專利名稱：一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與一種半導(dǎo)體晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)有關(guān)，特別是本系統(tǒng)有利于晶粒的取出與放置，以利于完成晶圓型態(tài)(wafer levelpackaging)擴散型(fan out type)封裝。
背景技術(shù)：
隨著電子元件尺寸的縮小化后，在集成電路的制造過程上出現(xiàn)許多新挑戰(zhàn)。且由于電腦以及通訊技術(shù)的蓬勃發(fā)展，伴隨需要的是更多不同種類與應(yīng)用的電子元件。例如，由語音操作的電腦界面或其他通訊的界面均需要許多的記憶元件以及不同類型的半導(dǎo)體元件。是故，集成電路的趨勢仍然會朝向高積集度發(fā)展。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的快速演進，電子產(chǎn)品在輕薄短小、多功能速度快的趨勢的推動下，IC半導(dǎo)體的I/O數(shù)目不但越來越多密度亦越來越高，使得封裝元件的引腳數(shù)亦隨之越來越多，速度的要求亦越來越快。半導(dǎo)體晶片通常個別地封于塑膠或陶瓷材料的封裝體之內(nèi)。封裝體的結(jié)構(gòu)必須可以保護晶片以及將晶片操作過程中所產(chǎn)生的熱散出，傳統(tǒng)的封裝亦被用來作為晶片功能測試時之用。
早期的封裝技術(shù)是主要以導(dǎo)線架為主的封裝技術(shù)，利用引腳做為訊號的輸入以及輸出。而升在高密度輸入以及輸出端的需求之下，導(dǎo)線架的封裝目前已不符合上述的需求。目前，在上述的需求之下，封裝也越做越小以符合目前的趨勢，而高密度I/O的封裝也伴隨球矩陣排列封裝技術(shù)(ball grid array；以下簡稱BGA封裝)技術(shù)的發(fā)展而有所突破，因此，IC半導(dǎo)體承載的封裝趨向于利用球矩陣排列封裝技術(shù)(BGA)。BGA構(gòu)裝的特點是，負責(zé)I/O的引腳為球狀較導(dǎo)線架構(gòu)裝元件的細長引腳距離短且不易受損變形，其封裝元件的電性的傳輸距離短速度快，可符合目前及未來數(shù)位系統(tǒng)速度的需求。例如，于美國專利U.S.Patent No.5,629,835，由Mahulikar等便提出一種BGA的結(jié)構(gòu)，發(fā)明名稱為“METAL BALL GRIDARRAY PACKAGE WITH IMPROVED THERMAL CONDUCTIVITY”。目前已經(jīng)有許多不同型態(tài)的半導(dǎo)體封裝，如上述的導(dǎo)線架或BGA封裝。舉例而言，如美國專利U.S.Patent No.5,239,198揭露一種封裝形式，此封裝包含一組裝于印刷電路板上的基板，基板利用FR4材質(zhì)組成，該基板上具有一導(dǎo)電線路形成于基板的一表面。
此外，目前已經(jīng)有許多不同型態(tài)的半導(dǎo)體封裝，不論是哪一種型態(tài)的封裝，絕大部分的封裝為先行切割成為個體之后再進行封裝以及測試。而美國專利有揭露一種晶圓型態(tài)封裝，請參閱，US5323051，發(fā)明名稱為“Semiconductor wafer level package”。此專利在切割晶粒之前先行進行封裝，利用玻璃當(dāng)作一粘合材質(zhì)使得元件封于一孔中。一遮蓋的穿孔允許做為電性連結(jié)的通道。因此，晶圓型態(tài)封裝為半導(dǎo)體封裝的一種趨勢。
此外，以往的封裝技術(shù)領(lǐng)域中，I/O鋁墊(Pad)部分是接于晶粒的表面，由于晶粒面積有限，I/O鋁墊在有限面積下，將限制其鋁墊數(shù)目。再者，I/O鋁墊的間距過小將會造成訊號間的耦合(signal coupling)或訊號間的干擾。
由于晶圓型態(tài)封裝將成為封裝技術(shù)的趨勢，本發(fā)明取代了以往在晶粒表面上I/O植球的位置，而以擴散型(fan out)方式，將接觸點往外擴散以提升較大的范圍來植入做為I/O的植球，因此，其優(yōu)點包含可以增加I/O植球的數(shù)目，亦即增加更多I/O，或是在晶粒朝向縮小化的趨勢下，保持I/O的最小間距(pitch)以防止過于接近所造成的訊號干擾(signal coupling)問題。
由于傳統(tǒng)上絕大部分的封裝方式為先行切割成為個體，之后，再進行一個一個晶粒上封裝，最后，再進行測試。其缺點是所耗費的時間多，且無法避免不良的晶粒封裝。
