CN101989572A

CN101989572A - 晶圆切割的方法

Info

Publication number: CN101989572A
Application number: CN2009100561240A
Authority: CN
Inventors: 赵俊; 金宝宁; 秦伟; 杨渝书; 单双
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2011-03-23

Abstract

本发明公开了一种晶圆切割的方法，提供一具有切割道和芯片的晶圆，该方法包括：沿晶圆切割道干法刻蚀到半导体衬底；对所述晶圆进行背部减薄；采用湿法刻蚀将芯片分离。采用该方法能够在切割具有窄切割道的晶圆时，有效防止发生晶圆损伤。

Description

晶圆切割的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种晶圆切割的方法。

背景技术

在半导体制程中，通常是将晶圆切割成一个个芯片，然后将这些芯片做成功能不同的半导体封装结构。图1为晶圆的俯视图。晶圆由多个芯片101组成，而芯片101间则以切割道(scribe line)102相隔。每个芯片101通过沉积、微影、蚀刻、掺杂及热处理等工艺，在半导体衬底上形成元件、叠层、互连线以及焊垫等；切割道102用于延此处分为一个个芯片，所以不存在功能元件，一般在半导体衬底上有依次形成的氧化层和氮化层。

现有技术中对晶圆进行切割的方法包括：首先利用研磨机的磨轮对晶圆进行背部减薄(backside grinding)，接着利用切割刀具，沿着芯片101间的切割道，自晶圆的有源表面向背面进行切割，使一个个芯片101分离，形成独立的芯片。其中，晶圆的有源表面指在半导体衬底上形成元件、叠层、互连线以及焊垫等的表面，而另一面则成为晶圆的背面。

由于在同样晶圆上要求制作的芯片数量越来越多，所以切割道的宽度要相应变窄，由原来200微米的切割道宽度，变为80微米以下。随着切割道的变窄，采用现在的晶圆切割技术，已经不再适用。这是由于利用切割刀具沿切割道切割芯片时，切割道附近都会承受应力，切割道越窄，其临近的芯片承受的应力就越大，所以容易产生崩边(chipping)和晶圆破损问题。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是：具有窄切割道的晶圆，在切割时发生晶圆损伤的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明公开了一种晶圆切割的方法，提供一具有切割道和芯片的晶圆，该方法包括：

沿晶圆切割道干法刻蚀到半导体衬底；

对所述晶圆进行背部减薄；

采用湿法刻蚀将芯片分离。

所述干法刻蚀的具体方法为：

在所述晶圆表面涂布光阻胶层；

曝光显影图案化所述光阻胶层，所述图案化光阻胶层的开口对准切割道；

以所述图案化的光阻胶层为掩膜，对切割道的氮化层和氧化层依次进行刻蚀，在切割道露出晶圆的半导体衬底。

所述氮化层的厚度为5000～10000埃；所述氧化层的厚度为40000～70000埃。

刻蚀氮化层在刻蚀反应腔内进行，刻蚀反应腔压力为100～200毫托mT；高频射频功率为1000～2000瓦；低频频射频功率为300～600瓦；氩气Ar的流量为200～400标准立方厘米/分钟sccm；六氟化硫SF₆的流量为10～40sccm；三氟甲烷CHF₃的流量为10～40sccm；四氟化碳CF₄的流量为20～50sccm。

所述刻蚀氮化层的时间为100～200秒。

刻蚀氧化层在刻蚀反应腔内进行，刻蚀反应腔压力为50～120mT；高频射频功率为1000～2000瓦；低频频射频功率为600～1000瓦；所Ar的流量为100～200sccm；八氟化四碳C₄F₈的流量为10～30sccm；氧气的流量为10～30sccm。

所述刻蚀氧化层的时间为300～500秒。

所述对晶圆减薄后的厚度为80～100微米。

所述湿法刻蚀将芯片分离采用硫酸。

由上述的技术方案可见，本发明通过采用干法刻蚀和湿法刻蚀相结合的方法完成晶圆切割，替代了使用切割刀具的晶圆切割方法，有效防止了切割刀具在较窄切割道上进行切割，使得临近芯片承受较大应力，导致晶圆破损的问题。本发明采用了较为柔和的实施方法，以实现本发明的目的：在切割后实现晶圆芯片的完好。

附图说明

图1为晶圆俯视图。

图2为本发明切割晶圆的方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明在切割晶圆时，不使用切割刀具，而采用干法刻蚀和湿法刻蚀相结合的方法完成切割，使得芯片不受损伤。

