一种芯片转移装置及芯片封装装置的制作方法

1.本技术涉及半导体技术领域，尤其涉及一种芯片转移装置及芯片封装装置。


背景技术：

2.随着半导体技术的发展，芯片的尺寸越来越小，如几百微米。在制备小尺寸芯片时，需要在不同工艺之间进行转移。
3.目前，在转移芯片的过程中，由于芯片自身结构的限制，往往会造成一些芯片损坏，导致芯片在转移过程中的良率较低，影响芯片制造的效率。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种芯片转移装置及芯片封装装置，以提高芯片在转移过程中的良率，从而提高芯片制造的效率。
5.第一方面，本技术提供一种芯片转移装置，包括：芯片载板，被配置为承载晶圆(wafer)，晶圆包括待转移的多个裸芯片(die)；拾取模块，被配置为通过粘合的方式拾取晶圆，并将晶圆转移至封装外壳的上方；加热模块，被配置为对多个裸芯片进行热解粘。
6.在一些可能的实施方式中，拾取模块，包括：转移载板和热解粘层，热解粘层设置于转移载板的表面；当拾取模块拾取晶圆时，热解粘层与芯片载板相对设置，热解粘层与晶圆贴合。
7.在一些可能的实施方式中，加热模块包括高温炉；封装外壳设置于高温炉内；拾取模块，还被配置为将晶圆转移至高温炉内；高温炉，被配置为对晶圆进行加热。
8.在一些可能的实施方式中，加热模块包括加热器；加热器，被配置为对多个裸芯片进行加热。
9.在一些可能的实施方式中，加热模块包括高温炉和加热器；高温炉内设置有第一组封装外壳，加热器下方设置有第二组封装外壳；装置还包括：检测模块，被配置为检测晶圆上多个裸芯片的间距；拾取模块，被配置为当间距大于或者等于封装尺寸时，将多个晶圆转移至高温炉内且位于第一组封装外壳上方，并将晶圆上的多个裸芯片与封装外壳及进行对位；当间距小于封装尺寸时，将晶圆转移至加热器下方，并位于第二组封装外壳上方。
10.在一些可能的实施方式中，加热模块的加热温度小于或者等于120摄氏度。
11.在一些可能的实施方式中，裸芯片为梳齿电容结构静电驱动微振镜。
12.第二方面，本技术提供一种芯片封装装置，包括：如第一方面及其可能的实施方式中任一项的芯片转移装置、封装模块以及多个封装外壳；封装模块，被配置为在多个裸芯片落入封装外壳后，对多个裸芯片进行封装。
13.在一些可能的实施方式中，封装外壳中滴注有粘合剂。
14.在一些可能的实施方式中，裸芯片为梳齿电容结构静电驱动微振镜。
15.本技术提供的技术方案与现有技术相比存在的有益效果是：
16.在本技术中，通过采用热解粘的方式转移裸芯片，使得裸芯片的结构不会被损坏，
提高芯片在转移过程中的良率，从而提高芯片制造的效率。
17.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术的保护范围。
附图说明
18.图1为本技术实施例中的制造梳齿电容结构静电驱动微振镜常用的绝缘衬底上硅晶圆的一种示意图；
19.图2为本技术实施例中的一种制备完成的微振镜剖面图；
20.图3为本技术实施例中的一种微振镜制备完成后在晶圆上的排布示意图；
21.图4为本技术实施例中的一种芯片转移装置的结构示意图；
22.图5为本技术实施例中的一种拾取模块的示意图；
23.图6为本技术实施例中的一种热解粘过程的示意图；
24.图7为本技术实施例中的另一种热解粘过程的示意图；
25.图8为本技术实施例中的一种芯片封装装置的结构示意图。
具体实施方式
26.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
27.为了说明本技术的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