而上述缺點的改善方法為先行切割晶圓，再借由一個區(qū)塊一個區(qū)塊的方式進行測試晶粒，經(jīng)過篩選，將通過品質(zhì)管制后的晶粒，選取好的晶粒(die)，透過吸取與放置的動作重新排列于一新的玻璃基座上，并完成擴散型晶圓級的封裝。如此，一方面可以減少制作成木，另一入面可寸以避免不良的晶粒封裝。
因此，本發(fā)明提供一晶圓型態(tài)擴散型封裝的晶粒取出放置系統(tǒng)，以利于上述目的的遂行。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)，以利于晶粒取出放置完成晶圓型態(tài)擴散型封裝。
本發(fā)明揭露一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)，包含晶圓輸出入裝置，其包含機械手臂來運送一待處理的晶圓到第一預(yù)設(shè)位置。晶圓位移裝置，用以承載由該晶圓輸出入裝置所傳送的晶圓，以利于進行平面移動該晶圓到第二預(yù)定位置。硬質(zhì)基座輸出入裝置，其包含機械手臂來運送硬質(zhì)基座到第二預(yù)設(shè)位置。
硬質(zhì)基座位移裝置，其為承載由該硬質(zhì)基座輸出入裝置所傳送的硬質(zhì)基座，以利于進行平面移動該硬質(zhì)基座到第四預(yù)設(shè)位置。晶粒取出放置裝置，其中包含具有一可移動的機械手臂，當(dāng)該晶粒取出放置裝置利用該機械手臂吸取該晶圓位移裝置中的晶圓上的特定晶粒，真空機械手臂隨即往上一距離，然后借由一水平步進機的水平方向移動，至硬質(zhì)基座位移裝置中并重新排列配置于該晶粒于該硬質(zhì)基座特定位置上。中央電腦系統(tǒng)，與上述的晶圓輸出入裝置、晶圓步進位移裝置、硬質(zhì)基座輸出入裝置、硬質(zhì)基座步進位移裝置及晶粒取出放置裝置連結(jié)，用以執(zhí)行晶粒取出放置的控制。
圖號說明10、300-晶圓310-晶粒330-空白區(qū)20-鋁框架30-真空機械手臂35-吸取頭350-移動動作40、70、90-X方向步進機50、80-Y方向步進機60、320-硬質(zhì)基座100-晶圓輸出入裝置110-晶圓步進位移裝置120-硬質(zhì)基座輸出入裝置130-硬質(zhì)基座步進位移裝置140-晶粒取出放置裝置
150-中央電腦控制裝置本發(fā)明的晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)，詳細說明如下，所述的較佳實施例只做一說明非用以限定本發(fā)明。
請參閱
圖1與圖2，一晶圓10，其為已經(jīng)過切割(sawing)、測試(testing)過的晶圓10，也就是已完成晶圓型態(tài)的測試，經(jīng)過篩選將良好的晶粒(good die)位置資訊傳輸至中央處理電腦150。上述晶粒的制程以及晶圓型態(tài)測試為另一技術(shù)范圍，非本發(fā)明的重點故不加以詳述。借由晶圓輸出入裝置100的運作，可將待處理的晶圓經(jīng)由輸出入裝置100上的機械手臂運送到一晶圓步進位移裝置110上。而切割后的晶圓10借由鋁框架(frame)20與膠帶(tape)支撐。承載晶圓10的晶圓步進位移裝置110包含X方向步進機40與Y方向步進機50。利用兩上述X方向步進機40與Y方向步進機50可使得晶圓10進行二維平面移動到一預(yù)定位置。上述的平面移動技術(shù)可以參閱步進馬達及晶圓步進位移技術(shù)。一機晶粒取出置放裝置140至少包含機械手臂30以及一水平(X方向)步進機90。機械手臂30借由電腦的控制及已知的自動控制原理可做拾取與置放動作。水平(X方向)步進機90可以利用步進馬達做線性移動，于適當(dāng)位置利用上下移動拾取由中央電腦系統(tǒng)150所指示的篩選過的良好晶粒(good die)。再借由水平(X方向)步進機90將晶粒傳送至所指定的位置，以機械手臂30將晶粒置放到一硬質(zhì)基座。
借由硬質(zhì)基座輸出入裝置120的運作，使得硬質(zhì)基座輸出入裝置120中的機械手臂運送上述硬質(zhì)基座60到一硬質(zhì)基座步進位移裝置130上，硬質(zhì)基座步進位移裝置130為承載硬質(zhì)基座輸出入裝置120中硬質(zhì)基座60的載具。同理，上述的硬質(zhì)基座步進位移裝置130利用步進機技術(shù)加以實施。承載硬質(zhì)基座60的硬質(zhì)基座步進位移裝置130，可進行一平面移動到一預(yù)定位置，使得硬質(zhì)基座步進位移裝置130上的硬質(zhì)基座60與晶圓步進位移裝置110上的晶圓10約略平行。上述的平面移動由X方向步進機70與Y方向步進機80來完成。