本发明切割晶圆的方法流程示意图如图2所示。其包括以下步骤：

步骤21、沿晶圆切割道干法刻蚀，到半导体衬底。

首先，在晶圆表面涂布光阻胶层，所述光阻胶层覆盖芯片和切割道，并曝光显影图案化该光阻胶层，使得图案化光阻胶层的开口对准切割道。光阻胶层的厚度为3000～5000埃。该光阻胶层比较厚，这是因为该步骤中要进行干法刻蚀时，刻蚀切割道的深度比较深，要依次刻蚀切割道的氮化层、氧化层以及一定的半导体衬底。较厚的光阻胶层能够防止干法刻蚀切割道还未完成，光阻胶层就消耗完毕，无法阻挡刻蚀气体，而对芯片造成刻蚀损伤。

然后，以图案化的光阻胶层为掩膜，在刻蚀反应腔内对切割道进行刻蚀：依次刻蚀切割道上的氮化层和氧化层，还会刻蚀一定的切割道的半导体衬底。

刻蚀氮化层的反应腔参数为：反应腔压力为100～200毫托(mT)；高频射频功率为1000～2000瓦；低频频射频功率为300～600瓦；所采用氩气(Ar)为200～400标准立方厘米/分钟(sccm)；六氟化硫(SF₆)为10～40sccm；三氟甲烷(CHF₃)的流量为10～40sccm；四氟化碳(CF₄)的流量为20～50sccm；刻蚀厚度为5000～10000埃的氮化层一般需要的时间在100～200秒。

刻蚀氧化层的反应腔参数为：反应腔压力为50～120mT；高频射频功率为1000～2000瓦；低频频射频功率为600～1000瓦；所采用的Ar为100～200sccm；八氟化四碳(C₄F₈)的流量为10～30sccm；氧气的流量为10～30sccm；刻蚀厚度为40000～70000埃的氧化层一般需要的时间在300～500秒。此时，在氧化层刻蚀完后，由于与半导体衬底直接接触，自然会刻蚀一定厚度的半导体衬底，但此时芯片间并未完全分离。

步骤22、利用研磨机对晶圆进行背部减薄。研磨晶圆背面，即半导体衬底，将晶圆的厚度从700～800微米减薄到80～100微米，背部减薄后，较薄的晶圆更容易使芯片分离，并改善散热，有益于封装中减少热应力，也减少了最终集成电路管壳的外形尺寸和重量。一般地，在研磨晶圆背面的时候，为使晶圆正面制作的芯片元件不受背面研磨的影响，将晶圆正面的有源表明保护起来，即在晶圆正面粘贴保护胶带，在研磨之后将其剥离。

步骤23、背部减薄后，芯片间仍然没有完全分离，但是芯片间的相连，只有很薄的一层半导体衬底，为了防止背部减薄时就完全分离芯片，对芯片造成机械应力损伤，所以采用湿法刻蚀的方法，将芯片间彻底分离。湿法刻蚀半导体衬底采用硫酸，同时硫酸也可以去除残留的光阻胶。

通过采用上述步骤，替代了使用切割刀具的晶圆切割方法，有效防止了切割刀具在较窄切割道上进行切割，使得临近芯片承受较大应力，导致晶圆破损的问题。本发明采用了较为柔和的实施方法，以实现本发明的目的：在切割后实现晶圆芯片的完好。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种晶圆切割的方法，提供一具有切割道和芯片的晶圆，该方法包括：

沿晶圆切割道干法刻蚀到半导体衬底；

对所述晶圆进行背部减薄；

采用湿法刻蚀将芯片分离。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干法刻蚀的具体方法为：

在所述晶圆表面涂布光阻胶层；

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述氮化层的厚度为5000～10000埃；所述氧化层的厚度为40000～70000埃。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，刻蚀氮化层在刻蚀反应腔内进行，刻蚀反应腔压力为100～200毫托mT；高频射频功率为1000～2000瓦；低频频射频功率为300～600瓦；氩气Ar的流量为200～400标准立方厘米/分钟sccm；六氟化硫SF₆的流量为10～40sccm；三氟甲烷CHF₃的流量为10～40sccm；四氟化碳CF₄的流量为20～50sccm。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述刻蚀氮化层的时间为100～200秒。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，刻蚀氧化层在刻蚀反应腔内进行，刻蚀反应腔压力为50～120mT；高频射频功率为1000～2000瓦；低频频射频功率为600～1000瓦；所Ar的流量为100～200sccm；八氟化四碳C₄F₈的流量为10～30sccm；氧气的流量为10～30sccm。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述刻蚀氧化层的时间为300～500秒。

8.如权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，所述对晶圆减薄后的厚度为80～100微米。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述湿法刻蚀将芯片分离采用硫酸。