使用真空吸盤固持晶片或晶片子堆疊的制作方法
【專利摘要】本文描述用于固持晶片或晶片子堆疊以便于進(jìn)一步處理所述晶片子堆疊的技術(shù)。在一些實(shí)施中，晶片或晶片子堆疊由真空吸盤以可幫助減少所述晶片或晶片子堆疊的彎曲的方式固持。
【專利說明】使用真空吸盤固持晶片或晶片子堆疊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開案涉及晶片堆疊(例如用于制造光電模塊的那些晶片堆疊)的制造及組裝。

【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)器件(例如，照相機(jī)及集成照相機(jī)光學(xué)器件)有時(shí)集成到電子器件(例如，尤其是手機(jī)及計(jì)算機(jī))中。以晶片級制造用于此類器件的有源及無源光學(xué)組件和有源及無源電子組件變得越來越有吸引力。一個(gè)原因是降低此類器件的成本的持續(xù)趨勢。
[0003]因此，在一些應(yīng)用中，各種組件以晶片級進(jìn)行制造及組裝。晶片級封裝或晶片堆疊可包括沿最小晶片尺寸(即，軸向方向)堆疊并彼此附接的多個(gè)晶片。晶片堆疊可包括并排設(shè)置的大體上相同的光學(xué)器件或光電器件。
[0004]有時(shí)在此類晶片形成過程及晶片級組裝過程期間發(fā)生的一個(gè)問題是晶片的輕微彎曲(例如，翹曲)。所述彎曲可例如由于晶片的相對小的厚度或由于晶片上的各種層而造成，所述層有時(shí)以不對稱排列形成在晶片的整個(gè)表面上或在晶片的相對表面上具有不同密度。在某些情況下，彎曲可多達(dá)0.5mm，所述彎曲降低晶片的平面度且可導(dǎo)致晶片的一或多個(gè)表面上的特征的不可接受的不均勻性水平。當(dāng)晶片堆疊在彼此上方時(shí)，彎曲還可不利地影響晶片之間的對齊。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本文描述用于固持晶片或晶片子堆疊以便于進(jìn)一步處理子堆疊的晶片的技術(shù)。在一些實(shí)施中，晶片或晶片子堆疊由真空吸盤以可幫助減少晶片或晶片子堆疊的彎曲的方式固持。
[0006]例如，在一個(gè)方面，一種在晶片上形成特征的方法包括:將晶片放置在真空吸盤上。晶片的面向真空吸盤的第一表面包括朝向真空吸盤凸出的特征，所述真空吸盤包括凹入表面，非粘性、軟性、彈性及非研磨性的材料(例如，硅基有機(jī)彈性聚合物(例如，硅膠))安置在所述凹入表面上，以使得晶片的特征接觸真空吸盤的凹入表面上的材料。晶片的第一表面的靠近晶片的周邊的部分接觸包括真空通道的真空吸盤的升高部分。方法包括:產(chǎn)生真空以將晶片固持到真空吸盤及隨后使復(fù)制工具接觸晶片的第二表面以在晶片的第二表面上形成復(fù)制的特征。
[0007]根據(jù)另一方法，一種形成晶片堆疊的方法包括:使用真空吸盤固持第一晶片，其中真空吸盤包括具有真空凹槽的第一表面。真空吸盤的第一表面包括由真空凹槽圍繞的中心區(qū)域及圍繞真空凹槽的外部區(qū)域。真空吸盤的第一表面的中心區(qū)域及外部區(qū)域處于大體上相同的高度，其中第一晶片的面向真空吸盤的第一表面包括在所述第一表面上的多個(gè)特征(例如，焊盤)，所述特征接觸真空吸盤的第一表面的中心區(qū)域。第一晶片的第一表面進(jìn)一步包括接觸真空吸盤的第一表面的外部區(qū)域的密封環(huán)。方法包括:使第二晶片接觸第一晶片的第二表面，其中第一晶片的第二表面在第一晶片的與第一晶片的第一表面相對的一側(cè)上。
[0008]根據(jù)另一方面，一種在晶片上形成光學(xué)特征的方法包括:使用第一真空吸盤固持晶片及使用第二真空吸盤固持框架。晶片的第一表面具有形成于所述第一表面上的光學(xué)元件?？蚣馨ㄩ_口，所述開口的直徑略大于光學(xué)元件的直徑，且框架的高度大于光學(xué)元件的高度。方法包括:定位晶片及框架，以使得晶片上的光學(xué)元件與框架的開口對齊且配合在所述開口內(nèi)。晶片及框架的對齊可(例如，由夾具或膠帶)固定，且晶片-框架堆疊可由真空吸盤中的一或兩者釋放。隨后，光學(xué)特征形成于晶片的第二表面上，第二表面在晶片的與第一表面相對的一側(cè)上。在將光學(xué)特征形成于第二表面期間，晶片-框架堆疊還可由真空吸盤固持?？蚣芸衫缬刹Ａг鰪?qiáng)環(huán)氧樹脂層壓材料組成。光學(xué)特征(例如，透鏡元件)可例如由復(fù)制工藝形成于晶片的第二表面上。
[0009]在又一方面，一種形成晶片堆疊的方法包括:將第一晶片安裝在切割膠帶上，其中第一晶片的第一表面包括在所述第一表面上的多個(gè)特征及圍繞所述多個(gè)特征的密封環(huán)。多個(gè)特征及密封環(huán)延伸超出第一晶片的第一表面大體上相同的距離。方法還包括:使用真空吸盤固持第一晶片，其中切割膠帶安置在真空吸盤與第一晶片之間。真空吸盤包括具有真空凹槽的第一表面，其中真空吸盤的第一表面包括由真空凹槽圍繞的中心區(qū)域及圍繞真空凹槽的外部區(qū)域，且真空吸盤的第一表面的中心區(qū)域及外部區(qū)域處于大體上相同的高度。第一晶片的第一表面上的多個(gè)特征接觸真空吸盤的第一表面的中心區(qū)域，且密封環(huán)接觸真空吸盤的第一表面的外部區(qū)域。
