用于运输和制造过程的牢固固定重构面板的半导体制造设备的制作方法

1.本发明一般涉及半导体制造，并且更具体地，涉及一种用于运输和制造过程的牢固固定半导体面板的半导体制造设备和方法。


背景技术：

2.半导体器件通常可在现代电子产品中找到。半导体器件执行各种各样的功能，诸如信号处理、高速计算、发射和接收电磁信号、控制电子设备、光电以及创建用于电视显示器的可视图像。半导体器件存在于通信、功率转换、网络、计算机、娱乐和消费产品领域中。半导体器件也存在于军事应用、航空、汽车、工业控制器和办公设备中。
3.半导体器件在电子组件的数量和密度上是不同的。分立半导体器件通常包含一种类型的电子组件，例如，发光二极管(led)、小信号晶体管、电阻器、电容器、电感器和功率金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)。集成半导体器件通常包含数百至数百万个电子组件。集成半导体器件的示例包括微控制器、微处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、存储器或其它信号处理电路。
4.常规半导体晶片通常包含由切道分开的多个半导体管芯。有源和无源电路形成在每个半导体管芯的表面中。互连结构可以形成在半导体管芯的表面上。将半导体晶片单片化成单独的半导体管芯以用于各种电子产品。单独的半导体管芯通常被密封在封装内，以便电互连、结构支撑和环境保护。来自晶片的单片化的半导体管芯被放置在载板上，所述载板也被称为基板带板或重构晶片。带板是由封装剂覆盖的。
5.封装过程有时涉及诸如在固化、烘烤和模制期间施加热量。图1a示出了放置在储存盒（magazine）52中并搁置在架子延伸部分54上的带板50。如图1b所示，带板50仅通过重力和静摩擦力的性质保持在适当位置。如果储存盒52掉落或经受其它非故意的移动，基板带板50就有可能从其静止位置脱位。因此，在运输储存盒52期间，带板50会受到损坏。在图1c中，储存盒52放置在用于来自热源58的一个或多个热循环的烘箱56中。将热量施加至置放在架子延伸部分54上的带板50会造成晶片移动和/或弯曲。弯曲的带板会损坏半导体管芯并降低晶片产量。
附图说明
6.图1a-1c示出放置在储存盒和烘箱中的常规带板；图2a-2c示出半导体晶片，每个半导体晶片具有由切道分开的多个半导体管芯；图3a-3f示出从半导体管芯形成带板或重构晶片的过程；图4a-4n示出将带板设置在用于运输和制造处理步骤的储存盒中的过程；以及图5a-5b示出具有安装到互连基板的电子组件的基板条带。
具体实施方式
7.在以下描述中，参考附图在一个或多个实施例中描述本发明，其中，相同的附图标
记表示相同或相似的元件。虽然根据用于实现本发明目的的最佳模式描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，本发明旨在覆盖可以包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的替代、修改和等同物以及由以下公开和附图支持的它们的等同物。如本文所使用的术语“半导体管芯”指代单数形式和复数形式的词语两者，且因此可指代单个半导体器件和多个半导体器件两者。
8.半导体器件通常使用两种复杂的制造工艺来制造：前端制造和后端制造。前端制造包括在半导体晶片的表面上形成多个管芯。晶片上的每个管芯包含电连接以形成功能电路的有源和无源电子组件。有源电子组件，诸如晶体管和二极管，具有控制电流流动的能力。无源电子组件，诸如电容器、电感器和电阻器，在执行电路功能所需的电压和电流之间产生了关系。
9.后端制造是指将完成的晶片切割或单片化成单独的半导体管芯，并封装该半导体管芯以用于结构支撑、电互连和环境隔离。为了单片化半导体管芯，晶片被沿着称为切道或划线的晶片的非功能区域刻划和断开。使用激光切割工具或锯条将晶片单片化。在单片化之后，将单独的半导体管芯安装到封装基板，所述封装基板包含用于与其它系统组件互连的引脚或接触焊盘。然后将形成在半导体管芯上的接触焊盘连接到封装内的接触焊盘。可以用导电层、凸块、柱形凸块、导电膏或引线接合来形成电连接。封装剂或其它模制材料沉积在封装上以提供物理支撑和电隔离。然后将完成的封装插入到电系统中，并且使半导体器件的功能可用于其它系统组件。
10.图2a示出了具有基底基板材料102的半导体晶片100，所述基底基板材料诸如硅、锗、磷化铝、砷化铝、砷化镓、氮化镓、磷化铟、碳化硅或用于结构支撑的其它块体材料。多个半导体管芯或组件104形成在由无源、管芯间晶片区域或切道106分隔开的晶片100上。切道106提供切割区域以将半导体晶片100单片化成单独的半导体管芯104。在一个实施例中，半导体晶片100具有100-450毫米(mm)的宽度或直径。在将半导体晶片单片化成单独的半导体管芯104之前，半导体晶片100可以具有任何直径。在一个实施例中，半导体晶片100的直径为200至300mm。在另一实施例中，半导体晶片100的直径为100至450mm。半导体管芯104可具有任何尺寸，且在一个实施例中，半导体管芯104具有10mm乘10mm的尺寸。
