CN103107137B - 芯片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供芯片的制造方法，制造不因分割预定线上的层叠物而妨碍贴合晶片分割的带盖的芯片，该芯片由表面具备器件的器件芯片和在该器件芯片的表面配设的盖板构成，该制造方法包括：器件晶片准备步骤，准备器件晶片，该器件晶片在由在表面形成的交叉的多个分割预定线划分而成的各区域中分别形成了器件；层叠物除去步骤，沿着该器件晶片的该分割预定线来照射激光束，除去层叠在该分割预定线上的层叠物；贴合晶片形成步骤，在实施了该层叠物除去步骤之后，使粘接部件至少介于该器件晶片的围绕该各器件的区域，在该器件晶片的表面粘贴盖晶片而形成贴合晶片；以及分割步骤，沿着该分割预定线来分割该贴合晶片，形成在器件芯片的表面配设了盖板的芯片。
Description
技术领域
本发明涉及芯片的制造方法，该方法制造在器件芯片的表面配设了盖板的芯片。
背景技术
在半导体晶片的表面形成的MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）器件、CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）图像传感器器件等的器件中，层叠多层金属布线来传递信号，各金属布线间主要通过由SiO2形成的层间绝缘膜而绝缘。
近年来，伴随着结构的微细化，布线间距离变近，接近的布线间的电气容量变大。因此发生信号的延迟、功耗增加这样的问题变得显著。
为了降低各层间的寄生电容，在器件（电路）形成时作为使各层间绝缘的层间绝缘膜，以往主要采用了SiO2绝缘膜，但是最近采用介电常数比SiO2绝缘膜低的低介电常数绝缘膜（Low-k膜）。
在形成了MEMS器件的晶片、形成了CMOS图像传感器器件的晶片中，作为层间绝缘膜而一般也采用Low-k膜。
MEMS器件晶片、CMOS器件晶片有时通过切削装置、激光加工装置分别被分割为器件芯片，并在器件芯片的表面配设用于保护器件的盖来利用。以往在分割为器件芯片之后，在芯片上配设盖而成为了带盖的芯片。
专利文献1：日本特开2003-320466号公报
如以往那样在分割为各个器件芯片之后在芯片的表面上配设盖而制造带盖的芯片时，存在费事且生产性非常差的问题。因此，考虑在器件晶片上贴合盖晶片之后进行分割来提高生产效率。
但是，如果Low-k膜、TEG（Test Element Group）图案、SiN、聚酰亚胺等钝化膜等的层叠物作为层间绝缘膜而存在于器件晶片的分割预定线上，则存在如下问题：在将盖晶片贴合到器件晶片之后难以针对每个层叠物分割贴合晶片。
具体地，Low-k膜脆弱，为了像云母那样剥离，例如用切削刀进行切削时，器件区域的Low-k膜也被剥离而有可能会损伤器件。另外，当用切削刀切削金属的TEG图案、钝化膜时，会对切削刀引起堵塞，产生切削不良。
另一方面，对贴合晶片照射具有透过性的波长的激光束而在贴合晶片内部形成了改质层之后，即使对贴合晶片施加外力而要进行分割，也金属的TEG图案、钝化膜的分割也非常难，而且具有不能沿着改质层分割Low-k膜这样的问题。
发明内容
本发明是鉴于这样的问题点而完成的，其目的在于提供一种芯片的制造方法，制造不会由于分割预定线上的层叠物而妨碍贴合晶片的分割的带盖的芯片。
根据本发明第一方面的发明，提供一种芯片的制造方法，该芯片由在表面具备器件的器件芯片和在该器件芯片的表面配设的盖板构成，该制造方法的特征在于包括：器件晶片准备步骤，准备器件晶片，该器件晶片在由在表面形成的交叉的多个分割预定线划分而成的各区域中分别形成了器件；层叠物除去步骤，沿着该器件晶片的该分割预定线来照射激光束，除去层叠在该分割预定线上的层叠物；贴合晶片形成步骤，在实施了该层叠物除去步骤之后，使粘接部件至少介于该器件晶片的围绕该各器件的区域，在该器件晶片的表面粘贴盖晶片而形成贴合晶片；以及分割步骤，沿着该分割预定线来分割该贴合晶片，形成在器件芯片的表面配设了盖板的芯片。
