用于半导体装置转印的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种将半导体装置转印到产品衬底的方法，所述方法包括将所述产品衬底的表面定位成面向在其上具有所述半导体装置的半导体晶片的第一表面；以及致动转印机构以致使所述转印机构啮合所述半导体晶片的第二表面。所述半导体晶片的所述第二表面与所述半导体晶片的所述第一表面相对。致动所述转印机构包括致使销推抵于所述半导体晶片的所述第二表面上的一个位置，所述位置对应于位于所述半导体晶片的所述第一表面上的特定半导体装置的位置；以及将所述销缩回到静止位置。所述方法还包括从所述半导体晶片的所述第二表面拆离所述特定半导体装置；以及将特定半导体装置附接到所述产品衬底。

Methods for transfer printing of semiconductor devices

The invention discloses a method for transferring a semiconductor device to a product substrate, the method includes positioning the surface of the product substrate to face the first surface of the semiconductor wafer on which the semiconductor device is provided, and activating the transfer mechanism so that the transfer mechanism engages the second surface of the semiconductor wafer. The second surface of the semiconductor wafer is opposite to the first surface of the semiconductor wafer. Activating the transfer mechanism includes pushing the pin against the second surface of the semiconductor wafer, which corresponds to the position of the specific semiconductor device on the first surface of the semiconductor wafer, and retracting the pin back to the rest position. The method also includes detaching the specific semiconductor device from the second surface of the semiconductor wafer, and attaching the specific semiconductor device to the product substrate.