11.图2a还示出了半导体晶片110，其类似于半导体晶片100。半导体晶片110包括用于结构支撑的基底基板材料112，诸如硅、锗、砷化镓、磷化铟或碳化硅。多个半导体管芯或组件114形成在由如上所述的无源、管芯间晶片区域或切道116分开的晶片110上。切道116提供切割区域以将半导体晶片110单片化成单独的半导体管芯114。半导体晶片110可具有与半导体晶片100相同或不同的直径。在将半导体晶片单片化成单独的半导体管芯114之前，半导体晶片110可具有任何直径。在一个实施例中，半导体晶片110的直径为200至300 mm。在另一实施例中，半导体晶片110的直径为100至450mm。半导体管芯114可具有任何尺寸，且在一个实施例中，半导体管芯114小于半导体管芯104且具有5mm乘5mm的尺寸。
12.图2b示出了半导体晶片100的一部分的截面图。每个半导体管芯104具有背面或无源表面118和有源表面120，其包含被实现为根据管芯的电设计和功能形成在管芯内并且电互连的有源器件、无源器件、导电层和电介质层的模拟或数字电路。例如，电路可以包括一个或多个晶体管、二极管和形成在有源表面120内的其它电路元件，以实现模拟电路或数字电路，诸如dsp、asic、存储器或其它信号处理电路。半导体管芯104还可以包含用于rf信号
处理的ipd，诸如电感器、电容器和电阻器。
13.使用pvd、cvd、电解电镀、化学电镀工艺或其它合适的金属沉积工艺在有源表面120上形成导电层122。导电层122可以是一层或多层铝(al)、铜(cu)、锡(sn)、镍(ni)、金(au)、银(ag)或其它合适的导电材料。导电层122用作电连接到有源表面120上的电路的接触焊盘。
14.使用pvd、cvd、印刷、旋涂、喷涂、烧结或热氧化在半导体管芯104和导电层122上形成第一绝缘或钝化层126。绝缘层126可以由二氧化硅(sio2)、氮化硅(si3n4)、氮氧化硅(sion)、五氧化二钽(ta2o5)、氧化铝(al2o3)、阻焊剂、聚酰亚胺、苯并环丁烯(bcb)、聚苯并恶唑(pbo)以及具有类似绝缘和结构性质的其它材料制成。绝缘层126为有源表面120和导电层122提供隔离和保护。在一个实施例中，绝缘层126是具有或不具有在小于200℃下固化的绝缘填充物的低温固化光敏电介质聚合物。通过使用激光128的激光直接烧蚀(lda)或通过图案化的光致抗蚀剂层的蚀刻工艺来去除绝缘层126的一部分，以通过绝缘层126的表面130暴露出导电层122，并提供后续的电互连。
15.半导体晶片100经历作为质量控制过程的一部分的电测试和检查。人工视觉检查和自动光学系统用于在半导体晶片100上执行检查。软件可以用于半导体晶片100的自动光学分析。视觉检查方法可以使用诸如扫描电子显微镜、高强度或紫外光或冶金显微镜的设备。针对结构特性检查半导体晶片100，包括弯曲、厚度变化、表面微粒、不规则性、裂缝、分层和变色。
16.半导体管芯104内的有源和无源组件经历晶片级的针对电性能和电路功能的测试。使用探测器或其它测试设备针对功能性和电参数测试每一个半导体电路管芯104。探测器用于与每个半导体管芯104上的节点或接触焊盘122进行电接触，并向接触焊盘提供电刺激。半导体管芯104响应于电刺激，该电刺激被测量并与预期的响应相比较以测试半导体管芯的功能。电测试可包括电路功能性、引线完整性、电阻率、连续性、可靠性、结深度、esd、rf性能、驱动电流、阈值电流、泄漏电流和组件类型特定的操作参数。对半导体晶片100的检查和电测试使通过的半导体管芯104能够被指定为kgd以用于半导体封装中。
17.在图2c中，使用锯条或激光切割工具132通过切道106将半导体晶片100单片化成具有边缘、侧壁或侧表面134的单独的半导体管芯104。
18.来自图2a的半导体晶片110经历与上述半导体晶片100相同的处理和测试。使用锯条或激光切割工具132通过切道116将半导体晶片110单片化成单独的半导体管芯114。单个半导体管芯114可以被检查和电测试，以标识单片化之后的kgd。
19.图3a-3f示出了形成带板或者重构的或嵌入的扇入晶片级芯片尺寸封装(wlcsp)的工艺。图3a示出了包含牺牲基底材料的载板或临时基板140的一部分的截面图，所述牺牲基底材料诸如是硅、聚合物、氧化铍、玻璃或用于结构支撑的其它合适的低成本刚性材料。在载板140上形成界面层或双面带142作为临时粘合剂粘结膜、蚀刻阻止层或热剥离层。
20.载板140是具有用于多个半导体管芯的容量的标准化载板，并且可以容纳从具有任何直径的半导体晶片单片化的多个尺寸的半导体管芯。例如，载板140可以是具有305mm或更大的直径的圆形面板，或者可以是具有300mm或更大的长度以及300mm或更大的宽度的矩形面板。载板140可以具有比半导体晶片100或110的表面积更大的表面积。在一个实施例中，半导体晶片100具有300mm的直径，并且包含具有10mm的长度和10mm的宽度的半导体管
芯104。在一个实施例中，半导体晶片110具有200mm的直径，并且包含具有5mm的长度和5mm的宽度的半导体114。载板140可容纳10mm乘10mm半导体管芯104和5mm乘5mm半导体管芯114二者。载板140承载的5mm乘5mm半导体管芯114的量大于10mm乘10mm半导体管芯104的量。在另一实施例中，半导体管芯104和114具有相同尺寸。载板140在大小和形状上被标准化以容纳任何尺寸的半导体管芯。较大载板降低了半导体封装的制造成本，因为更多的半导体管芯可以在较大载板上进行处理，从而降低了每单位的成本。
21.半导体封装和处理设备是针对被处理的半导体管芯和载板的尺寸而设计和配置的。为了进一步降低制造成本，独立于半导体管芯104或114的尺寸并且独立于半导体晶片100和110的尺寸来选择载板140的尺寸。也就是说，载板140具有固定或标准化的尺寸，其可以容纳从一个或多个半导体晶片100或110单片化的各种尺寸的半导体管芯104和114。在一个实施例中，载板140是圆形或圆的，具有140mm的直径。在另一个实施例中，载板140是矩形的，具有560mm的宽度和600mm的长度。