28.mems微振镜是基于mems技术将微光反射镜与mems驱动器集成的光学器件。mems微振镜可以在mems驱动器的作用下实现微光反射镜的在一维或二维方向上的平移运动或枢轴转动。mems微振镜的驱动方式包括静电、压电、电磁和电热。小型化、低功耗的mems微振镜在头戴式显示设备(head up display，hud)、激光雷达、增强现实(augmented reality，ar)等方面有广泛的应用。静电驱动方式依赖于mems器件上极性相反电荷的相互吸引，从而带动机械元件作机械运动。相对于其他几种驱动方式，这种方式具有能效高，功耗低，响应速度快，结构相对简单，便于大规模集成及在微结构器件中可实现大作用力等诸多优势和特点，因此在mems器件设计及其它微系统中，静电驱动方式是应用最广泛的驱动方式。
29.静电驱动方式又分为平板电容驱动方式和梳齿电容驱动方式。平板电容驱动方式由一个可动的微镜面和一个位于微镜面下部的固定下电极构成立体结构，因此，其阵列结构比较简单。但是平板电容驱动器存在吸合效应(pull—in effect)。镜面的移动距离要小于镜面到平板电极距离的三分之一，否则镜面和下电极之间会产生吸合造成器件失效。相对于平板电容驱动，梳齿电容驱动没有吸合效应的影响，具有驱动电压低、扭转角度大等优势。如半径为几百微米的扫描微镜，驱动电压只有几十伏，扭转角度可以大于15度。但梳齿电容驱动也带来了制备后转移难度大的弊端，原因有：1、梳齿电容之间要求有镂空部分以形成独立的动梳齿和静梳齿，而为保证微振镜偏转，连接微振镜的悬臂及微振镜本身的周边材料必然被刻空，这些镂空部分在转移过程中无法承受外力，导致器件转移过程中可受力部分减小，增加了器件转移难度；2、为使在相同的驱动力下，微振镜的扫描角度更大，要
求微振镜、悬臂及可动梳齿越薄越好，这些薄层必然成为器件转移过程中容易破损的部分，器件受力稍有不均，这些薄层就会损坏，增加了器件转移难度；3、现代梳齿电容结构静电驱动微振镜的发展趋势是器件微振镜的面积占器件总面积越来越大，导致了器件中容易损坏的部分面积占比越来越大，增加了器件转移难度。梳齿电容结构静电驱动微振镜在激光雷达、投影显示、ar/vr等领域越来越受到人们的重视。
30.图1为本技术实施例中的制造梳齿电容结构静电驱动微振镜常用的绝缘衬底上硅(silicon on insulator，soi)晶圆的一种示意图，图2为本技术实施例中的一种制备完成的微振镜剖面图。结合图1和图2可知，制备好的梳齿电容结构静电驱动微振镜的结构较为脆弱，使得在转移微振镜的过程中，该微振镜可受力的部位非常小，而梳齿部分a、镜面部分b、镂空部分c均为容易破损的地方，会导致芯片良率较低。
31.另外，图3为本技术实施例中的一种微振镜制备完成后在晶圆上的排布示意图，参见图3可见，在一个晶圆31上可以分布多个微振镜32。无论是采用真空吸嘴(nozzle)吸附转移还是机械夹拾取转移，都会因为微振镜32本身的脆弱而难以实现，给微振镜32的批量转移带来巨大的障碍。
32.为了解决上述问题，本技术实施例提供了一种芯片转移装置，该芯片转移装置用于在制造过程中转移小型化的芯片，以避免小型化芯片的损坏，提高芯片在转移过程中的良率，提高制造效率。芯片转移装置可以与光刻机或者半导体封装设备独立设置，也可以集成在光刻机或者半导体封装设备上。
33.下面以裸芯片是梳齿电容结构静电驱动微振镜为例，对芯片转移过程进行说明。当然，裸芯片还可以为发光二极管(light emitting diode，led)、有机发光二极管(organic light-emitting diode，oled)等其他尺寸较小、容易损坏的芯片，本技术实施例对此不做具体限定。
34.图4为本技术实施例中的一种芯片转移装置的结构示意图，参见图4所示，芯片转移装置包括：芯片载板10，被配置为承载晶圆，晶圆包括待转移的多个微振镜；拾取模块20，被配置为通过粘合的方式拾取晶圆，并将晶圆转移至用于封装微振镜的封装外壳的上方；将多个微振镜与封装外壳进行对位；加热模块30，被配置为对多个微振镜进行热解粘。