[0010]公開的技術(shù)還可用于晶片子堆疊，所述晶片子堆疊包含彼此堆疊的多個(gè)晶片。
[0011]在一些實(shí)施中，公開的技術(shù)可在晶片或晶片子堆疊的表面上提供更大機(jī)械支持，以使得晶片在由真空吸盤固定就位時(shí)(例如，在復(fù)制或結(jié)合工藝期間)晶片存在少許或無彎曲。在某些情況下，此可導(dǎo)致晶片的一或多個(gè)表面上的特征的改善的均勻性和/或更好的對齊。
[0012]其他方面、特征及優(yōu)點(diǎn)將從描述、附圖及權(quán)利要求書變得顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是用于形成用于制造多個(gè)模塊的晶片堆疊的晶片的橫截面視圖。
[0014]圖2是用于制造多個(gè)模塊的晶片堆疊的橫截面視圖。
[0015]圖3是圖示第一真空吸盤的特征的高視圖。
[0016]圖4圖示具有硅膠墊或中心凹入?yún)^(qū)域中的其他軟性材料的第一真空吸盤。
[0017]圖5是由圖4的第一真空吸盤固持的光學(xué)晶片的橫截面視圖。
[0018]圖6是包括使用圖4的第一真空吸盤的方法的流程圖。
[0019]圖7是光學(xué)晶片的橫截面視圖，所述光學(xué)晶片在由真空吸盤固持時(shí)附接到框架以減少對光學(xué)晶片的損壞。
[0020]圖8A及圖8B分別是第二真空吸盤的俯視圖及側(cè)視圖。
[0021]圖9是由第二真空吸盤固持的襯底晶片的橫截面視圖。
[0022]圖10是包括使用第二真空吸盤的方法的流程圖。
[0023]圖1lA至圖1lC圖示使用第一及第二真空吸盤形成晶片堆疊的步驟的實(shí)例。
[0024]圖12圖示安裝到切割膠帶且由真空吸盤固持的襯底晶片。

【具體實(shí)施方式】
[0025]圖1圖示用于形成如圖2中所示的晶片堆疊10的晶片的示意性橫截面視圖。堆疊的晶片隨后可劃分成單個(gè)微光學(xué)結(jié)構(gòu)。舉例來說，如由圖2中的垂直虛線所指示，在形成晶片堆疊10之后，堆疊可切割成多個(gè)模塊12。在以下段落中，描述所示晶片的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。然而，用于形成如本公開案中描述的晶片堆疊的技術(shù)也可用于形成用于其他類型模塊的晶片堆疊。
[0026]在所示實(shí)例中，堆疊10包括第一晶片PW、第二晶片SW及第三晶片OW。一般來說，晶片是指大體上圓盤或板狀形狀的物件，所述晶片在一個(gè)方向(z軸方向或垂直方向)上的延伸相對于所述晶片在另外兩個(gè)方向(X軸及y軸方向或橫向方向)上的延伸較小。在(非空白)晶片上，多個(gè)相似結(jié)構(gòu)或物件可例如以矩形網(wǎng)格設(shè)置或提供在所述晶片中。晶片可具有開口或孔，且在某些情況下，晶片在所述晶片的側(cè)區(qū)域的主要部分中可沒有材料。取決于實(shí)施，晶片可例如由半導(dǎo)體材料、聚合物材料、包含金屬及聚合物的復(fù)合材料或聚合物及玻璃材料組成。晶片可包含可硬化材料，諸如，熱或紫外線(UV)固化聚合物。在一些實(shí)施中，晶片的直徑在5cm與40cm之間，且可例如在1cm與31cm之間。晶片可為圓柱形的，其中直徑例如為2、4、6、8或12英寸，一英寸為約2.54cm。晶片厚度可例如在0.2mm與1mm之間，且在某些情況下在0.4mm與6mm之間。
[0027]雖然圖1及圖2的晶片堆疊10圖示提供了三個(gè)模塊12，但在一些實(shí)施中，在一個(gè)晶片堆疊中可能存在每一橫向方向上提供至少十個(gè)模塊，且在某些情況下在每一橫向方向上提供至少三十個(gè)或甚至五十個(gè)或更多模塊。晶片中的每一者的尺寸的實(shí)例為:橫向上至少5cm或10cm，且高達(dá)30cm或40cm或甚至50cm ;及垂直方向上(在無組件設(shè)置于襯底晶片PW上的情況下測量)至少0.2mm或0.4mm或甚至1_，且高達(dá)6_或10_或甚至20_。
[0028]在圖1及圖2的所不實(shí)例中，第一晶片PW是襯底晶片，第二晶片SW是間隔晶片，且第三晶片OW是光學(xué)晶片。在其他實(shí)施中，晶片堆疊10可包括僅兩個(gè)晶片或可包括超過三個(gè)晶片。而且，晶片可具有與所示實(shí)例中的那些類型不同的類型。
[0029]在所示實(shí)例中，每一晶片PW、SW、OW包含在所述每一晶片PW、SW、OW的一或多個(gè)表面上的多個(gè)大體上相同的部件。舉例來說，襯底晶片PW可為包含標(biāo)準(zhǔn)PCB材料的印刷電路板(PCB)組件，所述組件具備一側(cè)上的焊盤20及焊接到另一側(cè)的有源光電組件22、24。焊盤20可由覆蓋有焊膏的電觸點(diǎn)組成。在一些實(shí)施中，稍后涂覆焊膏。