22.在设计处理设备期间选择标准化载板(载板140)的大小和尺寸，以便开发对于半导体器件的所有后端半导体制造一致的生产线。不管待制造的半导体封装的大小和类型如何，载板140的大小都保持恒定。例如，半导体管芯104可以具有10mm乘10mm的尺寸，并且被放置在标准化载板140上。替代地，半导体管芯104可具有20mm乘20mm的尺寸且放置在相同标准化载板140上。因此，标准化载板140可处理任何尺寸的半导体管芯104和114，这允许后续半导体处理设备被标准化到公共载板，即，独立于管芯尺寸或引入的晶片尺寸。半导体封装设备可以针对标准载板使用一套通用的处理工具、设备和材料清单来设计和配置，以处理来自任何引入晶片尺寸的任何半导体管芯尺寸。公共或标准化的载板140通过减少或消除对基于管芯尺寸或引入晶片尺寸的专用半导体处理线的需要而降低了制造成本和资本风险。通过从所有半导体晶片中选择预定载板尺寸以用于任何半导体管芯尺寸，可以实现灵活的生产线。
23.在图3b中，使用例如拾取和放置操作将来自图2c的半导体管芯104安装到载板140和界面层142，其中，绝缘层126朝向载板140取向。半导体管芯104被安装到载板140的界面层142以形成重构或重配置的晶片146。在一个实施例中，绝缘层126嵌入在界面层142内。例如，半导体管芯104的有源表面120可以与界面层142的表面143共面。在另一实施例中，绝缘层126安装在界面层142上，使得半导体管芯104的有源表面120与界面层142偏移。
24.重构晶片或重构面板146可以被处理成许多类型的半导体封装，包括扇入wlcsp、重构或ewlcsp、扇出wlcsp、倒装芯片封装、诸如pop的3d封装或其他半导体封装。重构面板146根据所得到的半导体封装的规范来配置。在一个实施例中，半导体管芯104以高密度布置，即300μm间隔或更小，放置在载板140上，用于处理扇入器件。半导体管芯104被放置在载板140上，通过半导体管芯104之间的间隙或距离d间隔开。基于待处理的半导体封装的设计和规范来选择半导体管芯104之间的距离d。在一个实施例中，半导体管芯104之间的距离d为50μm或更小。在另一实施例中，半导体管芯104之间的距离d为100μm或更小。载板140上的半导体管芯104之间的距离d被优化以便以最低的单位成本制造半导体封装。
25.在图3c中，使用浆料印刷、转移模制、液态封装剂模制、真空层压、旋涂或其它合适的施加器将封装剂或模制化合物144沉积在半导体管芯104和载板140上。封装剂144可以是聚合物复合材料，诸如具有填充物的环氧树脂、具有填充物的环氧丙烯酸酯、或具有适当填
充物的聚合物。封装剂144是不导电的，并且在环境上保护半导体器件不受外部要素和污染物的影响。在另一实施例中，封装剂144是绝缘或电介质层，其包含一层或多层的光敏低固化温度电介质抗蚀剂、光敏复合抗蚀剂、层压化合物膜、具有填充物的绝缘膏、阻焊剂抗蚀剂膜、液态或颗粒模制化合物、聚酰亚胺、bcb、pbo、sio2、si3n4、sion、ta2o5、al2o3、预浸料坯、或具有类似绝缘和结构性质的其它电介质材料，其使用印刷、旋涂、喷涂、真空或压力层压在有或没有热的情况下、或其它合适的工艺来沉积。在一个实施例中，封装剂144是具有或不具有在小于200℃下固化的绝缘填充物的低温固化光敏电介质聚合物。
26.特别地，封装剂144沿半导体管芯104的表面134设置，并因此覆盖半导体管芯104的每个侧表面134。因此，封装剂144覆盖或接触半导体管芯104的至少四个表面，即半导体管芯104的四个侧表面134。封装剂144还覆盖半导体管芯104的后表面118。封装剂144保护半导体管芯104不因暴露于来自光或其它发射的光子而退化。在一个实施例中，封装剂144是不透明的并且颜色是暗的或黑色的。图3c示出了由封装剂144覆盖的复合基板或重构面板146。封装剂144可以用于激光标记重构面板146以便对准和单片化。封装剂144形成在半导体管芯104的背表面118上，并且可以在随后的背面研磨步骤中减薄。还可沉积封装剂144，使得封装剂与背表面118共面且不覆盖背表面。
27.图3d示出了具有安装到或设置在载板140上的半导体管芯104的重构面板146的平面图。载板140是标准化形状和尺寸的，因此构成标准化的载板。载板140具有用于各种尺寸和数量的半导体管芯的容量，所述半导体管芯是从各种尺寸的半导体晶片单片化的。在一个实施例中，载板140为矩形形状，并且具有560mm的宽度w1和600mm的长度l1。在另一实施例中，载板140是矩形形状的，并且具有140mm的宽度w1和140mm的长度l1。在另一实施例中，载板140是圆形形状的，并且具有140mm的直径。
28.设置在载板140上的半导体管芯104的数量取决于半导体管芯104的尺寸和重构面板146的结构内的半导体管芯104之间的距离d。安装到载板140的半导体管芯104的数量可以大于、小于或等于从半导体晶片100单片化的半导体管芯104的数量。载板140的较大表面积容纳更多半导体管芯104，并且降低制造成本，因为每个重构面板146处理更多半导体管芯104。在一个示例中，半导体晶片100具有300mm的直径，其中，在半导体晶片100上形成大约数量为600个单独的10mm乘10mm的半导体管芯104。半导体管芯104从一个或多个半导体晶片100单片化。例如，准备具有560mm的标准宽度w1和600mm的标准长度l1的载板140。具有560mm的宽度w1的载板140被设计尺寸为容纳数量约54个半导体管芯104，其具有10mm
