CN104668782B - 半导体晶片的激光切割方法 - Google Patents

半导体晶片的激光切割方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种半导体晶片的激光切割方法，其包括有以下步骤：步骤一，提供一半导体晶片，该半导体晶片具有包括：设有复数个电路元件的一正面、以及一背面，并将该半导体晶片加以翻转使该背面朝上且该正面朝下；步骤二，于一胶带基材膜上涂布有一胶层，并将该半导体晶片的该正面贴附于该胶层上，并对该胶层加热使该胶层填充于该胶带基材膜与该半导体晶片间的空隙中；以及，步骤三，凭借一激光切割器于该半导体晶片的该背面且位于每一个该电路元件之间所预设的一激光切割道上进行激光全切穿切割，以形成复数个具有该电路元件的晶粒。

Description

半导体晶片的激光切割方法
技术领域
本发明涉及一种半导体晶片的激光切割方法，特别是可去除激光全切穿切割后于该半导体晶片上所飞溅堆积的残渣，以利于一吸嘴将切割后的晶粒提取至下一制程步骤。
背景技术
一般半导体代工业界所制作集成电路或半导体元件所必须经过切割处理的步骤方能将半导体晶圆或晶片(wafer)切割成所需要的晶粒(die)，也是半导体晶圆封装制程中重要且不可或缺的步骤之一。在以往尺寸较大的半导体晶圆或晶片通常是运用钻石刀以机械的方式切割出每一个晶粒，然而，以机械式的切割方法相对容易破坏材质较脆弱的晶圆或晶片，不仅容易造成晶圆或晶片破裂的不良状况发生，更耗费于大量时间于切割的过程，拖慢整体制程的时间，且于钻石刀切割的同时其切割痕也会消耗一部份晶圆而产生废料。
近年由于制程科技的进步，对于材质脆弱的三五族半导体晶圆的切割，逐渐以先进的激光切割技术予以取代，由于激光切割技术是以极高功率的光线聚焦于半导体晶圆或晶片表面，造成局部温度升高而加以溶解将该半导体晶圆或晶片切割分裂，其优点在于能快速精准的进行切割，其速度约为传统机械式切割所花费时间的五分之一，其重点是不会进一步造成半导体晶圆或晶片裁切时产生机械式的应力破坏。
目前因激光切割容易于激光切割道周围处造成熔融物飞溅或气化凝结所产生的堆积物，在后续晶粒进行封装制程中，若使用崁入式吸嘴提取切割后的晶粒，而位于该晶粒周缘上经激光切割后所残留的堆积物将会造成晶粒边缘不平整的现象，使得该吸嘴提取晶粒过程中产生卡晶粒的现象，进一步造成封装过程延迟停滞。请参阅图1A、图1B、图1C所示，其中，图1A是现有激光切割晶圆技术的步骤A制程示意图。图1B是现有激光切割晶圆技术的步骤B制程示意图。图1C是现有激光切割晶圆技术的步骤C制程示意图。
如图1A所示，一般现有激光切割晶圆技术利用一激光切割器9于一半导体晶片1上进行激光熔融切割，于该半导体晶片1的一正面11上设置有复数个电路元件12，而于该半导体晶片1的一背面13上贴附有一胶带(tape)14以固定切割后的该半导体晶片1。该激光切割器9依照该半导体晶片1上所预设的一激光切割道15进行分割，以达到将该半导体晶片1分割成复数个晶粒10的目的(参考图1B所示)，而由于该激光切割道15大致位于相邻的两电路元件12之间，使得经由该激光切割器9所激光切割后每一个晶粒10上都具有至少一电路元件12。
如图1B所示，该激光切割器9沿着位于该半导体晶片1上所预设的该激光切割道15以极高功率的光线聚焦造成局部温度升高而加以激光全切穿切割的方式将该半导体晶片1切割成复数个具有该电路元件12的晶粒10。于该半导体晶片1的该正面11也就是位于该激光切割道15的切口周缘处会产生激光切割后所熔融物飞溅或气化凝结的堆积物16，造成该些晶粒10边缘不平整的现象。