[0030]有源組件22、24可例如使用標(biāo)準(zhǔn)取放機(jī)器通過取放安裝到襯底晶片PW上。有源光學(xué)組件的實(shí)例包括光敏或發(fā)光組件，例如，光電二極管、圖像傳感器、LED、OLED或激光芯片。舉例來說，用于發(fā)出光的發(fā)射部件22 (例如，包括用于發(fā)出紅外光或近紅外光的發(fā)光二級管的光學(xué)發(fā)射器晶粒)及用于檢測由發(fā)射部件22發(fā)出的具有頻率/波長(頻率/波長范圍)光的檢測部件24(例如，包括用于檢測紅外光或近紅外光的光電二極管的光學(xué)接收器晶粒)。有源電子組件22、24可為封裝或未封裝電子組件。為接觸襯底晶片PW，可使用例如引線結(jié)合或覆晶技術(shù)或任何其他已知表面安裝技術(shù)的技術(shù)，也可使用常規(guī)通孔技術(shù)。
[0031]無源光學(xué)組件還可與有源組件22、24安裝在襯底晶片PW的相同側(cè)上。無源光學(xué)組件的實(shí)例包括通過折射和/或衍射和/或反射重定向光的光學(xué)組件，例如，透鏡、棱鏡、鏡子或光學(xué)系統(tǒng)(例如，可包括機(jī)械元件的一些無源光學(xué)組件，例如，孔徑光闌、圖像屏幕或支架)。
[0032]在所示實(shí)例中，間隔晶片SW具有開口 36，以使得當(dāng)晶片被堆疊以形成晶片堆疊10時(shí)，光發(fā)射部件22及光檢測部件24由壁38橫向地圍繞(參見圖2)。間隔晶片SW可幫助將襯底晶片PW及光學(xué)晶片OW維持在彼此大體上恒定的距離處。因此，將間隔晶片SW并入晶片堆疊可實(shí)現(xiàn)較高成像性能及復(fù)雜度。壁38還可通過對通常由檢測部件24可檢測的光大體上不透明來提供保護(hù)檢測部件24不受由發(fā)射部件22發(fā)出的光的影響，所述光不應(yīng)到達(dá)檢測部件24，以減少發(fā)射部件22與檢測部件24之間的光學(xué)交叉干擾。在一些實(shí)施中，間隔晶片SW由聚合物材料(例如，可硬化(例如，可固化)聚合物材料(例如，環(huán)氧樹脂))組成。
[0033]在所示實(shí)例中，光學(xué)晶片OW包括擋光部分30，所述擋光部分30中的每一者分離一對透明元件32、34，一個(gè)透明元件用于允許由發(fā)射部件22發(fā)出的光離開模塊12，且另一個(gè)用于允許光從模塊12外側(cè)進(jìn)入模塊12且到達(dá)檢測部件24。擋光部分30優(yōu)選地對通常由檢測部件24可檢測的光大體上不透明。
[0034]可具有與光學(xué)晶片OW相同的垂直尺寸的每一透明元件32、34包括無源光學(xué)組件，例如，用于引導(dǎo)光的透鏡28。各個(gè)透鏡元件26提供在每一透鏡28上方及下方以通過折射和/或衍射重定向光。舉例來說，透鏡元件26可具有凸形形狀，但透鏡元件26中的一或多者可具有不同形狀，例如，凹形。透鏡28及相關(guān)聯(lián)的透鏡元件26可例如以矩形晶格設(shè)置。
[0035]為提供不受檢測無用光的影響的最大保護(hù)，晶片PW、SW、Off中的每一者可由一種材料組成，這種材料對由光檢測部件24可檢測的光大體上不透明，特定設(shè)計(jì)為透明的區(qū)域(例如，透明元件32、34)除外。
[0036]光學(xué)晶片OW的透鏡元件26可例如使用雙面復(fù)制工藝形成。美國專利公開案第2008/0054508號中描述復(fù)制工藝的實(shí)例。舉例來說，用于復(fù)制工藝的復(fù)制工具可包括復(fù)制部分，所述復(fù)制部分中的每一者界定負(fù)面結(jié)構(gòu)特征，所述特征進(jìn)而界定各個(gè)光學(xué)元件的形狀。復(fù)制材料的個(gè)別部分可應(yīng)用于襯底(例如，光學(xué)晶片0W)和/或復(fù)制工具。每一個(gè)別部分與各個(gè)負(fù)面結(jié)構(gòu)特征相關(guān)聯(lián)。復(fù)制工具相對于襯底(例如，光學(xué)晶片0W)移動(dòng)以成形復(fù)制材料的個(gè)別部分。復(fù)制材料接著被硬化以形成光學(xué)元件(例如，透鏡元件26)、為光學(xué)透明的且附接到襯底(例如，光學(xué)晶片0W)，所述光學(xué)元件中的每一者是離散的。根據(jù)一些實(shí)施的復(fù)制工藝的進(jìn)一步細(xì)節(jié)在前述公開的申請案中描述，所述申請案以引用的方式并入本文中。
[0037]在復(fù)制工藝期間，襯底(例如，光學(xué)晶片0W)可例如通過真空吸盤固持，復(fù)制特征(例如，透鏡元件26)將形成到所述襯底上，在所述真空吸盤中，空氣從襯底后面的空腔抽入，且大氣壓力提供夾持力。在雙面復(fù)制工藝中，復(fù)制特征形成于襯底的第一表面上，且接著襯底被翻轉(zhuǎn)且放置在真空吸盤上，但其中襯底的相對表面面向復(fù)制工具，以使得復(fù)制特征也可形成于第二表面上。襯底的第二表面上的復(fù)制特征可與襯底的第一表面上的復(fù)制特征相同或不同。
[0038]如以下段落中所描述，真空吸盤可設(shè)置，以使得在復(fù)制工藝期間機(jī)械力大體上施加在光學(xué)晶片OW(或其他襯底)的大部分表面上。特別是，在透鏡元件26或其他復(fù)制特征已形成于光學(xué)晶片0W(或其他襯底)的第一表面上之后，真空吸盤可用于在復(fù)制工藝期間在透鏡元件26或其他復(fù)制特征形成于光學(xué)晶片0W(或其他襯底)的第二表面上時(shí)固持光學(xué)晶片OW (或其他襯底)。