上述的硬質(zhì)基座60的上表面積比晶圓10的上表面積大，以利于制作擴散型封裝。且硬質(zhì)基座60的幾何形狀與晶圓10相似。硬質(zhì)基座60材質(zhì)可為玻璃(glass)、陶瓷(ceramics)或矽晶(silicon)，而硬質(zhì)基座60上面涂布一黏著劑，其用來粘著晶粒。黏著劑的組成一般可以為環(huán)氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸(Acrylic)或Phonolic batyral。上述的組成或材質(zhì)只做一說明非用以限定本發(fā)明。而硬質(zhì)基座60的涂布方法可利用一涂布機(coater)、貼膜機來進行涂布，而涂布厚度約為10微米(u)。
接著，利用上述的晶粒取出放置裝置140，使用可移動的真空機械手臂(arm)30。當(dāng)晶粒取出放置裝置140利用真空機械手臂30上的吸取頭35吸取(pick)晶圓步進位移裝置110中的晶圓10的某一晶粒后，真空機械手臂30隨即垂直往上(Up)些許距離，然后，以X方向步進機90驅(qū)動沿著與硬質(zhì)基座60、晶圓10平行的水平方向移動，直到硬質(zhì)基座步進位移裝置130中硬質(zhì)基座60的上方。之后，真空機械手臂30垂直往一下(down)些許距離，并置放(Place)晶粒于硬質(zhì)基座60中某一位置上面。上述的水平方向移動由X方向步進機90來完成。上述拾取與置放的相關(guān)位置借由中央電腦系統(tǒng)控制。
請參閱圖3，上述已切割晶圓300上晶粒的取出是選擇測試結(jié)果良好的晶粒，例如晶粒310，其依照一定的次序進行取出，并重新排列放置晶粒310于硬質(zhì)基座320晶粒接收區(qū)330之上，上述移動動作350透過晶粒取出放置裝置140來進行。其中硬質(zhì)基座320上也可以包含電容(capacitor)或其他晶粒340配置于晶粒310之側(cè)，以提升濾波效果或是制作多重晶粒封裝結(jié)構(gòu)(multi-chip package)。以一實施例而言，其中晶粒取出的次序是依從左至右從上而下的原則進行，而晶粒重新排列放置的次序亦是依從左至右從上而下的原則進行。晶粒重新排列放置的精準度可控制于2微米(u)以內(nèi)。完成晶粒的配置之后，則可以進行晶圓型態(tài)擴散型封裝的制程以及最終測試。
上述的晶圓輸出入裝置100、晶圓步進位移裝置110、硬質(zhì)基座輸出入裝置120、硬質(zhì)基座步進位移裝置130與晶粒取出放置裝置140中每一個步驟的動作均由一中央電腦控制裝置150來控制。透過中央電腦控制裝置150工作程式(job file)的建立(set up)可以執(zhí)行整個晶粒取出放置的過程。
本發(fā)明的主要優(yōu)點如下1、本發(fā)明借由已測試及切割過的晶圓經(jīng)過篩選，將通過品質(zhì)管制后的晶粒，選取好的晶粒(die)，透過晶粒吸取放置裝置的動作重新排列于一新的玻璃底座上，可以減少制作成本完成擴散型封裝。
2、本發(fā)明可以應(yīng)用到8寸與12寸的晶圓型態(tài)擴散型封裝。
3、本發(fā)明可以整合晶粒與電容于同一封裝單體。
4、本發(fā)明能將多晶粒(multi-chip)或多種被動元件整合于同一單體，例如中央處理器，DRAM，SRAM等等在封裝底座的封裝過程。
5、本發(fā)明的硬質(zhì)基座使用的玻璃，陶瓷與矽晶(glass，ceramic，silicon)可以改善其可靠度。
對熟悉此領(lǐng)域技藝者，本發(fā)明雖以一較佳實例闡明如上，然其并非用以限定本發(fā)明精神。在不脫離本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)所作的修改與類似的安排，均應(yīng)包含在所述的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)，其特征在于包含晶圓輸出入裝置，其包含機械手臂來運送一待處理的晶圓到第一預(yù)設(shè)位置；晶圓位移裝置，用以承載由該晶圓輸出入裝置所傳送的晶圓，以利于進行平面移動該晶圓到第二預(yù)定位置；硬質(zhì)基座輸出入裝置，其包含機械手臂來運送硬質(zhì)基座到第三預(yù)設(shè)位置；硬質(zhì)基座位