如图1C所示，封装机台利用一吸嘴8将切割后的晶粒10提取时，位于该晶粒10边缘上的堆积物16造成该晶粒10于该崁入式吸嘴8提取时呈现不规则倾斜现象，会影响到该吸嘴8提取该晶粒10于封装制程要求的平行度，进一步造成卡滞该晶粒10的现象发生。
发明内容
针对上述事由，本发明一种半导体晶片的激光切割方法，利用于半导体晶片的背面朝上进行激光全切穿切割，并配合于该半导体晶片的正面贴附一具有胶层的一胶带基材膜，使激光切割后所熔化飞溅的堆积物不会滞留于该半导体晶片的正面，达到利于封装制程中该吸嘴将切割后的晶粒提取至下一制程步骤的目的。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种半导体晶片的激光切割方法，其特征在于，其包括有以下步骤：
步骤一，提供一半导体晶片，该半导体晶片具有包括：设有复数个电路元件的一正面、以及一背面，并将该半导体晶片加以翻转使该背面朝上；
步骤二，利用一胶带基材膜上涂布有一胶层，并以该胶层覆盖贴附于该半导体晶片的该正面上，且以加热的方式将该胶层填充于该胶带基材膜与该半导体晶片间的空隙中；以及
步骤三，凭借一激光切割器在该半导体晶片的该背面且位于每一个该电路元件之间所预设的一激光切割道上进行激光全切穿切割，以形成复数个具有该电路元件的晶粒。
其中，步骤二的加热温度范围为60℃～90℃之间，并且持续3～8分钟。
其中，还包括一步骤四，以蚀刻的方式将该半导体晶片的该背面上因激光切割后在该激光切割道口周围所飞溅或气化凝结产生的堆积物加以消除。
其中，还包括一步骤五，将该半导体晶片的该正面翻转朝上，并去除贴附于该正面上的该胶带基材膜的同时去除该胶层，以利于经激光全切穿切割后每一个具有该电路元件的该晶粒通过一吸嘴提取至下一制程步骤的机台。
其中，该胶层垂直于该半导体晶片的该正面的厚度大于该电路元件一顶面垂直于该半导体晶片的该正面的厚度的1.1倍。
其中，该蚀刻的方式是湿蚀刻，所使用的溶液可以是盐酸与水或是盐酸及磷酸依预设比例调和的混合液。
其中，在该半导体晶片的该正面且分别位于该电路元件之间设有凸出的一激光切割平台，该激光切割平台的顶面垂直于该半导体晶片的该正面的厚度大于或等于该电路元件一顶面垂直于该半导体晶片的该正面的厚度；其中，该激光切割平台对应位于该激光切割道上。
其中，在该半导体晶片的该背面上设有复数个凸出的折射体，且每一个该折射体分别对应于该电路元件。
其中，该电路元件是一发光元件或检光元件，并通过该折射体进行一次光学折射。
与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：
本发明提供一种半导体晶片的激光切割方法，凭借半导体晶片一背面朝上激光全切穿切割方式，使半导体晶片的正面无激光切割后所残留的熔融堆积物产生，达到一吸嘴将切割后的晶粒提取至下一制程步骤的目的。
本发明提供一种半导体晶片的激光切割方法，凭借该半导体晶片设有复数个电路元件的一正面上所贴附的一胶带基材膜上的一胶层利用加热方式使该胶层能填补该些电路元件高低所造成孔隙，以避免激光切割时因高温熔融产生高温气体接触该电路元件造成烧焦、或是熔融残渣飞溅到该些电路元件上的目的。
附图说明
图1A是现有激光切割晶圆技术的步骤A制程示意图；
图1B是现有激光切割晶圆技术的步骤B制程示意图；
图1C是现有激光切割晶圆技术的步骤C制程示意图；
图2为本发明半导体晶片的激光切割方法的步骤流程图；
图3A为本发明半导体晶片的激光切割方法的步骤一制程示意图；