[0039]如圖3中所示，真空吸盤40包括在真空吸盤40的靠近吸盤周邊的表面處的環(huán)狀真空通道(例如，凹槽42)。真空吸盤40包括在真空吸盤40的中心部分中的大凹入?yún)^(qū)域44。凹入?yún)^(qū)域44可設(shè)計(jì)為略小于將由吸盤40固持的晶片(例如，光學(xué)晶片0W)的大小。凹入?yún)^(qū)域44包括透明窗48以便于使用位于真空吸盤下方的顯微鏡觀察光學(xué)晶片0W(或其他襯底)的底面。在所示實(shí)例中，真空由環(huán)狀真空凹槽42提供。在某些情況下，中心真空銷50還可連接到真空管路。在一些實(shí)施中，整個(gè)凹入?yún)^(qū)域44處于真空。
[0040]如圖4中所示，凹入?yún)^(qū)域(圖3中的44)由軟性材料(例如，由硅膠組成的墊46)覆蓋。在一些實(shí)施中，凹入?yún)^(qū)域由硅基有機(jī)彈性聚合物(例如，聚二甲基硅氧烷(PDMS)或俗稱為硅膠的群組內(nèi)的一些其他聚合有機(jī)硅化合物)覆蓋?？墒褂镁哂邢嗨茩C(jī)械及化學(xué)性質(zhì)的其他材料。優(yōu)選地，覆蓋凹部44的材料46是非粘性、相對軟性、彈性及非研磨性的。在一些應(yīng)用中，墊46的厚度應(yīng)為至少0.2mm，且在某些情況下至少0.5mm。更一般來說，材料46的厚度取決于透鏡元件26的高度、凹部44的深度及晶片的任何彎曲的程度。在一些實(shí)施中，材料46的厚度范圍為0.5mm至2mm。
[0041]如圖5及圖6中所示，光學(xué)晶片OW放置在真空吸盤40上，其中光學(xué)晶片OW的第一表面60A面向真空吸盤，且光學(xué)晶片OW的第二(相對)表面背向真空吸盤(圖6的方塊102)。光學(xué)晶片OW早已可在面向真空吸盤40的表面60A上具有復(fù)制的或其他特征(例如，透鏡元件26)。在此狀態(tài)下，光學(xué)晶片OW的輕微彎曲可導(dǎo)致晶片的邊緣升高高出真空吸盤40的表面多達(dá)幾毫米。接著，手動(dòng)地或使用自動(dòng)或半自動(dòng)設(shè)備將壓力施加到光學(xué)晶片OW的第二表面60B，以使得第一表面60A上的透鏡元件26在真空吸盤40的凹入?yún)^(qū)域44內(nèi)且與覆蓋凹入?yún)^(qū)域的軟性材料46 (例如，硅膠墊)接觸(方塊104)。接著打開真空泵(方塊106)，這導(dǎo)致光學(xué)晶片OW以少許或無彎曲在真空吸盤40上固定就位。在光學(xué)晶片OW在真空吸盤40上固定就位的情況下，可執(zhí)行復(fù)制工藝(方塊108)，包括使復(fù)制工具接觸光學(xué)晶片OW的第二表面60B以在第二表面上形成透鏡元件26。在一些實(shí)施中，圖6的整個(gè)過程是自動(dòng)的。
[0042]在某些情況下，前述技術(shù)可在光學(xué)晶片OW的整個(gè)表面上提供更大機(jī)械支持，以使得在用于將透鏡元件26形成于晶片的第二表面60B上的復(fù)制工藝期間，在晶片由真空吸盤40固定就位時(shí)晶片存在少許或無彎曲。在某些情況下，使用非粘性、相對軟性、彈性及非研磨性的材料46覆蓋凹入?yún)^(qū)域44可允許第一表面60B上的透鏡元件26在不損壞透鏡元件26的情況下且在從真空吸盤40移除光學(xué)晶片OW時(shí)透鏡元件26上不殘留任何剩余材料46的情況下接觸材料46。而且，可允許材料46在從真空吸盤40移除光學(xué)晶片OW之后大體上恢復(fù)到材料46的初始形狀，以使得真空吸盤可用于處理另一晶片。
[0043]雖然結(jié)合用于光學(xué)晶片OW的復(fù)制工藝描述圖6的技術(shù)，但所述工藝還可用于將應(yīng)用雙面復(fù)制工藝的其他類型的晶片。
[0044]一些實(shí)施使用其他技術(shù)而不是(或除了)硅膠墊或其他非粘性、相對軟性、彈性及非研磨性的材料46在光學(xué)晶片OW放置在真空吸盤40時(shí)保護(hù)光學(xué)晶片OW上的透鏡元件26。舉例來說，如圖7中所示，相對堅(jiān)固的模版框架402可與光學(xué)晶片OW對齊且附接到光學(xué)晶片0W，以保護(hù)透鏡元件在光學(xué)晶片由真空吸盤固持時(shí)免受損壞?？蚣?02可例如由印刷電路板(PCB)材料(例如，F(xiàn)R4)組成，所述材料為指派給玻璃增強(qiáng)環(huán)氧樹脂層壓材料的等級名稱。框架402可例如通過微加工工藝制造?？尚纬蔀閱我患目蚣?02包括開口404，所述開口 404的直徑優(yōu)選地僅略大于透鏡元件26的直徑?？蚣?02的高度優(yōu)選地至少稍微大于透鏡元件26的高度。因此，每一透鏡元件26由框架402的部分406圍繞?？蚣?02允許光學(xué)晶片OW由真空吸盤固持，以使得透鏡元件可在不損壞先前復(fù)制在光學(xué)晶片的第一側(cè)上的透鏡元件26的情況下復(fù)制到光學(xué)晶片的第二側(cè)上。同時(shí)，由框架402提供的支撐可幫助減少光學(xué)晶片OW的翹曲及順彎。