【技术实现步骤摘要】
用于半导体装置转印的方法本申请是分案申请，其原申请的国际申请号为PCT/US2016/023280,国际申请日是2016年3月18日，中国国家申请号为201680016956.8，进入中国的日期为2017年9月20日，专利技术名称为“用于半导体装置转印的方法”。相关申请的交叉引用本申请是2015年11月12日提交的标题为“MethodandApparatusforTransferofSemiconductorDevices”的美国专利申请号14/939,896的继续案并要求该专利申请的优先权，并且要求美国临时专利申请号62/146,956的优先权，并要求美国临时专利申请号62/136,434的优先权，所述专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术介绍
半导体装置是利用诸如硅、锗、砷化镓等半导体材料的电子部件。半导体装置通常制造为单个分立装置或集成电路(IC)。单个分立装置的示例包括诸如发光二极管(LED)、二极管、晶体管、电阻器、电容器、保险丝等可电致动元件。半导体装置的制造通常涉及具有大量步骤的错综复杂的制造工艺。制造的最终产品是“封装的”半导体装置。“封装的”修改器是指内置在最终产品中的包封体和保护特征以及使封装中的装置能够并入最终电路中的接口。用于半导体装置的常规制造工艺从处理半导体晶片开始。将晶片切割成许多“未封装的”半导体装置。“未封装的”修改器是指没有保护特征的未包封的半导体装置。本文中，未封装的半导体装置可以被称为半导体装置裸片，或者为了简单起见只称为“裸片”。单个半导体晶片可以被切割以产生各种尺寸的裸片，以便由半导体晶片形成多于100,000或甚至1,000,000个裸片(取决于半导体的起始尺寸)，并且每个裸片具有一定的质量。然后通过下文简要讨论的常规制造工艺“封装”未封装的裸片。晶片处理和封装之间的动作可以称为“裸片制备”。在一些情况下，裸片制备可以包括通过“拾取和放置过程”对裸片进行分选，其中切割的裸片被单独地拾取并分选到料仓中。所述分选可以基于裸片的正向电压容量、裸片的平均功率和/或裸片的波长。通常，封装涉及将裸片安装到塑料或陶瓷封装(例如，模具或包封体)中。封装还包括将裸片触点连接到引脚/电线，以与最终电路对接/互连。半导体装置的封装通常通过密封裸片来完成，以保护其免受环境(例如，灰尘、温度和/或湿度)的影响。然后产品制造商将封装的半导体装置放置在产品电路中。由于封装，装置已准备好“插入”到正在制造的产品的电路组件中。另外，当装置的封装保护它们免受可能使装置降级或破坏装置的元件的影响时，封装的装置固有地比封装内部所见的裸片大(例如，在一些情况下，厚度的约10倍和面积的约10倍，导致体积的100倍)。因此，所得的电路组件不能比半导体装置的封装更薄。附图说明具体实施方式参照附图进行说明。在图中，参照标记的最左边的数字表示其中参照标记首次出现的图。在不同图中使用相同的参照标记指示相似或相同的物品。此外，附图可以被认为是提供各个图中各个部件的相对尺寸的大概描绘。然而，附图不是按比例绘制的，并且在各个图内以及不同图之间的各个部件的相对尺寸可以与所描绘的不同。特定地，一些图可以将部件描述为特定尺寸或形状，而为了清楚起见，其他图可以以更大的尺度或不同的形状来描绘相同的部件。图1示出了转印设备的实施方案的等距视图。图2A表示处于预转印位置的转印设备的实施方案的示意图。图2B表示处于转印位置的转印设备的实施方案的示意图。图3示出了转印机构的针的端部的形状轮廓的实施方案。图4示出了针致动冲程曲线的实施方案。图5示出了其上具有电路迹线的产品衬底的实施方案的平面图。图6示出了裸片转印系统的元件的实施方案的示意图。图7示出了机器硬件和裸片转印系统的控制器之间的电路路径的实施方案的示意图。图8示出了根据本申请的实施方案的裸片转印过程的方法。图9示出了根据本申请的实施方案的裸片转印操作的方法。图10示出了实施传送机系统的直接转印设备和过程的实施方案。图11A示出了处于预转印位置的转印设备的另一实施方案的示意图。图11B示出了图11A中的实施方案的产品衬底传送机构后转印操作的示意性俯视图。图12示出了处于预转印位置的转印设备的另一实施方案的示意图。图13示出了处于预转印位置的转印设备的另一实施方案的示意图。具体实施方式本公开涉及一种将半导体装置裸片直接转印和附贴到电路的机器和用于实现所述机器的工艺，以及具有附着于其上的裸片(作为输出产品)的电路。在一些情况下，所述机器用于将未封装的裸片从诸如“晶片带”的衬底直接转印到诸如电路衬底的产品衬底。与通过常规方法生产的类似产品相比，未封装的裸片的直接转印可以显著降低最终产品的厚度，以及制造产品衬底的时间量和/或成本。为了本说明书的目的，术语“衬底”是指在其上发生或对其发生过程或动作的任何物质。此外，术语“产品”是指来自过程或动作的期望输出，而不管完成的状态如何。因此，产品衬底是指为了期望的输出而引起在其上或对其发生过程或动作的任何物质。在实施方案中，所述机器可以固定产品衬底用于接收例如从晶片带转印的“未封装的”裸片诸如LED。为了减少使用裸片的产品的尺寸，裸片非常小且薄，例如，裸片可以是约50微米厚。由于裸片的尺寸相对较小，所述机器包括用于精确对准承载裸片的晶片带和产品衬底两者以确保准确放置和/或避免产品材料浪费的功能的部件。在一些情况下，将产品衬底和晶片带上的裸片对准的部件可以包括一组框架，晶片带和产品衬底分别固定在其中，并单独地被转印到对准的位置，使得晶片带上特定的裸片被转印到产品衬底上的特定点。传送产品衬底的框架可以沿着各个方向行进，包括水平方向和/或垂直方向，或甚至将允许转印到弯曲表面的方向。传送晶片带的框架也可以在各个方向上行进。可以使用齿轮、轨道、马达和/或其他元件的系统来固定和传送分别承载产品衬底和晶片带的框架，以将产品衬底与晶片带对准，以便将裸片放置在产品衬底的正确位置上。每个框架系统也可以移动到提取位置，以便在完成转印过程时便于提取晶片带和产品衬底。在一些情况下，所述机器还可以包括用于将裸片从晶片带直接转印到产品衬底而不“封装”裸片的转印机构。转印机构可以垂直安置在晶片带上方，以便经由晶片带朝向产品衬底向下按压在裸片上。向下按压在裸片上的这个过程可能引起裸片从晶片带剥离，在裸片的侧面开始，直到裸片与晶片带分离以附接到产品衬底。也就是说，通过减小裸片和晶片带之间的粘合力，并增加裸片和产品衬底之间的粘合力，可以转印裸片。在一些实施方案中，转印机构可以包括细长的杆，诸如销或针，其可以抵靠晶片带循环地致动以推动晶片带，并且从晶片带的顶侧同时推抵于附接到晶片带的裸片。因此，针(或销)用作推力销。针的尺寸可以被设计成不宽于被转印的裸片的宽度。尽管在其他情况下，针的宽度可以更宽，或可以为任何其他尺寸。当针的端部接触晶片带时，晶片带可能在裸片和晶片带之间的区域处经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于执行将多个半导体裸片从第一衬底直接转印到第二衬底的系统，所述系统包括：/n第一传送机构，用以传送所述第一衬底；/n第二传送机构，用以传送所述第二衬底；/n转印机构，安置为靠近所述第一传送机构，以实现所述直接转印；/n控制器，包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器可通信地与所述第一传送机构、所述第二传送机构，以及所述转印机构相耦合，所述控制器具有可执行的指令，当所述指令被执行时，使得所述一个或多个处理器执行包括以下的操作：/n至少部分地基于映射数据，确定所述多个半导体裸片的位置，所述映射数据描述了半导体晶片的所述多个半导体裸片的所述位置，/n传送所述第一衬底或所述第二衬底中的至少一个，使得所述第一衬底、所述第二衬底，以及所述转印机构处于直接转印位置，并且/n激活所述转印机构，以执行对所述多个半导体裸片的所述直接转印。/n