图3B为本发明半导体晶片的激光切割方法的步骤二制程示意图；
图3C为本发明半导体晶片的激光切割方法的步骤三制程示意图；
图3D为本发明半导体晶片的激光切割方法的步骤四制程示意图；
图3E为本发明半导体晶片的激光切割方法的步骤五制程示意图；
图4为本发明半导体晶片的激光切割方法的第一较佳实施例的半导体晶片示意图；
图5为本发明半导体晶片的激光切割方法的第二较佳实施例的半导体晶片示意图。
附图标记说明：1-半导体晶片；10-晶粒；11-正面；12-电路元件；13-背面；14-胶带；15-激光切割道；16-堆积物；2、2a、2b-半导体晶片；20-晶粒；21、21a、21b-正面；22、22b-背面；23、23a、23b-电路元件；231、231a-顶面；24、24a-胶带基材膜；25、25a-胶层；26、26a-激光切割道；27-堆积物；28-激光切割平台；281-顶面；29-折射体；301～305-步骤一～步骤五；51-第一方向；52-第二方向；8-吸嘴；9-激光切割器。
具体实施方式
为了能更清楚地描述本发明所提出的半导体晶片的激光切割方法，以下将配合图式详细说明的。
请参阅图2所示，图2是本发明半导体晶片的激光切割方法步骤流程图。其中，本发明一种半导体晶片的激光切割方法，其包括有以下步骤：
步骤一301：将该半导体晶片包括：一正面、以及一背面，加以翻转该半导体晶片使该背面朝上，并令该正面上凸起且以阵列排列的复数个电路元件朝下。
步骤二302：利用一胶带基材膜上涂布有一胶层，并以该胶层覆盖贴附于该半导体晶片的该正面上，且以加热的方式将该胶层填充于该胶带基材膜与该半导体晶片间的空隙中。
步骤三303：凭借一激光切割器于该半导体晶片的该背面且位于每一个该电路元件之间所预设的一激光切割道上进行激光全切穿切割，以形成复数个具有该电路元件的晶粒。
步骤四304：以蚀刻的方式将该半导体晶片的该背面上因激光切割后于该激光切割道口周围所飞溅或气化凝结产生的堆积物加以消除。
步骤五305：将该半导体晶片的该正面翻转朝上，并去除贴附于该正面上的该胶带基材膜的同时去除该胶层，以利于经激光全切穿切割后每一个具有该电路元件的该晶粒通过一吸嘴提取至下一制程步骤的机台。
请参阅图3A～图3E所示，图3A为本发明半导体晶片的激光切割方法的步骤一制程示意图。图3B为本发明半导体晶片的激光切割方法的步骤二制程示意图。图3C为本发明半导体晶片的激光切割方法的步骤三制程示意图。图3D为本发明半导体晶片的激光切割方法的步骤四制程示意图。图3E为本发明半导体晶片的激光切割方法的步骤五制程示意图。
如图3A所示，其为本发明半导体晶片的激光切割方法的步骤一，定义有一第一方向51以及相反的一第二方向52；其中，该第一方向51是上方，该第二方向52是下方。将该半导体晶片2包括：一正面21、以及一背面22，加以翻转该半导体晶片2使该背面22朝向该第一方向51(上方)，并令设置于该正面21上凸起且以阵列排列的复数个电路元件23朝向该第二方向52(下方)。
如图3B所示，其为本发明半导体晶片的激光切割方法的步骤二，利用一胶带基材膜24上平均涂布有一胶层25，并以该胶层25覆盖贴附于该半导体晶片2的该正面21上，且以加热的方式将该胶层25软化后填充于该胶带基材膜24与该半导体晶片2间的空隙中。其中，该胶层25加热的温度范围是60℃～90℃之间，并且持续3～8分钟为较佳，因为该胶层25具有足够的厚度可通过持续且适当地加温的方式进一步将该胶层25软化并分别填补于两电路元件23间的空隙中，使该胶带基材膜24与该电路元件23之间无孔隙现象产生。于本实施例中，该胶层25垂直于该半导体晶片2的该正面21的厚度(T1)大于该电路元件23的一顶面231垂直于该半导体晶片2的该正面21的厚度(T2)的1.1倍，也即(T1)＞1.1(T2)，才能有效率地达到使胶层25软化后能填满于该胶带基材膜24与该半导体晶片2间的空隙中。
