CN104637878B - 超窄节距的晶圆级封装切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超窄节距的晶圆级封装切割方法，通过在晶圆的正面铺设一层光刻胶，通过曝光显影工艺形成第一开口，将与切割道对应的介质层暴露；再通过刻蚀工艺或者激光切割工艺形成第二开口，使第二开口穿入一定深度的衬底中；然后从背面进行研磨，使得应力全部集中于刻蚀或者切割形成的第二开口的尖角位置处，产生一定的裂纹；若研磨过程中产生的扩展抗力足够大，则裂纹会沿一定角度裂开，进而分立为单个芯片；若研磨过程中产生的扩展抗力不足，则对晶圆施加一定外力，使得裂纹扩展，裂开，进而分立为单个芯片。本发明可以实现切割道超窄的晶圆的切割，且工艺过程简单，工艺窗口也相应增大。

Description

超窄节距的晶圆级封装切割方法

技术领域

本发明涉及一种半导体封装的切割方法，尤其涉及一种超窄节距的晶圆级封装切割方法。

背景技术

在晶圆级芯片尺寸封装中，在完成封装后，需要对整片晶圆进行切割，分立为单个芯片。现有技术中，切割制程一般采用的是机械切割。通常情况下，切割道的宽度要大于切割刀宽度30μm以上，而最小刀宽一般在20μm左右，因此，最窄的切割道也要占据大于50μm的宽度。若切割道过宽，则会影响封装成品的数量；若要增加封装成品数量，此种切割方式又不能满足切割道较窄的晶圆，另一方面，利用机械切割方式进行切割时，容易产生切割应力，影响封装良率。因此，切割工艺就受到限制。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术的不足而提出的一种超窄节距的晶圆级封装切割方法，此切割方法不会受到切割道的宽窄限制，也不会在切割过程中产生切割应力，提升了产品的封装良率。同时，无论晶圆的切割道内有无金属，切割道的宽与窄都不会受到影响，均可很好地完成切割制程。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种超窄节距的晶圆级封装切割方法，包括如下步骤：

a、提供一晶圆，所述晶圆的功能面为正面，与之相反的一面为背面；

b、在晶圆的正面上正对切割道的位置形成自所述正面向所述背面延伸的第一开口，所述第一开口暴露出与晶圆切割道正对的介质层；

c、在暴露出的所述介质层上形成自所述正面向所述背面延伸的第二开口，所述第二开口暴露出正对晶圆切割道的衬底，并延伸刻入所述衬底内一定深度；

d、对晶圆的背面进行研磨，使所述第二开口底部的尖角位置处形成一定的裂纹，且在研磨过程中产生的扩展抗力让裂纹扩展，促使所述晶圆分立为单个芯片或在晶圆的外部施加一定的外力让裂纹扩展，促使所述晶圆分立为单个芯片。

作为本发明的进一步改进，所述晶圆为裸晶圆或半封装晶圆。

作为本发明的进一步改进，所述晶圆为裸晶圆时，于晶圆的正面涂布一层光刻胶，然后通过曝光、显影工艺在晶圆的正面上形成所述第一开口；且在形成所述第二开口后，将所述光刻胶去掉。

作为本发明的进一步改进，所述晶圆为半封装晶圆时，所述晶圆的正面形成有将晶圆介质层内的焊垫电性导出的金属布线层，所述金属布线层上方设置有一层保护层，所述保护层上形成有作为金属布线层与外界连接窗口的焊球，且所述保护层的材料为光刻胶；通过曝光、显影工艺，使得所述保护层上正对晶圆切割道的位置形成所述第一开口。

作为本发明的进一步改进，所述晶圆正面切割道内没有金属布线，形成所述第二开口的方法为干法刻蚀或湿法刻蚀或激光切割。

作为本发明的进一步改进，所述晶圆正面切割道内含有金属布线，形成所述第二开口的方法为湿法刻蚀或激光切割。

作为本发明的进一步改进，所述第二开口延伸刻入所述衬底的深度大于10μm。

本发明的有益效果是：本发明提供一种超窄节距的晶圆级封装切割方法，晶圆为裸晶圆时，只需在晶圆的正面铺设一层光刻胶，通过曝光显影工艺形成第一开口，将与切割道对应的介质层暴露；再通过刻蚀工艺或者激光切割工艺形成第二开口，使第二开口穿入一定深度的衬底中；然后从晶圆背面进行研磨，使得应力全部集中于刻蚀或者切割形成第二开口底部的尖角位置处；若此过程中产生的扩展抗力足够大，无需施加外力，裂纹就会沿一定角度扩展，进而裂开，分立为单个芯片；若此过程中产生的扩展抗力不足，只需在晶圆的外部施加一定的外力让裂纹扩展，进而分立为单个芯片。本发明不受晶圆的切割道内有无金属布线，切割道的宽与窄的影响，即无论切割道内有无金属布线，切割道宽与窄，均可很好地完成切割制程，因此，可以实现切割道超窄的晶圆的切割，且工艺过程简单，工艺窗口也相应增大。同时，这种切割方法不会在切割过程中产生切割应力，因此，能够提升产品的封装良率。