[0045]在特定實(shí)施中，框架402由具有外部真空源的平面吸盤固持，且光學(xué)晶片OW由第二吸盤固持。提供對齊設(shè)備以使框架402與光學(xué)晶片OW相對于彼此對齊。如果需要，可進(jìn)行位置調(diào)整，且真空吸盤的一或兩者朝向彼此移動(dòng)，以使得光學(xué)晶片OW的第一表面上的透鏡元件26與框架402中的開口 404對齊且配合在所述開口 404內(nèi)以形成晶片-框架堆疊412，如圖7中所示。舉例來說，在一些實(shí)施中，框架402降低到光學(xué)晶片OW上。光學(xué)晶片OW及框架402的對齊可例如使用夾具或膠帶固定。真空吸盤接著可釋放晶片-框架堆疊，如果需要，所述堆疊可被移動(dòng)用于進(jìn)一步處理(例如，清洗)。晶片-框架堆疊隨后放置在真空吸盤上，且透鏡元件通過復(fù)制或另一技術(shù)形成在光學(xué)晶片OW的第二側(cè)410上。
[0046]在提供各個(gè)晶片PW、SW及OW之后，晶片被對齊且結(jié)合在一起以形成晶片堆疊10(圖2)。最初，晶片中的兩者可放置在彼此上以形成子堆疊。舉例來說，在一些實(shí)施中，間隔晶片SW放置在襯底晶片PW上，以使得襯底晶片PW上的有源光學(xué)組件22、24位于間隔晶片SW中的開口 26內(nèi)。粘合劑可提供在間隔晶片SW與襯底晶片PW之間的界面處的接觸表面中的一或兩個(gè)上。
[0047]為形成堆疊10，光學(xué)晶片OW與子堆疊對齊且放置在子堆疊上，以使得光學(xué)晶片OW的下表面在間隔晶片SW的上表面上。這里也一樣，粘合劑可安置在間隔晶片SW與光學(xué)晶片OW之間的界面處的接觸表面中的一或兩個(gè)上。
[0048]在一些實(shí)施中，晶片或子堆疊中的一或多者可在對齊及附接步驟期間由真空吸盤固持。此外，在某些情況下，一些或所有所述步驟可在掩膜對準(zhǔn)器中發(fā)生，其中各個(gè)晶片或子堆疊由真空吸盤固持。為固持光學(xué)晶片0W，例如，可使用如結(jié)合圖3至圖5描述的真空吸盤。以下段落描述真空吸盤的實(shí)例，所述真空吸盤可用于固持襯底晶片PW或包括襯底晶片PW的子堆疊。
[0049]圖8A及圖8B圖示真空吸盤200的實(shí)例，所述真空吸盤200包括環(huán)狀真空凹槽202。除了凹槽202，真空吸盤200的頂面可為大體上平坦的。具體來說，真空吸盤的頂面的中心內(nèi)區(qū)域204與頂面的周邊區(qū)域206處于大體上相同高度。
[0050]如上所述，襯底晶片PW包括在襯底晶片PW的背面上的焊盤20。當(dāng)襯底晶片PW及間隔晶片SW將要彼此附接時(shí)，襯底晶片PW可安裝在真空吸盤200上，以使得焊盤20面向真空吸盤的上表面。除了焊盤20外，襯底晶片PW的背面還包括靠近晶片的周邊的密封環(huán)21 (參見圖9)。密封環(huán)21應(yīng)為與焊盤20大體上相同的高度，且可在與焊盤相同的處理步驟期間形成。舉例來說，在一些實(shí)施中，焊盤20及密封環(huán)21由電觸點(diǎn)及焊膏組成。電觸點(diǎn)(例如，銅或其他導(dǎo)電層)可層壓成箔且使用篩選工藝通過電流生長來應(yīng)用。焊膏隨后也可使用絲網(wǎng)印刷工藝添加到電觸點(diǎn)上。鑒于焊盤20是與例如各個(gè)有源組件22、24相關(guān)聯(lián)的離散結(jié)構(gòu)，當(dāng)真空由真空通道202施加時(shí)，靠近襯底晶片PW邊緣的密封環(huán)21充當(dāng)密封。因此，密封環(huán)21應(yīng)足夠接近襯底晶片PW的周邊定位，以使得當(dāng)晶片放置在真空吸盤200上時(shí)，密封環(huán)在環(huán)狀真空凹槽202外。因此，密封環(huán)21的直徑應(yīng)略大于環(huán)狀真空凹槽202的直徑。
[0051]如由圖10所示，襯底晶片PW放置在真空吸盤200上，其中襯底晶片PW的背面面向真空吸盤，且襯底晶片PW的正面(相對)背向真空吸盤(方塊302)。具體來說，襯底晶片PW定位在真空吸盤200上，以使得焊盤20面向吸盤表面的中心內(nèi)區(qū)域(即，由真空凹槽202界定的吸盤表面上的區(qū)域)，且以使得密封環(huán)21面向吸盤表面的外部區(qū)域(即，靠近吸盤周邊、在真空凹槽202界定的區(qū)域外)。在此狀態(tài)下，襯底晶片PW的輕微彎曲可導(dǎo)致晶片的邊緣升高高出真空吸盤200的表面多達(dá)幾毫米(例如，4_)。接著，手動(dòng)地或使用自動(dòng)或半自動(dòng)設(shè)備將壓力施加到襯底晶片PW的正面，以使得所有或大體上所有結(jié)合觸點(diǎn)20以及密封環(huán)21與真空吸盤200的上表面接觸(方塊304)。接著打開真空泵(方塊306)，此舉導(dǎo)致襯底晶片PW以少許或無彎曲在真空吸盤200上固定就位。在襯底晶片PW由真空吸盤200固定就位的情況下，可使間隔晶片SW及襯底晶片PW接觸以彼此附接(方塊308)。在一些實(shí)施中，圖6的整個(gè)過程是自動(dòng)的。
[0052]在某些情況下，前述技術(shù)可在襯底晶片PW的表面上提供更大機(jī)械支持，以使得在對齊及附接期間在晶片由真空吸盤200固定就位時(shí)晶片存在少許或無彎曲。