如图3C所示，其为本发明半导体晶片的激光切割方法的步骤三，凭借一激光切割器9于该半导体晶片2的该背面22且位于每一个该电路元件23之间所预设的一激光切割道26上进行激光全切穿切割，以形成复数个具有该电路元件23的晶粒20。
如图3D所示，其为本发明半导体晶片的激光切割方法的步骤四，利用蚀刻的方式将该半导体晶片2的该背面22上因激光切割后于该激光切割道26口周围所飞溅产生的一堆积物27加以消除。由于该半导体晶片2的该背面22(N-side)位于该激光切割道26口周围的该堆积物27约莫有2～5μm高，且具有该电路元件23的该半导体晶片2的背面22是N-metal(负电极)或沈积保护层或抗反射层(SiNx，SiO2……)所组成，故可直接针对该背面22进行蚀刻(metal及保护层不受蚀刻)。并且，又因该半导体晶片2的该正面21是P-side(正电极)与该胶带基材膜24之间具有该胶层25充填着，因此，可以避免激光切割时因高温熔融产生高温蒸气接触该电路元件造成烧焦、或是熔融残渣飞溅到该电路元件上。所以，依据本发明的上述技术，该些晶粒20的该正面21与背面22(P-side、N-side)都可有效抑制或消除经激光切割后所产生的该堆积物27。
承上述，于本发明半导体晶片的激光切割方法所运用的蚀刻的方式可以是湿蚀刻，所使用的溶液可以是盐酸与水或是盐酸及磷酸依预设比例调和的混合液，用以蚀刻该激光切割道26口周围的该堆积物27。
如图3E所示，其为本发明半导体晶片的激光切割方法的步骤五，将激光切割后的该半导体晶片2的该正面21翻转180度朝向该第一方向51(上方)，并进一步去除贴附于该正面21上所贴附的该胶带基材膜24的同时也将该胶层25一并去除，以利于经激光全切穿切割后每一个具有该电路元件23的晶粒20能通过一吸嘴8提取至下一制程步骤的机台进行后续的封装程序。
以下所述的本发明其他较佳实施例中，因大部份的元件相同或类似于前述实施例，故相同的元件与结构以下将不再赘述，且相同的元件将直接给予相同的名称及编号，并对于类似的元件则给予相同名称但在原编号后另增加一英文字母以资区别且不予赘述，合先叙明。
请参阅图4所示，图4为本发明半导体晶片的激光切割方法的第一较佳实施例的半导体晶片示意图。由于图4的本发明半导体晶片的激光切割方法第一较佳实施例其大体上与图3A～图3E所示的实施例类似，故相同的元件与结构以下将不再赘述。本发明的第一较佳实施例的半导体晶片与前述实施例的不同点在于，为避免于进行激光切割该半导体晶片2a时有路径高低的落差，于该半导体晶片2a的该正面21a且分别位于该电路元件23a之间设有凸出的一激光切割平台28，而该激光切割平台28的一顶面281与该胶带基材膜24a上的该胶层25a相互贴合。也就是说，该激光切割平台28大致对应设置于该激光切割道26a上，且位于该半导体晶片2a的该正面21a并将该电路元件23a加以框围，而该激光切割平台28由该半导体晶片2a的该正面21a所凸起的厚度大于或等于该电路元件23a的厚度，使得该激光切割平台28所框围的面积大于该电路元件23a的该顶面231a的面积。