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10mm的尺寸并且在载板140的宽度w1上间隔开200μm的距离d。具有600mm长度l1的载板140被设计尺寸为可以数量大约58个的半导体管芯104，具有10mm乘10mm的尺寸在载板140的长度l1上间隔开200μm的距离d。因此，载板140的表面积，宽度w1乘以长度l1，容纳了数量大约3,000个半导体管芯104，具有10mm乘10mm的尺寸以及在半导体管芯104之间的200μm的间隙或距离d。半导体管芯104可以以半导体管芯104之间的小于200μm的间隙或距离d放置在载板140上，以增加载板140上的半导体管芯104的密度，并进一步降低处理半导体管芯104的成本。
29.自动拾取和放置设备被用于基于半导体管芯104的数量和尺寸并且基于载板140的尺寸来制备重构面板146。例如，半导体管芯104被选择为具有10mm乘10mm的尺寸。载板140具有标准尺寸，例如，560mm宽度w1和600mm长度l1。自动设备被以半导体管芯104和载板
140的尺寸来编程，以便处理重构面板146。在单片化半导体晶片100之后，通过自动拾取和放置设备选择第一半导体管芯104。第一半导体管芯104在由可编程自动拾取和放置设备确定的载板140上的位置处安装到载板140。第二半导体管芯104由自动拾取和放置设备选择，并被放置在载板140上且被定位在载板140上的第一行中。相邻半导体管芯104之间的距离d也被编程在自动拾取和放置设备中，并且基于待处理的半导体封装的设计和规范来选择。在一个实施例中，载板140上的相邻半导体管芯104之间的间隙或距离d是200μm。第三半导体管芯104由自动拾取和放置设备选择，并放置在载板140上，且定位在载板140上第一行中，与相邻半导体管芯104相距200μm的距离d。重复拾取和放置操作，直到在载板140的宽度w1上设置了大约54个半导体管芯104的第一行。
30.由自动拾取和放置设备选择另一个半导体管芯104，并且放置在载板140上且被定位在载板140上的与第一行相邻的第二行中。半导体管芯104的相邻行之间的距离d被预先选择并编程到自动拾取和放置设备中。在一个实施例中，半导体管芯104的第一行与半导体管芯104的第二行之间的距离d为200μm。重复拾取和放置操作，直到跨越载板140的长度l1设置了大约58行半导体管芯104。标准化载板，即具有560mm的宽度w1和600mm的长度l1的载板140容纳大约54列和58行的10mm乘10mm半导体管芯104，用于设置在载板140上的总量为大约3,000个半导体管芯104。重复拾取和放置操作，直到载板140部分或完全地填充有半导体管芯104。利用标准化的载板，诸如载板140，自动拾取和放置设备可以将任何尺寸的半导体管芯104安装在载板140上以形成重构面板146。重构面板146随后可以使用针对标准化载板140而标准化的后端处理设备来进行处理。
31.图3e示出了具有安装到或设置在载板140上的半导体管芯114的重构晶片或重构面板148的平面图。相同的标准化载板140或具有与载板140相同尺寸的标准化载板被用于处理重构面板148，如同用于处理重构面板146。重构晶片或面板上的半导体管芯的任何配置可以由载板140来支撑。布置在载板140上的半导体管芯114的数量取决于半导体管芯114的尺寸和重构面板148的结构内的半导体管芯114之间的距离d1。安装到载板140的半导体管芯114的数目可大于、小于或等于从半导体晶片110单片化的半导体管芯114的数目。载板140的较大表面积容纳更多半导体管芯114且降低制造成本，因为每个重构面板148处理更多半导体管芯114。
32.在一个示例中，半导体晶片110具有200mm的直径，其中，在半导体晶片110上形成数量大约1,000个单独的5mm乘5mm半导体管芯114。半导体管芯114从一个或多个半导体晶片110单片化。例如，制备具有560mm的标准宽度w1和600mm的标准长度l1的载板140。具有560mm的宽度w1的载板140被设计尺寸为容纳数量约为107个半导体管芯114，具有5 mm乘5 mm的尺寸，在载板140的宽度w1上间隔200μm的距离d1。具有600mm的长度l1的载板140被设计尺寸为容纳数量约为115个半导体管芯114，具有5mm乘5mm的尺寸，在载板140的长度l1上间隔开200μm的距离d1。因此，载板140的表面积，宽度w1乘以长度l1，容纳了大约12,000个半导体管芯114，具有5mm乘5mm的尺寸，间隔开200μm的距离d1。半导体管芯114可以以半导体管芯114之间小于200μm的间隙或距离d1放置在载板140上，以增加载板140上的半导体管芯114的密度，并进一步降低处理半导体管芯114的成本。
33.自动拾取和放置设备用于基于半导体管芯114的数量和尺寸以及基于载板140的尺寸来制备重构面板148。例如，半导体管芯114被选择为具有5mm乘5mm的尺寸。载板140具