附图说明

图1为本发明实施例1中提供的裸晶圆的结构示意图；

图2为本发明实施例1中在晶圆上涂布光刻胶并形成第一开口的结构示意图；

图3为本发明实施例1中在晶圆上形成第二开口的结构示意图；

图4为本发明实施例1中在晶圆背面研磨并在第二开口底部形成裂纹的结构示意图；

图5为本发明实施例1中研磨扩展抗力足够大使裂纹扩展的结构示意图；

图6为本发明实施例1中研磨扩展抗力使晶圆分立成单个芯片的结构示意图；

图7为本发明实施例1中施加外力使裂纹扩展的结构示意图；

图8为本发明实施例1中施加外力使晶圆分立成单个芯片的结构示意图；

图9为本发明实施例2中提供的半封装晶圆结构示意图；

图10为本发明实施例2中在晶圆上形成第一开口和第三开口的结构示意图；

图11为本发明实施例2中在晶圆上植焊球的结构示意图；

图12为本发明实施例2中在晶圆上形成第二开口的结构示意图；

图13为本发明实施例2中在晶圆背面研磨并在第二开口底部形成裂纹的结构示意图；

图14为本发明实施例2中研磨扩展抗力足够大使裂纹扩展分立晶圆的结构示意图；

图15为本发明实施例2中研磨扩展抗力使晶圆分立成单个芯片的结构示意图；

图16为本发明实施例2中施加外力使裂纹扩展分立晶圆的结构示意图；

图17为本发明实施例2中施加外力使晶圆分立成单个芯片的结构示意图。

结合附图，作以下说明：

1——晶圆 101——正面

102——背面 103——切割道

104——介质层 105——衬底

106——焊垫 2——第一开口

3——第二开口 4——裂纹

5——光刻胶 6——金属布线层

7——保护层 8——焊球

9——第三开口 F1，F2——外力

具体实施方式

实施例1

图1至图8显示了本发明超窄节距的晶圆级封装切割方法的制程剖面图。如图1所示，提供一裸晶圆1，其功能面为正面101，与其相反的一面为背面102。所述晶圆包括衬底105、衬底的功能面的介质层104和部分设置于介质层内的焊垫106。

接着，如图2所示，于晶圆1的正面涂布一层光刻胶5，通过曝光、显影工艺，在晶圆的正面上正对切割道103的位置形成自所述正面向所述背面延伸的第一开口2，所述第一开口暴露出晶圆切割道正对的介质层104；

接着，如图3所示，在暴露出的所述介质层上形成自所述正面向所述背面延伸的第二开口3，所述第二开口暴露出正对晶圆切割道的衬底105，并延伸刻入所述衬底内一定深度；形成第二开口的方法可以为干法刻蚀、湿法刻蚀或者激光切割。较佳的，延伸刻入衬底105的深度大于10μm，通常情况下，刻入深度越深越有利于后续制程芯片的分离。

接着，如图4所示，在形成第二开口后，将光刻胶5去掉。

接着，如图4所示，对晶圆的背面进行研磨，在研磨过程中，应力会集中于第二开口底部的尖角位置处，形成一定的裂纹4；如果研磨过程中，产生的扩展抗力足够大，无需施加外力，裂纹4就会沿一定角度扩展，进而裂开，形成分立的芯片，如图5与图6所示。如果在研磨过程中，产生的扩展抗力不够大，裂纹4无法扩展，则在晶圆的外部施加一定的外力F1、F2，让裂纹4扩展，进而分立为单个芯片，如图7和图8所示。

实施例2

图9至17显示根据本发明一实施例的晶圆级封装切割制程剖面图。如图9所示，提供一半封装的晶圆1，所述晶圆的功能面为正面101，与其相反的一面为背面102，所述晶圆包括衬底105、衬底的功能面的介质层104和部分设置于介质层内的焊垫106，所述晶圆的正面形成有将晶圆介质层内的焊垫106电性导出的金属布线层6，所述金属布线层上方设置有一层保护层7，所述保护层上形成有作为金属布线层与外界连接窗口的焊球8，且所述保护层的材料为光刻胶；

接着，如图10所示，通过曝光、显影工艺，在保护层7上正对切割道103的位置形成自所述正面向所述背面延伸的第一开口2，所述第一开口暴露出晶圆切割道正对的介质层104；并在保护层7上对应金属布线层预留导电垫的位置形成第三开口9。