[0053]雖然結(jié)合固持襯底晶片PW以附接到間隔晶片SW描述圖10的技術(shù)，但技術(shù)還可用于固持其他類型的晶片或子堆疊以附接到另一晶片或子堆疊。舉例來說，真空吸盤200可用于固持由襯底晶片PW及間隔晶片SW組成的子堆疊以附接到光學(xué)晶片OW，所述子堆疊可由真空吸盤40固持(參見圖3及圖4)。類似地，真空吸盤200可用于固持襯底晶片PW以附接到由間隔晶片SW及光學(xué)晶片OW組成的子堆疊，所述子堆疊由真空吸盤40以上述的方式固持。
[0054]圖1lA至圖1lC圖示形成晶片堆疊的步驟的實(shí)例，其中襯底晶片PW放置在由光學(xué)晶片OW及間隔晶片SW組成的子堆疊上。如圖1lA中所示，間隔晶片SW放置在光學(xué)晶片OW上以形成子堆疊。熱固化粘合劑104可存在于接觸界面處。間隔晶片SW包括靠近間隔晶片SW的周邊的開口(例如，通孔)，所述開口裝滿UV固化粘附材料124，例如，UV固化膠、環(huán)氧樹脂或其他粘合劑。子堆疊可裝到掩膜對準(zhǔn)器中，且例如由凹入真空吸盤(例如，真空吸盤40)固持(參見圖3及圖4)。
[0055]如圖1lB中所示，襯底晶片PW可包括通孔130，所述通孔130從襯底晶片SW的一個(gè)表面延伸到襯底晶片SW的相對表面。可由另一吸盤(例如，圖8A中的真空吸盤200)固持的襯底晶片PW與光學(xué)晶片OW對齊且放置在間隔晶片SW上，如圖1lC中所示。熱固化粘合劑102可存在于接觸界面處。將襯底晶片SW放置在子堆疊上導(dǎo)致已填滿靠近間隔晶片Sff的周邊的開口的UV固化粘附材料124填充靠近襯底晶片PW的周邊的相應(yīng)通孔130。然而，在某些情況下，UV固化粘附材料124可流到襯底晶片PW的背面，此可污染真空吸盤。為防止此類污染的發(fā)生，襯底晶片PW可例如在放置在真空吸盤上之前安裝到切割膠帶300上(參見圖12)。此舉允許將切割膠帶300安置在襯底晶片PW的背面與真空吸盤的表面之間。以此方式，可防止未固化的粘附材料124污染真空吸盤200。切割膠帶300可例如由PVC、聚烯烴或聚乙烯基底材料制成，所述切割膠帶300的安裝有襯底晶片PW的表面上具有粘合劑。在某些情況下，切割膠帶300的厚度為例如大約75 μπι至150 μπι，但其他厚度可適用于其他實(shí)施。
[0056]在襯底晶片PW放置在子堆疊上(即，在附接到光學(xué)晶片OW的間隔晶片SW上)之后，UV輻射可朝向襯底晶片PW的表面，以固化粘附材料124且將晶片彼此局部結(jié)合。在局部UV固化后，整個(gè)晶片堆疊可轉(zhuǎn)移到烘箱以固化熱固化粘附材料102、104。在自烘箱移除之后，晶片堆疊可分成(例如，切割成)獨(dú)立模塊。在將晶片堆疊10切割成單個(gè)模塊之后，可從模塊的底面移除切割膠帶300。
[0057]因此，在各種實(shí)施中，切割膠帶300可提供多個(gè)功能。首先，如上所述，切割膠帶300可防止未固化的粘附材料124污染固持襯底晶片PW的真空吸盤。其次，在一些實(shí)施中，一或多個(gè)通孔可提供在襯底晶片PW中以在回流焊工藝期間便于排氣，以釋放壓力累積。所述回流焊工藝可在并入有模塊中的一或多個(gè)的器件(例如，手機(jī))的后續(xù)制造期間執(zhí)行。當(dāng)襯底晶片PW由吸盤200固持時(shí)，切割膠帶300可覆蓋一或多個(gè)壓力釋放孔，以便于形成良好真空密封。切割膠帶300的第三功能是便于切割過程。
[0058]在一些實(shí)施中，以上描述的技術(shù)可用于減輕晶片的彎曲，不管彎曲是凹形還是凸形的。雖然結(jié)合特定類型的晶片描述所述技術(shù)，但所述技術(shù)還可用于其他類型的晶片或晶片子堆疊。
[0059]已描述許多實(shí)施。然而，應(yīng)理解，在不背離本發(fā)明的精神及范圍的情況下可進(jìn)行各種修改。因此，其他實(shí)施在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種使用復(fù)制工藝在晶片上形成特征的方法，所述方法包含: 將晶片放置在真空吸盤上，其中所述晶片的面向所述真空吸盤的第一表面包括朝向所述真空吸盤凸出的特征，且其中所述真空吸盤包括中心凹入表面，硅膠墊安置在所述中心凹入表面上； 將壓力施加到所述晶片的在所述晶片的一側(cè)上的第二表面，所述側(cè)與所述晶片的第一表面相對，以使得所述晶片在所述晶片的第一表面上的所述特征接觸所述硅膠墊，且其中所述晶片的所述第一表面的靠近所述晶片周邊的部分接觸包括真空通道的所述真空吸盤的升高部分； 使用所述真空通道產(chǎn)生真空以將晶片固持到所述真空吸盤；及 隨后使復(fù)制工具接觸所述晶片的所述第二表面以使用復(fù)制工藝在所述晶片的所述第二表面上形成特征。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述晶片是光學(xué)晶片，且所述晶片的朝向所述真空吸盤凸出的所述特征是透鏡元件。