有标准尺寸，例如，560mm宽度w1和600mm长度l1。自动设备被以半导体管芯114和载板140的尺寸来编程，以便处理重构面板148。在单片化半导体晶片110之后，通过自动拾取和放置设备选择第一半导体管芯114。第一半导体管芯114在由可编程自动拾取及放置设备确定的载板140上的位置处安装到载板140。由自动拾取及放置设备选择第二半导体管芯114，并且放置在载板140上且在载板140上定位于第一行中距第一半导体管芯114距离d1处。相邻半导体管芯114之间的距离d1被编程在自动拾取和放置设备中，并且基于要处理的半导体封装的设计和规范来选择。在一个实施例中，载板140上的相邻半导体管芯114之间的间隙或距离d1是200μm。由自动拾取和放置设备选择第三半导体管芯114，并且被放置在载板140上且在载板140上被定位在第一行中。重复拾取和放置操作，直到跨越载板140的宽度w1设置了大约107个半导体管芯114的行为止。
34.由自动拾取和放置设备选择另一半导体管芯114，并且被放置在载板140上，且在载板140上被定位在与第一行相邻的第二行中。半导体管芯114的相邻行之间的距离d1被预先选择并被编程到自动拾取和放置设备中。在一个实施例中，第一行半导体管芯114和第二行半导体管芯114之间的距离d1是200μm。重复拾取和放置操作，直到跨越载板140的长度l1设置了大约115行半导体管芯114。标准化载板，即具有560mm的宽度w1和600mm的长度l1的载板140容纳约107列和115行的5mm乘5mm的半导体管芯114，用于设置在载板140上的总量为约12,000个半导体管芯114。重复拾取和放置操作，直到载板140部分或完全地填充有半导体管芯114。利用标准化的载板，诸如载板140，自动拾取和放置设备可以将任何尺寸的半导体管芯安装在载板140上以形成重构面板148。重构面板148可以使用与用于处理重构面板146相同的载板140和相同的后端处理设备来处理。
35.来自图3d的重构面板146和来自图3e的重构面板148两者都使用相同的载板140或都使用具有用于重构面板146和148两者的相同标准化尺寸的载板。为重构晶片或面板的后端处理而设计的处理设备针对载板140而标准化，且能够处理形成在载板140上的重构晶片或面板的任何配置以及设置在载板140上的任何尺寸的半导体管芯。由于重构面板146和148两者都使用了相同的标准化载板140，所以重构面板可在相同的生产线上进行处理。因此，标准化载板140的目的是简化制造半导体封装所需的设备。
36.在另一示例中，重构面板148包括半导体管芯104和114，其中，每个半导体管芯104和114具有相同的尺寸，并且半导体管芯源自具有不同直径的半导体晶片100和110。半导体晶片100具有450mm的直径，在半导体晶片100上形成的数量约为2,200个8mm
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8mm的单独的半导体管芯104。从一个或多个半导体晶片100单片化具有8mm
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8mm的尺寸的半导体管芯104。另外，半导体晶片110具有300mm的直径，其中，在半导体晶片110上形成数量约为900个的8mm
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8mm半导体管芯114。从一个或多个半导体晶片110单片化具有8mm
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8mm尺寸的半导体管芯114。例如，制备具有560mm的标准宽度w1和600mm的标准长度l1的载板140。具有560mm的宽度w1的载板140被设计尺寸为容纳数量约为69个半导体管芯104或114，具有8mm
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8mm的尺寸在载板140的宽度w1上以100μm的距离d或d1间隔开。具有560mm的长度l1的载板140被设计尺寸为容纳数量约为74个半导体管芯104或114，具有8mm
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8mm的尺寸在载板140的长度l1上以100μm的距离d或d1间隔开。载板140的表面积，宽度w1乘以长度l1，容纳大约5,000个具有8mm
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8mm的尺寸以距离d或d1为100μm间隔开的半导体管芯104或114。半导体管芯104和114可以放置在载板140上，在半导体管芯104或114之间具有小于100μm的间隙
或距离d或d1，以增加载板140上的半导体管芯104和114的密度，并进一步降低处理半导体管芯104和114的成本。
37.自动拾取和放置设备用于基于半导体管芯104和114的数量和尺寸以及基于载板140的尺寸来制备重构面板148。在单片化半导体晶片110之后，通过自动拾取和放置设备选择第一半导体管芯104或114。8mm乘8mm半导体管芯104或114可以源自具有450mm直径的半导体晶片100，或者源自具有110 mm直径的半导体晶片110。替代地，8mm乘8mm半导体管芯源自具有不同直径的另一个半导体晶片。第一半导体管芯104或114在由经编程的自动拾取及放置设备确定的载板140上的位置处安装到载板140。由自动拾取和放置设备选择第二半导体管芯104或114，放置在载板140上，定位在载板140上的第一行中。相邻半导体管芯104或114之间的距离d或d1被编程在自动拾取和放置设备中，并且基于要处理的半导体封装的设计和规范来选择。在一个实施例中，载板140上的相邻半导体管芯104或114之间的间隙或距离d或d1是100μm。重复拾取和放置操作，直到跨越了载板140的宽度w1设置了大约69个半导体管芯104或114的行。
