盤臺17上，然后移除保護性支撐12。制備具有底部填料層14的切割膠帶15作為切割膠帶/底部填料的組合18。底部填料層14被預先切割為晶片的形狀。切割膠帶/預先切割的底部填料的這種組合被設置在半導體晶片13的金屬凸塊和有源面上，圍繞和包封金屬凸塊11。切割膠帶、底部填料和凸起晶片的集合被安裝進切割框架16中，晶片的背側朝上并暴露以用于后續(xù)的切割。這個朝向適合于隱形切割。
[0021]從而，在一個實施方式中，本發(fā)明是一種制備用于切割的具有施加的預先切割的底部填料的減薄的半導體晶片的方法，包括:(a)提供在有源面上具有多個金屬凸塊的減薄的硅半導體晶片，并且任選地，硅通孔垂直穿過所述硅半導體晶片；(b)在切割支撐膠帶上提供底部填料，其中所述底部填料被預先切割成所述半導體晶片的形狀；(C)將所述切割支撐膠帶上的底部填料和所述半導體晶片對齊布置，并且將所述底部填料層合至所述半導體晶片。
【權利要求】
1.制造用于切割的具有施加的底部填料的減薄的半導體晶片的方法，包括: (a)提供在有源面上具有多個金屬凸塊的減薄的硅半導體晶片，并且任選地，硅通孔垂直穿過所述硅半導體晶片； (b)在切割支撐膠帶上提供底部填料，其中所述底部填料被預先切割為所述半導體晶片的形狀； (C)將所述切割支撐膠帶上的所述底部填料與所述半導體晶片對齊布置，并且將所述底部填料層合至所述半導體晶片。
2.支撐在切割膠帶上的底部填料。
【文檔編號】H01L21/50GK103460361SQ201280007466
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年1月30日 優(yōu)先權日:2011年2月1日
【發(fā)明者】G·黃, Y·金, R·吉諾 申請人:漢高公司