【技术特征摘要】
20150320 US 62/136,434;20150413 US 62/146,956;20151.一种用于执行将多个半导体裸片从第一衬底直接转印到第二衬底的系统，所述系统包括：
第一传送机构，用以传送所述第一衬底；
第二传送机构，用以传送所述第二衬底；
转印机构，安置为靠近所述第一传送机构，以实现所述直接转印；
控制器，包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器可通信地与所述第一传送机构、所述第二传送机构，以及所述转印机构相耦合，所述控制器具有可执行的指令，当所述指令被执行时，使得所述一个或多个处理器执行包括以下的操作：
至少部分地基于映射数据，确定所述多个半导体裸片的位置，所述映射数据描述了半导体晶片的所述多个半导体裸片的所述位置，
传送所述第一衬底或所述第二衬底中的至少一个，使得所述第一衬底、所述第二衬底，以及所述转印机构处于直接转印位置，并且
激活所述转印机构，以执行对所述多个半导体裸片的所述直接转印。


2.根据权利要求1所述的系统，其中所述半导体晶片是未分类的裸片晶片，其为已经被切割以形成许多被保留在原位的半导体装置裸片的半导体晶片，以便在执行直接转印之前，保持未分类的状态。


3.根据权利要求1所述的系统，其中所述映射数据包括关于所述半导体裸片晶片上的每个半导体裸片的质量和位置。


4.根据权利要求1所述的系统，其中所述操作还包括接收转印过程数据，并且至少部分地基于所述半导体裸片的质量，确定转印所述多个半导体裸片。


5.根据权利要求4所述的系统，其中所述传送分别至少部分地基于所述多个半导体裸片的质量和位置。


6.根据权利要求1所述的系统，其中所述转印机构包括旋转转印夹头，所述旋转转印夹头安置在所述第一衬底和所述第二衬底之间，以经由所述旋转转印夹头沿着横向于所述第一衬底和所述第二衬底延伸的平面旋转，将所述多个半导体裸片中的至少一个半导体裸片转印至所述第二衬底。


7.根据权利要求1所述的系统，其中所述转印机构包括针，用以压在所述第一衬底上，从而将所述多个半导体裸片中的至少一个半导体裸片转印至所述第二衬底。


8.根据权利要求1所述的系统，还包括传感器，所述传感器可通信地与所述转印机构相耦合，所述传感器被配置为确定所述第二衬底相对于所述转印机构的位置。


9.根据权利要求8所述的系统，其中所述传送还包括传送所述第一衬底或所述第二衬底中的至少一个，以将所述第二衬底的位置与所述转印机构对准。


10.一种半导体装置裸片转印设备，包括：
第一框架，用以保持晶片带，所述晶片带具有安置在所述晶片带的一侧上的多个半导体装置裸片；
第二框架，用以固定在其上具有电路迹线的产品衬底，所述第二框架被配置为固定所述产品衬底，使得所述电路迹线安置为朝向所述晶片带...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·胡斯卡，科迪·彼得森，克林特·亚当斯，肖恩·库普考，
申请(专利权)人：罗茵尼公司，
类型：发明
国别省市：美国;US