38.由自动拾取和放置设备选择另一个半导体管芯104或114，放置在载板140上，且定位在载板140上与第一行相邻的第二行中。在一个实施例中，第一行半导体管芯104或114与第二行半导体管芯104或114之间的距离d或d1为100μm。重复拾取和放置操作，直到跨越载板140的长度l1设置了大约74行半导体管芯104或114。标准化的载板，即具有560mm的宽度w1和600mm的长度l1的载板140，容纳约69列和74行的8mm乘8mm的半导体管芯104和114，用于在载板140上设置总量约为5,000个半导体管芯104。重复拾取和放置操作，直到载板140部分或完全地填充有半导体管芯104或114。因此，重构面板148可以包括从任何尺寸的半导体晶片单片化的半导体管芯104和114。载板140的尺寸独立于半导体管芯104和114的尺寸，并且独立于半导体晶片100和110的尺寸。重构面板148可以使用与用于处理重构面板146相同的载板140和相同的后端处理设备来处理。为了具有从不同尺寸的引入晶片单片化的相同尺寸半导体管芯的重构晶片或面板，标准化载板140允许相同材料用于每一重构晶片或面板。因此，用于载板140上的重构面板146或148的材料单保持恒定。一致的和可预测的材料单允许改进的半导体封装成本分析和规划。
39.在另一实施例中，重构面板148包含设置在载板140上的各种半导体管芯尺寸。例如，10mm乘10mm的半导体管芯104被安装到载板140，并且5mm乘5mm的半导体管芯114被安装到载板140以形成重构面板148。重构面板在同一重构面板上包含了多种尺寸的半导体管芯。换句话说，重构面板148的一部分包含一种尺寸的半导体管芯，而重构面板的另一部分包含另一种尺寸的半导体管芯。可以使用与用于处理具有设置在载板140上的均匀尺寸的半导体管芯的另一重构面板146相同的后端处理设备来处理在载板140上同时包含不同尺寸的半导体管芯104和114的重构面板148。
40.载板140具有用于各种尺寸和数量的半导体管芯的容量，所述半导体管芯是从各种尺寸的半导体晶片上单片化的。载板140的尺寸不随被处理的半导体管芯的尺寸而变化。标准化的载板，即载板140，在尺寸上是固定的，并且可以容纳多种尺寸的半导体管芯。标准化载板140的尺寸独立于半导体管芯或半导体晶片的尺寸。比较大半导体管芯更多的小半导体管芯可以安装在载板140上。装配在载板140上的半导体管芯104或114的数量随着半导体管芯104或114的大小以及半导体管芯104或114之间的间隔或距离d或d1而变化。例如，具
有长度l1和宽度w1的载板140在载板140的表面积上容纳比在载板140的表面积上的10mm乘10mm半导体管芯104的数量更多数量的5mm乘5mm半导体管芯114。例如，载板140保持大约3,000个10mm乘10mm的半导体管芯或大约12,000个5mm乘5mm的半导体管芯。载板140的尺寸和形状保持固定，并且独立于半导体管芯104或114或从其上单片化半导体管芯104或114的半导体晶片100或110的尺寸。载板140提供了灵活性，以使用一组公共处理设备将重构面板146和148制造到具有来自不同尺寸半导体晶片100和110的不同尺寸半导体管芯104和114的许多不同类型的半导体封装中。
41.图3f示出了使用载板140制造半导体封装的过程。处理设备150用于在半导体管芯上执行后端制造过程，诸如封装剂和绝缘层的沉积、导电层的沉积、凸块形成、回流、标记、单片化、固化、烘焙和其他后端过程。处理设备150被设计成用于标准化的载板(诸如载板140)的尺寸和形状。处理设备150与载板140兼容，因为处理设备150的机械和电子组件是针对载板140的标准化尺寸和形状定制的。
42.处理设备150是由控制系统152控制的。控制系统152可以是用于根据载板140上的半导体管芯的尺寸和形状来配置处理设备150的软件程序或算法。控制系统152被编程和定制，以便处理设备150处理形成在标准化载板140上的每个不同的重构晶片或面板，诸如重构面板146和148。
43.通过将载板140的尺寸标准化，处理设备150可以保持恒定，因为载板140的尺寸不会随半导体管芯尺寸和半导体晶片尺寸的变化而改变。控制系统152对载板140上的每个重构面板使用各种算法。例如，控制系统152可以用于在载板140上的半导体管芯104的初始拾取和放置操作期间优化间隔。重构面板146的规范被输入到控制系统152中。控制系统152被编程以控制处理设备150拾取单独的半导体管芯104并将半导体管芯104放置到载板140上分开距离d以形成重构面板146。重构面板146包括例如10mm乘10mm的半导体管芯104和标准尺寸的载板140、宽度w1和长度l1。处理设备150配置有控制系统152，以对在载板140上的重构面板146执行后端过程。控制系统152引导处理设备150根据10mm
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10mm尺寸的半导体管芯104和标准尺寸载板140执行沉积和其它制造步骤。