换句话说，该激光切割平台28的该顶面281垂直于该半导体晶片2a的该正面21a的厚度(T3)大于或等于该电路元件23a的该顶面231a垂直于该半导体晶片2a的该正面21a的厚度(T2)，也即(T3)≧(T2)；也就是说，于该电路元件23a的四周受到该激光切割平台28所框围。由于该激光切割平台28设置对应位于该激光切割道26a上，因此，将该激光切割道26a位于同一晶圆厚度的垂直路径上，可避免该激光切割道26a的路径产生高低落差。
请参阅图5所示，图5为本发明半导体晶片的激光切割方法的第二较佳实施例的半导体晶片示意图。由于图5的本发明半导体晶片的激光切割方法第一较佳实施例其大体上与图3A～图3E所示的实施例类似，故相同的元件与结构以下将不再赘述。本发明的第二较佳实施例的半导体晶片与前述实施例的不同点在于，于该半导体晶片2b的该背面22b上设有复数个凸出的折射体29，且每一个该折射体29分别对应位于该正面21b上的该电路元件23b。其中，该电路元件23b可以是一发光元件或检光元件(例如：LD激光二极管或PIN光侦测器)，并通过该折射体29进行一次光学折射。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种半导体晶片的激光切割方法，其特征在于，其包括有以下步骤：
步骤一，提供一半导体晶片，该半导体晶片具有包括：设有复数个电路元件的一正面、以及一背面，并将该半导体晶片加以翻转使该背面朝上；
步骤二，利用一胶带基材膜上涂布有一胶层，并以该胶层覆盖贴附于该半导体晶片的该正面上，且以加热的方式将该胶层填充于该胶带基材膜与该半导体晶片间的空隙中；
步骤三，凭借一激光切割器在该半导体晶片的该背面且位于每一个该电路元件之间所预设的一激光切割道上进行激光全切穿切割，以形成复数个具有该电路元件的晶粒；以及
步骤四，以蚀刻的方式将该半导体晶片的该背面上因激光切割后在该激光切割道周围所飞溅或气化凝结产生的堆积物加以消除；该半导体晶片的该背面是具有以下其中之一：负电极层、沉积保护层或抗反射层。
2.根据权利要求1所述的半导体晶片的激光切割方法，其特征在于，步骤二的加热温度范围为60℃～90℃之间，并且持续3～8分钟。
3.根据权利要求1所述的半导体晶片的激光切割方法，其特征在于，还包括一步骤五，将该半导体晶片的该正面翻转朝上，并去除贴附于该正面上的该胶带基材膜的同时去除该胶层，以利于经激光全切穿切割后每一个具有该电路元件的该晶粒通过一吸嘴提取至下一制程步骤的机台。
4.根据权利要求1所述的半导体晶片的激光切割方法，其特征在于，该胶层垂直于该半导体晶片的该正面的厚度大于该电路元件一顶面垂直于该半导体晶片的该正面的厚度的1.1倍。
5.根据权利要求1所述的半导体晶片的激光切割方法，其特征在于，该蚀刻的方式是湿蚀刻，所使用的溶液是盐酸与水或是盐酸及磷酸依预设比例调和的混合液。
6.根据权利要求1所述的半导体晶片的激光切割方法，其特征在于，在该半导体晶片的该正面且位于两相邻该电路元件之间分别设有凸出的一激光切割平台，该激光切割平台的顶面垂直于该半导体晶片的该正面的厚度大于或等于该电路元件一顶面垂直于该半导体晶片的该正面的厚度；其中，该激光切割平台对应位于该激光切割道上。
7.根据权利要求1所述的半导体晶片的激光切割方法，其特征在于，在该半导体晶片的该背面上设有复数个凸出的折射体，且每一个该折射体分别对应于该电路元件。
8.根据权利要求7所述的半导体晶片的激光切割方法，其特征在于，该电路元件是一发光元件或检光元件，并通过该折射体进行一次光学折射。
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