接着，如图11所示，在形成的第三开口9处进行植焊球，作为与外界连接的窗口。

接着，如图12所示，在暴露出的所述介质层上形成自所述正面向所述背面延伸的第二开口3，所述第二开口暴露出正对晶圆切割道的衬底105，并延伸刻入所述衬底内一定深度；形成第二开口的方法可以为干法刻蚀、湿法刻蚀或者激光切割。较佳的，延伸刻入衬底105的深度大于10μm，通常情况下，刻入深度越深越有利于后续制程芯片的分离。

然后，如图13所示，对晶圆的背面进行研磨，在研磨过程中，应力会集中于第二开口底部的尖角位置处，形成一定的裂纹4；如果研磨过程中产生的扩展抗力足够大，无需施加外力，裂纹4就会沿一定角度扩展，进而裂开，形成分立的芯片，如图14与图15所示。如果在研磨过程中，产生的扩展抗力不够大，裂纹4无法扩展，则在晶圆的外部施加一定的外力让裂纹4扩展，进而分立为单个芯片，如图16和图17所示。

上述实施例1和2中，晶圆正面切割道内均没有金属布线，即形成所述第二开口的方法为干法刻蚀或湿法刻蚀或激光切割。如果晶圆正面切割道内含有金属布线，形成所述第二开口的方法为湿法刻蚀或激光切割。

综上，本发明提供一种超窄节距的晶圆级封装切割方法，晶圆为裸晶圆时，只需在晶圆的正面铺设一层光刻胶，通过曝光显影工艺形成第一开口，将与切割道对应的介质层暴露；再通过刻蚀工艺或者激光切割工艺形成第二开口，使第二开口穿入一定深度的衬底中；然后从晶圆背面进行研磨，使得应力全部集中于刻蚀或者切割的形成第二开口底部的尖角位置处；若此过程中产生的扩展抗力足够大，无需施加外力，裂纹4就会沿一定角度扩展，进而裂开，分立为单个芯片；若此过程中产生的扩展抗力不足，只需在晶圆的外部施加一定的外力让裂纹4扩展，进而分立为单个芯片。本发明不受到晶圆的切割道内有无金属，切割道的宽与窄的影响，即无论切割道内有无金属，切割道宽与窄，均可很好地完成切割制程，因此，可以实现切割道超窄的晶圆的切割，且工艺过程简单，工艺窗口也相应增大。同时，这种切割方法不会在切割过程中产生切割应力，因此，能够提升产品的封装良率。

以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种超窄节距的晶圆级封装切割方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、提供一晶圆(1)，所述晶圆的功能面为正面(101)，与之相反的一面为背面(102)；

b、在晶圆的正面上正对切割道(103)的位置形成自所述正面向所述背面延伸的第一开口(2)，所述第一开口暴露出与晶圆切割道正对的介质层(104)；

c、在暴露出的所述介质层上形成自所述正面向所述背面延伸的第二开口(3)，所述第二开口暴露出正对晶圆切割道的衬底(105)，并延伸刻入所述衬底内一定深度；

d、对晶圆的背面进行研磨，使所述第二开口底部的尖角位置处形成一定的裂纹(4)，且在研磨过程中产生的扩展抗力让裂纹扩展，促使所述晶圆分立为单个芯片或在晶圆的外部施加一定的外力让裂纹扩展，促使所述晶圆分立为单个芯片。

2.根据权利要求1所述的超窄节距的晶圆级封装切割方法，其特征在于，所述晶圆为裸晶圆或半封装晶圆。

3.根据权利要求2所述的超窄节距的晶圆级封装切割方法，其特征在于，所述晶圆为裸晶圆时，于晶圆的正面涂布一层光刻胶(5)，然后通过曝光、显影工艺在晶圆的正面上形成所述第一开口；且在形成所述第二开口后，将所述光刻胶去掉。

4.根据权利要求2所述的超窄节距的晶圆级封装切割方法，其特征在于，所述晶圆为半封装晶圆时，所述晶圆的正面形成有将晶圆介质层内的焊垫(106)电性导出的金属布线层(6)，所述金属布线层上方设置有一层保护层(7)，所述保护层上形成有作为金属布线层与外界连接窗口的焊球(8)，且所述保护层的材料为光刻胶；通过曝光、显影工艺，使得所述保护层上正对晶圆切割道的位置形成所述第一开口。

5.根据权利要求1所述的超窄节距的晶圆级封装切割方法，其特征在于，所述晶圆正面切割道内没有金属布线，形成所述第二开口的方法为干法刻蚀或湿法刻蚀或激光切割。

6.根据权利要求1所述的超窄节距的晶圆级封装切割方法，其特征在于，所述晶圆正面切割道内含有金属布线，形成所述第二开口的方法为湿法刻蚀或激光切割。

7.根据权利要求1所述的超窄节距的晶圆级封装切割方法，其特征在于，所述第二开口延伸刻入所述衬底的深度大于10μm。