根据本发明第二方面的发明，在第一方面的发明中，还包括切削槽形成步骤，在该切削槽形成步骤中，在实施了所述层叠物除去步骤之后、且在实施所述贴合晶片形成步骤之前，沿着所述器件晶片的所述分割预定线，利用切削刀来切削该器件晶片，形成达到所述器件芯片的最终厚度的深度的切削槽，所述分割步骤包括：器件晶片分割步骤，在实施了该贴合晶片形成步骤之后，对所述贴合晶片的该器件晶片的背面侧进行磨削，以薄化到该器件芯片的最终厚度，并且，使该切削槽在该器件晶片的背面露出而将该器件晶片分割为各个器件芯片；以及盖晶片分割步骤，沿着该分割预定线来分割所述盖晶片。
根据第一方面的发明，在形成贴合晶片之前除去在器件晶片的分割预定线上存在的层叠物，因此不会由于分割预定线上的层叠物而妨碍贴合晶片的分割，能够高效地制造带盖的芯片。
根据第二方面的发明，即使是薄的器件晶片也粘贴有盖晶片，因此不会妨碍处理而能够容易地分割为带盖的器件芯片。
附图说明
图1是半导体晶片的表面侧立体图。
图2是示出层叠物除去步骤的立体图。
图3是示出贴合晶片形成步骤的分解立体图。
图4是示出背面磨削步骤的侧面图。
图5是示出分割步骤的纵剖面图。
图6（A）是示出第2实施方式的层叠物除去步骤的剖面图，图6（B）是示出第3实施方式的层叠物除去步骤的剖面图。
图7（A）是示出实施了第2实施方式的层叠物除去步骤之后的切削槽形成步骤的剖面图，图7（B）是示出实施了第3实施方式的层叠物除去步骤之后的切削槽形成步骤的剖面图。
图8是示出器件晶片分割步骤的侧面图。
图9是示出盖晶片分割步骤的剖面图。
符号说明
10:激光加工装置
11：器件晶片
12：卡盘工作台
13：分割预定线
14：聚光器
15：CMOS图像传感器器件
15A：器件芯片
16：激光加工槽
18：粘接部件
20：盖晶片
22、22A：切削刀
23：盖板
24：切削槽
25：贴合晶片
38：磨削轮
42：磨削砥石
具体实施方式
下面，参照附图来详细说明本发明的实施方式。参照图1，该图示出了器件晶片11的表面侧立体图。器件晶片11例如由厚度为700μm的硅晶片构成，在表面11a，以格子状形成有多个分割预定线（切割道）13，并且在由该多个分割预定线13划分而成的各区域中形成有CMOS图像传感器器件15。
在器件晶片11中，作为使金属布线间绝缘所需的层间绝缘膜采用了低介电常数绝缘膜（Low-k膜）。因此，在分割预定线13上层叠有Low-k膜。
作为低介电常数绝缘膜，可以举出介电常数比SiO2膜（介电常数k=4.1）低的（例如k=2.5至3.6左右）材料、例如SiOC、SiLK等的无机物类的膜、聚酰亚胺类、聚对二甲苯类、聚四氟乙烯类等的聚合物膜即有机物类的膜、以及含甲醇的聚硅氧烷等多孔硅膜。
这样构成的器件晶片11在其表面的平坦部具备形成有CMOS图像传感器器件15的器件区域17以及围绕器件区域17的外周剩余区域19。在器件晶片11的外周，形成有作为表示硅晶片的结晶方位的标志的槽口21。
在本发明的芯片的制造方法中，首先实施层叠物除去步骤，该步骤中，沿着器件晶片11的分割预定线13来照射激光束而除去层叠在分割预定线上的Low-k膜（层叠物）。在该层叠物除去步骤中，如图2所示，利用激光加工装置10的卡盘工作台12，将器件晶片11以其表面11a为上方而进行吸引保持。
然后，实施对准，用激光加工装置10的未图示的摄像单元来摄像器件晶片11，检测在应激光加工的第1方向上延长的分割预定线13。接下来，使卡盘工作台12旋转90度之后，对于在与第1方向正交的第2方向上延伸的分割预定线13，也实施同样的对准。
在实施对准后，利用聚光器14来会聚相对于被层叠的Low-k膜具有吸收性的波长（例如355nm）的激光束而照射到分割预定线13，并使卡盘工作台12在图2中向箭头X1方向以规定的加工进给速度进行移动，由此沿着分割预定线13形成激光加工槽16，除去分割预定线13上的被层叠的Low-k膜。