3.—種在晶片上形成特征的方法，所述方法包含: 將晶片放置在真空吸盤上，其中所述晶片的面向所述真空吸盤的第一表面包括朝向所述真空吸盤凸出的特征，且其中所述真空吸盤包括凹入表面，非粘性、軟性、彈性及非研磨性的材料安置在所述凹入表面上，以使得所述晶片的所述特征接觸所述真空吸盤的所述凹入表面上的所述材料，且其中所述晶片的所述第一表面靠近所述晶片的周邊的部分接觸包括真空通道的所述真空吸盤的升高部分； 產(chǎn)生真空以將所述晶片固持到所述真空吸盤；及 隨后使復(fù)制工具接觸所述晶片的在所述晶片的一側(cè)上的第二表面，所述側(cè)與所述晶片的第一表面相對，以在所述晶片的所述第二表面上形成復(fù)制的特征。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括:在產(chǎn)生所述真空以將所述晶片固持到所述真空吸盤之前將壓力施加到所述晶片的所述第二表面。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中將所述晶片放置在所述真空吸盤、產(chǎn)生所述真空及使所述復(fù)制工具接觸所述晶片的所述第二表面中的一或多者是自動(dòng)的。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述非粘性、軟性、彈性及非研磨性的材料由硅膠組成。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述非粘性、軟性、彈性及非研磨性的材料由硅基有機(jī)彈性聚合物組成。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述聚合物是聚二甲基硅氧烷。
9.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述晶片是光學(xué)晶片，且所述晶片的朝向所述真空吸盤凸出的所述特征是透鏡元件。
10.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述非粘性、軟性、彈性及非研磨性的材料的厚度為至少0.2mm。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述非粘性、軟性、彈性及非研磨性的材料的厚度為至少0.5mm。
12.—種形成晶片堆疊的方法，所述方法包含: 使用真空吸盤固持第一晶片，其中所述真空吸盤包括具有真空凹槽的第一表面，其中所述真空吸盤的所述第一表面包括由所述真空凹槽圍繞的中心區(qū)域及圍繞所述真空凹槽的外部區(qū)域，且其中所述真空吸盤的所述第一表面的所述中心區(qū)域及所述外部區(qū)域處于大體上相同的高度，其中所述第一晶片的面向所述真空吸盤的第一表面包括在所述第一表面上的多個(gè)特征，所述特征接觸所述真空吸盤的第一表面的所述中心區(qū)域，所述第一晶片的所述第一表面進(jìn)一步包括接觸所述真空吸盤的第一表面的所述外部區(qū)域的密封環(huán)；及使第二晶片接觸所述第一晶片的第二表面，其中所述第一晶片的所述第二表面在所述第一晶片的與所述第一晶片的第一表面相對的一側(cè)上。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述密封環(huán)與所述第一晶片的所述第一表面上的所述特征延伸超出所述第一晶片的所述第一表面大體上相同的距離。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一晶片的所述第一表面上的所述特征包含焊盤。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述焊盤及所述密封環(huán)中的每一者包含電觸點(diǎn)及焊膏。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述特征及所述密封環(huán)中的每一者由相同材料組成且延伸超出所述第一晶片的所述第一表面大體上相同的距離。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第二晶片是間隔晶片。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括:在產(chǎn)生所述真空以將所述第一晶片固持到所述真空吸盤之前將壓力施加到所述第一晶片的所述第二表面。
19.如權(quán)利要求12所述的方法，其中將所述第一晶片放置在所述真空吸盤、產(chǎn)生所述真空及使所述第二晶片接觸所述第一晶片的所述第二表面中的一或多個(gè)是自動(dòng)的。
20.如權(quán)利要求12所述的方法，所述方法包括:產(chǎn)生真空以將所述第一晶片固持到所述真空吸盤。