35.可以理解的，在光刻机在晶圆上刻蚀出多个微振镜之后，晶圆被转移至芯片载板10上，由芯片载板10承载该晶圆。然后，拾取模块20移动至芯片载板10的上方，以粘合的方式拾取整个晶圆，并将晶圆转移至封装外壳的上方。接着，拾取模块20可以将晶圆上的微振镜与封装外壳进行对位，以保证热解粘后的微振镜能够准确的落入封装外壳中。最后，加热模块30对多个微振镜进行热解粘，也就是对微振镜进行加热，使得微振镜失去拾取模块20的粘附，一一对应地落入封装外壳中，进而完成封装。
36.在一实施例中，封装外壳可以承载于封装载板上。
37.在本技术实施例中，通过粘合的方式来拾取整个晶圆，再对微振镜进行热解粘，如此，即完成了微振镜的转移，又避免微振镜的结构被损坏，从而提高了微振镜在转移过程中的良率，进而提高了微振镜制造的效率。
38.下面对上述芯片转移装置中的各部分进行说明。
39.首先，对拾取模块20进行说明。
40.在一些可能的实施方式中，图5为本技术实施例中的一种拾取模块的示意图，参见
图5所示，拾取模块20可以包括：转移载板21和热解粘层22，热解粘层22设置于转移载板21的表面；当拾取模块20拾取晶圆时，热解粘层20与芯片载板10相对设置，热解粘层20与晶圆贴合。
41.在实际应用中，转移载板21可以为玻璃板、硅片等；热解粘层22可以为由热解粘材料制成的胶膜、也可以为热解粘材料涂附在转移载板10的表面形成的材料层。当然，热解粘层22还可以为其他形式，本技术实施例对此不作具体限定。
42.在一些可能的实施方式中，拾取模块20还可以包括对位结构，用于将多个微振镜与封装外壳进行对位(也可以理解为微振镜与封装外壳对齐)。例如，对位结构可以为分别安装在转移载板的搭扣、磁铁、卡扣等，封装载板上也可以相应的设置有与对位结构配合的对位结构。当转移载板转移至封装载板上方，且微振镜与封装外壳对齐时，转移载板上的对位结构与封装载板上的对位结构相互配合，使得两个对位结构由一个状态切换为另一个状态。示例性的，对位结构为设置于转移载板的磁铁，当转移载板转移至封装载板上方时，若转移载板上的磁铁与封装载板上的磁铁由不吸附(即一个状态)切换为吸附(即另一个状态)，则表示微振镜与封装外壳对位。若转移载板上的磁铁与封装载板上的磁铁不吸附(即保持一个状态不变)，则表示微振镜与封装外壳未对位，仍需要调整转移载板与封装载板的相对位置。
43.其次，对加热模块30进行说明。
44.在本技术实施例中，加热模块30可以且不限于包括高温炉和/或加热器。
45.第一种情况，加热模块30包括高温炉，此时，封装外壳可以设置于高温炉内；拾取模块20，还被配置为将晶圆转移至高温炉内；高温炉，被配置为对晶圆进行加热。
46.可以理解的，图6为本技术实施例中的一种热解粘过程的示意图，参见图6所示，拾取模块20在拾取晶圆后，可以将晶圆整个转移至高温炉30a内，这样，高温炉30a可以对晶圆进行加热，此时，晶圆31整体热解粘。由于在高温炉30a加热前，微振镜32可以通过对位结构与封装外壳63进行过对位，那么，晶圆热解粘后，其中的微振镜32会准确的落入封装外壳63中，而晶圆中除去微振镜32的部分，可以落入收纳模块中。如此便完成了微振镜的转移。这里，高温炉是对整个晶圆进行加热，那么，每加热一次可以实现转移多个微振镜，即微振镜的批量转移。
47.第二种情况，加热模块30包括加热器；此时，封装外壳可以设置于加热器的下方；加热器，被配置为依次对多个微振镜进行加热。
48.这里，加热器可以理解为局部加热器，如加热棒。
49.可以理解的，图7为本技术实施例中的另一种热解粘过程的示意图，参见图7所示，拾取模块20在拾取晶圆后，可以将晶圆整个转移至加热器30b的下方和封装外壳63的上方。然后，加热器30b对晶圆上的各个微振镜32进行局部(如逐个加热或者分批加热)加热，加热后的微振镜32热解粘。热解粘后的微振镜32会准确的落入封装外壳63中，而除去微振镜32的部分，则可以由拾取模块20转移至其他位置。如此便完成了微振镜的转移。这里，加热器30b可以对微振镜32逐个或者分批进行加热，那么，每次加热一次实现转移的是一个或者几个微振镜，并非微振镜的批量转移。