在本实施方式的情况下，优选使由聚光器14会聚到分割预定线13上的激光束的光束点径变大，在后工序的分割步骤中使用的切削刀的刃厚程度的宽度的区域中除去作为层叠物的Low-k膜。
一边使卡盘工作台12按照切割道间距逐次在Y轴方向上进行分度进给，一边除去所有在第1方向上延伸的分割预定线13上的层叠的Low-k膜。接下来，使卡盘工作台12旋转90度之后，沿着向与在第1方向上延伸的分割预定线13正交的方向延伸的分割预定线13，形成同样的激光加工槽16，除去分割预定线13上的被层叠的Low-k膜。
例如如以下这样设定该层叠物除去步骤的激光加工条件。
光源：YAG脉冲激光或者YVO4脉冲激光
波长：355nm
平均输出：7～10W
重复频率：100～130kHz
加工进给速度：70～100mm/s
在实施层叠物除去步骤之后，如图3所示，实施贴合晶片形成步骤，在该步骤中，使粘接部件18介于器件晶片11的围绕各器件15的区域中，并在器件晶片11的表面11a粘贴盖晶片20而形成贴合晶片25。
本实施方式的器件晶片11在其表面11a上具有多个CMOS图像传感器器件15，因此作为盖晶片20使用透明的玻璃。
但是，本发明的芯片的制造方法中使用的盖晶片20不限于玻璃，例如在器件15为MEMS器件等的情况下，也可以由硅晶片等来形成盖晶片20。
在实施贴合晶片形成步骤之后，实施背面磨削步骤，在该步骤中，磨削器件晶片11的表面11b而使器件晶片11薄化到规定的厚度。在该背面磨削步骤中，如图4所示，利用磨削装置的卡盘工作台30来吸引保持贴合晶片25的盖晶片20侧，使器件晶片11的背面11b露出。
在图4中，在磨削单元32的主轴34的前端固定的轮压装36中，如未图示的多个螺丝那样可装卸地安装有磨削轮38。在轮基座40的自由端部（下端部）环状地配设多个磨削砥石42而构成磨削轮38
在背面磨削步骤中，一边使卡盘工作台30向箭头a所示的方向例如以300rpm进行旋转，一边使磨削轮38向箭头b所示的方向例如以6000rpm进行旋转，并且驱动磨削单元进给机构而使磨削轮38的磨削砥石42接触器件晶片11的背面11b。
然后，使磨削轮38以规定的磨削进给速度向下方磨削进给规定量。一边利用接触式或者非接触式的厚度测定器来测定器件晶片11的厚度，一边将器件晶片11磨削为期望的厚度。
在实施背面磨削步骤之后，实施分割步骤，在该步骤中，沿着分割预定线13分割贴合晶片25而形成在器件芯片15A的表面配设了盖板23的芯片。在实施该分割步骤之前，实施将粘接带T粘贴到贴合晶片25的盖晶片20的带粘贴步骤。
然后，利用切削装置的摄像单元的红外线摄像元件将器件晶片11从其背面11b侧进行摄像，实施检测分割预定线13的对准。对于在第1方向上延伸的分割预定线13以及在与第1方向正交的第2方向上延伸的分割预定线13分别实施该对准。
在实施对准后，如图5所示实施分割步骤，在该步骤中，利用切削装置的切削刀22沿着分割预定线13来切削贴合晶片25，分割为在器件芯片15A的表面配设了盖板23的芯片。
在图5所示的实施方式中，对贴合晶片25的盖晶片20粘贴了粘接带T，但也可以将粘接带T粘贴到器件晶片11的表面11b而实施分割步骤。
在该情况下，由于盖晶片20由透明的玻璃形成，因此能够实施利用CCD等通常的摄像元件从盖晶片20侧对贴合晶片25进行摄像来检测分割预定线13的对准。
在上述实施方式中，利用切削刀22实施了将贴合晶片25分割为芯片的分割步骤，但也可以通过激光加工装置在器件晶片11和/或盖晶片20形成了激光加工槽、改质层之后，通过捣碎装置（分割装置）以激光加工槽或者改质层为分割起点而将贴合晶片25分割为各个芯片。
接下来，参照图6至图9来说明本发明第2实施方式的芯片的制造方法。本实施方式是利用了先切割法（Dicing Before Grinding）的芯片的制造方法。
在图6（A）所示的层叠物除去步骤中，沿着分割预定线13来形成多个激光加工槽16，在下一工序的切削槽形成步骤中使用的切削刀的刃厚以上的宽度的区域中除去作为层叠物的Low-k膜13a。