21.—種形成晶片堆疊的方法，所述方法包含: 使用真空吸盤固持包含彼此堆疊的多個(gè)晶片的晶片子堆疊，所述真空吸盤包括具有真空凹槽的第一表面，其中所述真空吸盤的所述第一表面包括由所述真空凹槽圍繞的中心區(qū)域及圍繞所述真空凹槽的外部區(qū)域，且其中所述真空吸盤的所述第一表面的所述中心區(qū)域及所述外部區(qū)域處于大體上相同的高度，其中所述晶片子堆疊的面向所述真空吸盤的第一表面包括在所述第一表面上的多個(gè)特征，所述特征接觸所述真空吸盤的第一表面的所述中心區(qū)域，所述晶片子堆疊的所述第一表面進(jìn)一步包括接觸所述真空吸盤的第一表面的所述外部區(qū)域的密封環(huán)；及 使第二晶片接觸所述晶片子堆疊的第二表面，其中所述晶片子堆疊的所述第二表面在所述晶片子堆疊的與所述晶片子堆疊的第一表面相對的一側(cè)上。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述晶片子堆疊的所述第一表面上的所述特征包含焊盤。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述焊盤及所述密封環(huán)中的每一者包含電觸點(diǎn)及焊膏。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述特征及所述密封環(huán)中的每一者由相同材料組成且延伸超出所述晶片子堆疊的所述第一表面大體上相同的距離。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，所述方法包括:產(chǎn)生真空以將所述晶片子堆疊固持到所述真空吸盤。
26.—種形成晶片堆疊的方法，所述方法包含: 由第一真空吸盤固持包含彼此堆疊的多個(gè)晶片的晶片子堆疊，所述第一真空吸盤包括具有真空凹槽的第一表面，其中所述第一真空吸盤的所述第一表面包括由所述真空凹槽圍繞的中心區(qū)域及圍繞所述真空凹槽的外部區(qū)域，且其中所述第一真空吸盤的所述第一表面的所述中心區(qū)域及所述外部區(qū)域處于大體上相同的高度，其中所述晶片子堆疊的面向所述第一真空吸盤的第一表面包括在所述第一表面上的多個(gè)特征，所述特征接觸所述真空吸盤的第一表面的所述中心區(qū)域，所述晶片子堆疊的所述第一表面進(jìn)一步包括接觸所述第一真空吸盤的第一表面的所述外部區(qū)域的密封環(huán)； 由第二真空吸盤固持第二晶片，其中所述第二晶片的面向所述第二真空吸盤的第一表面包括朝向所述第二真空吸盤凸出的特征，且其中所述第二真空吸盤包括中心凹入表面，非粘性、軟性、彈性及非研磨性的材料安置在所述中心凹入表面上，且其中所述第二晶片的在所述第二晶片的第一表面上的所述特征接觸所述非粘性、軟性、彈性及非研磨性的材料，且其中所述第二晶片的所述第一表面的靠近所述第二晶片的周邊的部分接觸包括真空通道的所述第二真空吸盤的升高部分；及 使所述第二晶片接觸所述晶片子堆疊的第二表面，其中所述晶片子堆疊的所述第二表面在所述晶片子堆疊的與所述晶片子堆疊的第一表面相對的一側(cè)上。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述非粘性、軟性、彈性及非研磨性的材料是硅膠
28.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述晶片子堆疊上的所述特征包含由與所述密封環(huán)相同的材料組成的焊盤。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述第二晶片上的所述特征包含透鏡元件。
30.一種形成晶片堆疊的方法，所述方法包含: 將第一晶片安裝在切割膠帶上，其中所述第一晶片的第一表面包括在所述第一表面上的多個(gè)特征及圍繞所述多個(gè)特征的密封環(huán)，其中所述多個(gè)特征及所述密封環(huán)延伸超出所述第一晶片的所述第一表面大體上相同的距離；及 使用真空吸盤固持所述第一晶片，其中所述切割膠帶安置在所述真空吸盤與所述第一晶片之間，其中所述真空吸盤包括具有真空凹槽的第一表面，其中所述真空吸盤的所述第一表面包括由所述真空凹槽圍繞的中心區(qū)域及圍繞所述真空凹槽的外部區(qū)域，且其中所述真空吸盤的所述第一表面的所述中心區(qū)域及所述外部區(qū)域處于大體上相同的高度，其中所述第一晶片的所述第一表面上的所述多個(gè)特征接觸所述真空吸盤的第一表面的所述中心區(qū)域，且所述密封環(huán)接觸所述真空吸盤的第一表面的所述外部區(qū)域。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，所述方法包括:使第二晶片接觸所述第一晶片的第二表面，其中所述第一晶片的所述第二表面在所述第一晶片的與所述第一晶片的第一表面相對的一側(cè)上。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述第一晶片包括一或多個(gè)通孔，且所述第二晶片包括UV固化粘附材料，所述UV固化粘附材料在使所述第一及第二晶片彼此接觸時(shí)進(jìn)入所述一或多個(gè)通孔。
33.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述第一晶片的所述第一表面上的所述多個(gè)特征 包含焊盤，且其中所述焊盤及所述密封環(huán)中的每一者包含電觸點(diǎn)及焊膏。
【文檔編號】B65G49/07GK104471695SQ201380035447
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月3日
【發(fā)明者】哈特穆特·魯?shù)侣? 斯蒂芬·海曼加特納, 約翰·A·維達(dá)隆 申請人:赫普塔岡微光有限公司