50.第三种情况，加热模块30包括高温炉和加热器；高温炉内设置有第一组封装外壳，加热器下方设置有第二组封装外壳；此时，仍参见图4所示，芯片转移装置还可以包括：检测
模块40，被配置为检测晶圆上多个微振镜的间距；拾取模块20，被配置为当晶圆上多个微振镜的间距大于或者等于封装尺寸时，将多个微振镜转移至高温炉内且位于第一组封装外壳上方，并通过对位结构将多个微振镜与第一组封装外壳进行对位；当晶圆上多个微振镜的间距小于封装尺寸时，将多个微振镜转移至加热器下方，且位于第二组封装外壳上方。
51.这里，上述封装尺寸是指微振镜的封装尺寸或者封装外壳的尺寸。当微振镜之间的间距大于或者等于封装外壳尺寸时，若相邻的微振镜热解粘后一起掉落，则不会发生相互碰撞，使得每一个微振镜都能够较为准确地落入其对应的封装外壳中，而不会落入其他微振镜对应的封装外壳中，也不会落在封装外壳之外。反之，当微振镜之间的间距小于封装外壳尺寸时，若相邻的微振镜热解粘后一起掉落，则会发生相互碰撞，使得碰撞后的微振镜不能够准确地落入对应的封装外壳中。
52.可以理解的，在拾取模块20拾取晶圆前，可以先通过检测模块40，对晶圆上微振镜的间距进行检测，以判断微振镜的间距是否大于或者等于封装尺寸。或者，在拾取模块20拾取晶圆后，通过检测模块40，对晶圆上微振镜的间距进行检测，以判断微振镜的间距是否大于或者等于封装尺寸。示例性的，检测模块40可以为图像识别系统。通过采集晶圆的图像，获得微振镜的间距，并判断微振镜的间距是否大于或者等于封装尺寸。
53.进一步地，当检测模块40确定微振镜的间距大于或者等于封装尺寸时，拾取模块20可以将晶圆转移至高温炉内，采用上述第一种情况所述的方式对晶圆进行热解粘；当检测模块40确定微振镜的间距小于封装尺寸时，拾取模块20可以将晶圆转移至加热器下方，采用上述第二种情况所述的方式对微振镜进行热解粘。
54.当然，对晶圆或者微振镜热解粘的方式可以为其他，本技术实施例不作具体限定。
55.在一些可能的实施方式中，为了保证微振镜不被热损坏，加热模块30的加热温度需小于或者等于120摄氏度。当然，加热模块30的加热温度还可以为其他，只要在该温度下，热解粘层22能够发生热解粘即可，本技术实施例对此不作具体限定。
56.在本技术实施例中，通过采用热解粘的方式转移裸芯片，使得裸芯片的结构不会被损坏，提高芯片在转移过程中的良率，从而提高芯片制造的效率。
57.基于相同的发明构思，本技术实施例还提供一种芯片封装装置，该芯片封装装置可以为半导体封装设备或者半导体封装设备中的一部分。
58.下面仍以裸芯片为梳齿电容结构静电驱动微振镜为例进行说明。
59.图8为本技术实施例中的一种芯片封装装置的结构示意图，参见图8所示，芯片封装装置可以包括：芯片转移装置61、封装模块62以及多个封装外壳63；其中，芯片转移装置61的实施例可以参考图4至图7实施例中对芯片转移装置的描述，在此不做赘述。封装模块62，被配置为对多个封装外壳63中的多个微振镜进行封装。
60.可以理解的，在微振镜通过芯片转移装置61转移至封装外壳63中之后，容纳有微振镜的封装外壳63被转移至封装模块62，封装模块62对这些微振镜进行封装，如此，便完成了对微振镜的封装。
61.在一些可能的实施方式中，封装外壳63中滴注有粘合剂，如焊料，胶水等，以将微振镜固定在封装外壳63中。
62.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施
例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。