44.控制系统152允许处理设备150被定制，以用于标准化载板140上的每个重构晶片或面板。处理设备150不需要针对不同尺寸的半导体管芯而重新构建。在处理重构面板146之后，处理设备150准备好处理载板140上的具有相同或不同半导体管芯尺寸和间距的另一个重构面板。重构面板148的规范被输入到控制系统152中。控制系统152被编程以控制处理设备150拾取单独的半导体管芯114并且将半导体管芯114放置到载板140上分开距离d1以形成重构面板148。重构面板148包括例如5mm乘5mm的半导体管芯114和标准尺寸的载板140、宽度w1和长度l1。处理设备150配置有控制系统152，以在载板140上的重构面板148上执行后端过程。控制系统152引导处理设备150根据5mm乘5mm尺寸的半导体管芯114和标准尺寸载板140执行沉积和其它制造步骤。
45.无论处理设备150是处理重构面板146或148，还是处理标准化载板140上的其它重构面板，处理设备150都保持恒定。控制系统152是可编程的，并且处理设备150容易适用于使用载板140的任何重构晶片或面板。因此，处理设备150的机械和物理特性被设计成适应标准化载板140的物理特性，而处理设备150也可用控制系统152编程以对载板140上的半导体管芯的任何配置执行制造过程。
46.处理设备150用于从载板140上的重构晶片或面板制造各种半导体封装。例如，处理设备150可以用于将重构面板146或148处理成扇入wlcsp、重构或ewlcsp、扇出wlcsp、倒装芯片封装、诸如pop的3d封装、或其它半导体封装。控制系统152用于修改和控制处理设备150的操作，以根据要生产的半导体封装执行后端制造步骤。因此，处理设备150可用于制造本文所述的每一个半导体封装。处理设备150可以在共享相同尺寸的载板140的多个产品生产线上使用。因此，可以降低与半导体管芯的尺寸、半导体晶片的尺寸和半导体封装类型的改变相关联的成本。由于在载板140标准化的情况下简化了处理设备150的设计，因此降低了处理设备150中的投资风险。
47.在一个实施例中，处理设备150包括施加热量，用于固化、烘焙或模制重构面板146和148。在这种情况下，处理设备150可以包括烘箱或其它热源。在图4a中，储存盒面板支架160被提供来容纳重构面板146和/或148并将其保持在适当位置。储存盒面板支架160包括两个物理包围或壳体：内壳162和外壳164。在一个实施例中，内壳162插入到外壳164中。外壳164包围着内壳162。图4b示出了设置在外壳164内的内壳162，其中，重构面板146-148准备插入。内壳162能够在外壳164内垂直移动。外壳164包括相对于外壳固定就位的多个壳体延伸部分172。内壳162包括多个壳体延伸部分176。上壳体延伸部分176相对于下壳体延伸部分172在竖直方向上移动。在一个实施例中，上壳体延伸部分176相对于内壳壳体162固定就位，并且整个内壳壳体和上壳体延伸部分相对于下壳体延伸部分172在竖直方向上共同移动。
48.图4c示出了设置在储存盒面板支架160内的重构面板146和148。重构面板146各自在储存盒面板支架160内放置到一个壳体延伸部分172上。重构面板148也可以在储存盒160中放置在一个壳体延伸部分172上。特别地，重构面板146的表面170被设置在或搁置在外壳壳体164的下壳体延伸部分172上。此时，内壳壳体162的上壳体延伸部分176定位在重构晶片146的表面178上并与其分离开。
49.替代地，半导体晶片100或110 (未单片化的)可以作为晶片级封装(wlp)直接放置在储存盒面板支架160中。半导体封装可以在晶片级上以每个半导体管芯104的尺寸来形成。半导体管芯104可以是倒装芯片、引线接合或表面安装类型的半导体管芯。
50.在又一实施例中，图5a示出具有在管芯附接区域202中容纳各种电子组件能力的基板带板200，由虚线204示出。在图5b中，互连基板208包括导电层210和绝缘层212。导电层210可以是一层或多层al、cu、sn、ni、au、ag或其它合适的导电材料。导电层210提供了跨越基板208的水平电互连和基板208的顶表面214和底表面216之间的垂直电互连。导电层210的部分可以是电共用的或电隔离的，这取决于半导体管芯104、114和其它电子组件的设计和功能。绝缘层212包含一层或多层二氧化硅(sio2)、氮化硅(si3n4)、氮氧化硅(sion)、五氧化二钽(ta2o5)、氧化铝(al2o3)、阻焊剂、聚酰亚胺、苯并环丁烯(bcb)、聚苯并恶唑(pbo)和具有类似绝缘和结构性质的其它材料。绝缘层212提供了导电层210之间的隔离。
51.多个电子组件220a-220d被安装到互连基板208的表面214，并且电气和机械地连接到导电层210。使用拾取和放置操作将每个电子组件220a-220d定位在基板208上。例如，电子组件220d可以是来自图2c的半导体管芯104，其具有朝向基板208的表面214取向并且电连接到导电层210的有源表面110。电子组件220a-220d可包括其它半导体管芯、半导体封装、表面安装器件、分立电子器件、分立晶体管、二极管或ipd，诸如电阻器、电感器或电容
器。