移裝置，其為承載由該硬質(zhì)基座輸出入裝置所傳送的硬質(zhì)基座，以利于進行平面移動該硬質(zhì)基座到第四預(yù)設(shè)位置；晶粒取出放置裝置，其中包含具有一可移動的機械手臂，當(dāng)該晶粒取出放置裝置利用該機械手臂吸取該晶圓位移裝置中的晶圓上的特定晶粒，該真空機械手臂隨即往上一距離，然后借由一水平步進機的水平方向移動，至該硬質(zhì)基座位移裝置中并重新排列配置于該晶粒于該硬質(zhì)基座特定位置上；以及中央電腦系統(tǒng)，與上述的晶圓輸出入裝置、該晶圓步進位移裝置、該硬質(zhì)基座輸出入裝置、該硬質(zhì)基座步進位移裝置及該晶粒取出放置裝置連結(jié)，用以執(zhí)行晶粒取出放置的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)，其特征在于其中該晶圓位移裝置包含步進位移裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)，其特征在于其中該硬質(zhì)基座位移裝置包含步進位移裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)，其特征在于其中已切割的上述晶圓以鋁框架與膠帶來支撐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)，其特征在于其中該硬質(zhì)基座上包含涂布一黏著劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)，其特征在于其中該黏著劑包含環(huán)氧樹脂(Epoxy)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)，其特征在于其中該黏著劑包含丙烯酸(Acrylic)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)，其特征在于其中該黏著劑包含Phonolic butyral。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)，其特征在于其中該硬質(zhì)基座的涂布是利用一涂布機來進行涂布。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)，其特征在于其中該硬質(zhì)基座的涂布是利用一貼膜機來進行涂布。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)，其特征在于其中該硬質(zhì)基座的涂布厚度約為10微米(u)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)，其特征在于其中該硬質(zhì)基座包含玻璃。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)，其特征在于其中該硬質(zhì)基座包含陶磁。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)，其特征在于其中該硬質(zhì)基座包含矽晶。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng)，其特征在于其中該硬質(zhì)基座的表面積大于該晶圓的表面積。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種晶圓型態(tài)擴散型封裝系統(tǒng),包含:一晶圓輸出入裝置,一晶圓步進位移裝置,其為承載晶圓輸出入裝置中晶圓的載具,一硬質(zhì)基座輸出入裝置,一硬質(zhì)基座步進位移裝置,其為承載硬質(zhì)基座輸出入裝置中硬質(zhì)基座的載具,一晶粒取出放置裝置,其使經(jīng)測試后結(jié)果良好的晶粒依照一定的次序進行取出,并重新排列放置晶粒于硬質(zhì)基座之上,一中央電腦控制裝置,用來控制上述晶圓輸出入裝置、晶圓步進位移裝置、硬質(zhì)基座輸出入裝置、硬質(zhì)基座步進位移裝置與晶粒取出放置裝置的操作,以達到晶粒取出與重新排列放置晶粒于硬質(zhì)基座上的目的。
文檔編號H01L21/02GK1363951SQ0210175
公開日2002年8月14日 申請日期2002年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月17日
發(fā)明者楊文焜, 楊文彬 申請人:裕沛科技股份有限公司