但是，也可以使照射的激光束的光束点径变大，通过一次的激光束的照射而在切削刀的刃厚以上的宽度的区域中除去Low-k膜13a。
或者，作为代替实施方式，如图6（B）所示，在下一工序的切削槽形成步骤中使用的切削刀的表背侧面被定位的区域中沿着分割预定线13来形成一对激光加工槽16，除去作为层叠物的Low-k膜13a。
这样，在实施了层叠物除去步骤之后，如图7（A）所示，实施切削槽形成步骤，在该步骤中，沿着器件晶片11的分割预定线13利用切削刀22A来切削器件晶片11，在器件晶片11中形成达到器件芯片15A的最终厚度t1的深度的切削槽24。对所有的分割预定线13实施该切削槽形成步骤。
如图6（B）所示，关于沿着分割预定线13而形成一对激光加工槽16的实施方式，如图7（B）所示，实施使切削刀22A的表背两面对准激光加工槽16来进行切削的切削槽形成步骤，从而使切削后如云母那样被剥离的Low-k膜13a被激光加工槽16分断，不会对器件15带来恶劣影响。
在实施切削槽形成步骤之后，实施器件晶片分割步骤，在该步骤中，对贴合晶片25的器件晶片11的背面侧进行磨削而使器件晶片11薄化到器件晶片的最终厚度，并且使切削槽24露出在器件晶片11的背面11b，将器件晶片11分割为各个器件芯片15A。
在该器件晶片分割步骤中，如图8所示，利用磨削装置的卡盘工作台30对贴合晶片25的盖晶片20侧进行吸引保持，露出器件晶片11的背面11b。
然后，一边使卡盘工作台30向箭头a所示的方向例如以300rpm进行旋转，一边使磨削轮38向箭头b所示的方向例如以6000rpm进行旋转，并且驱动磨削单元进给机构而使磨削轮38的磨削砥石42接触器件晶片11的背面11b。并且，使磨削轮38以规定的磨削进给速度向下方磨削进给规定量。
将器件晶片11磨削为期望的厚度t1时，切削槽24露出到器件晶片11的背面11b，器件晶片11被分割为各个器件芯片15A。
对器件晶片11的背面11b进行磨削而以各个器件芯片15A分割器件晶片11之后，实施将盖晶片20沿着分割预定线13进行分割的盖晶片分割步骤。在实施该盖晶片分割步骤之前，将贴合晶片25的盖晶片20如图9所示那样粘贴到粘接带T。
并且，利用切削刀22通过器件晶片11的切削槽24来切削盖晶片20，形成在器件芯片15A的表面粘贴了盖板23的芯片。
Claims (2)
1.一种芯片的制造方法，该芯片由器件芯片和盖板构成，该器件芯片在表面具备器件，该盖板配设于该器件芯片的表面，
该制造方法的特征在于包括：
器件晶片准备步骤，准备器件晶片，该器件晶片在由多个分割预定线划分而成的各区域分别形成了器件，该多个分割预定线形成于该器件晶片的表面，并且交叉；
层叠物除去步骤，沿着该器件晶片的该分割预定线来照射激光束，除去层叠在该分割预定线上的层叠物；
切削槽形成步骤，在实施了所述层叠物除去步骤之后，沿着所述器件晶片的所述分割预定线，利用切削刀来切削该器件晶片，形成达到所述器件芯片的最终厚度的深度的切削槽；
贴合晶片形成步骤，在实施了该切削槽形成步骤之后，使粘接部件至少介于该器件晶片的围绕该各器件的区域，在该器件晶片的表面粘贴盖晶片而形成贴合晶片；以及
分割步骤，沿着该分割预定线来分割该贴合晶片，形成在器件芯片的表面配设了盖板的芯片，
在所述层叠物除去步骤中，在下一工序的切削槽形成步骤中使用的所述切削刀的表背侧面被定位的区域中沿着分割预定线来形成一对激光加工槽，除去层叠物，
在所述切削槽形成步骤中，使所述切削刀的表背两面对准所述一对激光加工槽来进行切削。
2.根据权利要求1所述的芯片的制造方法，其特征在于，
所述分割步骤包括：
器件晶片分割步骤，在实施了该贴合晶片形成步骤之后，对构成所述贴合晶片的该器件晶片的背面侧进行磨削，以薄化到该器件芯片的最终厚度，并且，使该切削槽在该器件晶片的背面露出而将该器件晶片分割为各个器件芯片；以及
盖晶片分割步骤，沿着该分割预定线来分割所述盖晶片。
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