52.使用浆料印刷、压缩模制、转移模制、液态封装剂模制、真空层压、旋涂或其它合适的施加器，将封装剂或模制化合物222沉积在电子组件220a-220d和基板208上。封装剂222可以是聚合物复合材料，诸如具有填充物的环氧树脂、具有填充物的环氧丙烯酸酯或具有适当填充物的聚合物。封装剂222是不导电的，提供结构支撑，并且在环境方面保护半导体器件不受外部要素和污染物的影响。基板带板200可与储存盒面板支架160一起放置。储存盒面板支架160可以是标准尺寸的，以容纳各种半导体晶片100和110以及基板带板200。储存盒面板支架160也可以具有其它尺寸以容纳其它半导体晶片和面板。
53.回到图4d，示出了在内壳壳体162处于打开位置的情况下的储存盒面板支架160的正视图。内壳壳体162的上壳体延伸部分176接近外壳壳体164的下壳体延伸部分172，在下壳体延伸部分和上壳体延伸部分之间具有足够的间隙g，以允许重构晶片146、或半导体晶片100、110、或基板带板200的插入。在一个实施例中，间隙g为4.0mm。图4e是在打开位置的储存盒面板支架160、外壳壳体162和内壳壳体164的侧视图。如图4d-4e所示，内壳壳体162设置在弹簧180或其它弹性机构上，诸如聚合物、液态或液压系统。手柄182设置在外壳壳体164的顶表面184上。手柄182耦合到轴192，并且该轴耦合到凸轮188。在图4d中，手柄182处于打开位置以在外壳壳体164的下壳体延伸部分172与内壳壳体162的上壳体延伸部分176之间提供间隙g，以允许插入重构晶片146或半导体晶片100、110或基板带板200。沿箭头190方向提升和旋转手柄182使轴192转动，并继而使凸轮188转动。在图4f中，旋转凸轮188导致凸角196接触内壳壳体162的表面198，并将力f施加在内壳壳体上，以使内壳壳体沿箭头199的向下垂直方向移动。当内壳壳体162向下移动时，内壳壳体压缩弹簧180并将下壳体延伸部分172和上壳体延伸部分176之间的间隙封闭到比如说1.0 mm，并使内壳壳体的上壳体延伸部分176与重构晶片146的表面178接触，如图4g所示。内壳壳体162的表面198上的凸轮188抵靠弹簧180保持内壳壳体162上的压力，并保持内壳壳体的上壳体延伸部分176上的压力，以将重构面板146锁定或牢固固定在外壳壳体164的下壳体延伸部分172与内壳壳体162的上壳体延伸部分176之间。在图4g中，手柄182处于关闭位置，使得凸轮188抵靠弹簧180在内壳壳体162上和在内壳壳体的上壳体延伸部分176上提供压力，以将重构面板146锁定或牢固固定在外壳壳体164的下壳体延伸部分172与内壳壳体162的上壳体延伸部分176之间。
54.图4h示出了处于打开位置的手柄182，以在外壳壳体164的下壳体延伸部分172和内壳壳体162的上壳体延伸部分176之间提供间隙g，以允许插入重构晶片146，如图4d所示。手柄204提供了一种方便的方式来运输储存盒160。图4i示出了处于闭合位置的手柄182，由此凸轮188抵靠弹簧180保持内壳壳体162上的压力，并闭合下壳体延伸部分172和上壳体延伸部分176之间的间隙。手柄182转动轴192，其转动凸轮188，所有凸轮都用支具194保持在适当位置。如图4i所示，内壳壳体的上壳体延伸部分176上的压力将重构面板146锁定或牢固固定在外壳壳体164的下壳体延伸部分172与内壳壳体162的上壳体延伸部分176之间。
55.图4j示出了手柄182、凸轮188和轴192的替选实施例。手柄182使凸轮188绕轴192转动，所有凸轮都由支具194保持在适当位置。
56.图4k示出了允许重构晶片146插入的外壳壳体164的下壳体延伸部分172和内壳壳体162的上壳体延伸部分176的进一步细节。手柄182处于打开位置，在下壳体延伸部分172和上壳体延伸部分176之间具有大约4.0mm的间隙g。图4l示出了处于闭合位置的下壳体延
伸部分172和上壳体延伸部分176的进一步细节，其中，下壳体延伸部分172和上壳体延伸部分176之间的间隙g约为1.0mm。内壳壳体的上壳体延伸部分176上的压力将重构面板146锁定或牢固固定在外壳壳体164的下壳体延伸部分172与内壳壳体162的上壳体延伸部分176之间。
57.图4m示出了外壳壳体164的下壳体延伸部分172和内壳壳体162的上壳体延伸部分176的更详细的细节，以允许重构晶片146的插入。手柄182处于打开位置，在下壳体延伸部分172和上壳体延伸部分176之间具有大约4.0mm的间隙g。图4n示出了处于关闭位置的下壳体延伸部分172和上壳体延伸部分176的更详细的细节，其中，下壳体延伸部分172和上壳体延伸部分176之间的间隙g约为1.0mm。内壳壳体的上壳体延伸部分176上的压力将重构面板146锁定或牢固固定在外壳壳体164的下壳体延伸部分172与内壳壳体162的上壳体延伸部分176之间。
58.来自凸轮188的、在内壳壳体162的上壳体延伸部分176上的、将重构面板146牢固固定在下壳体延伸部分172与上壳体延伸部分176之间的压力减少了重构面板在热循环期间弯曲的机会。另外，将重构面板146牢固固定在下壳体延伸部分172和上壳体延伸部分176之间降低了在处理期间，特别是将储存盒160从一个位置运输到另一个位置期间损坏重构面板的风险。由手柄182提供的闭合机构易于操作。储存盒160的尺寸容纳任何重构面板，特别是当重构面板对于所有半导体管芯是标准尺寸时，如本文所述。储存盒160可以容纳其它尺寸的重构面板。
59.尽管已经详细地说明了本发明的一个或多个实施例，但是本领域技术人员应当理解，在不偏离如所附权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以对那些实施例进行修改和适应。