CN108133928B - 划片槽及图像传感器晶圆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及划片槽及图像传感器晶圆。其中划片槽包括激光扫描区域，所述激光扫描区域包括光斑中心区域和位于所述光斑中心区域的两侧并与所述光斑中心区域连接的光斑边缘区域，所述光斑中心区域和所述光斑边缘区域均沿所述划片槽的长度方向延伸，其中，所述划片槽上覆盖有伪金属层，所述伪金属层具有沿所述划片槽的长度方向延伸的开口，所述开口设置于所述光斑边缘区域。在利用激光划片工艺对划片槽进行切割时，可以减少或避免光斑边缘区域的伪金属层被激光熔化后产生金属颗粒。进一步的，在光斑中心区域和划片槽边缘区域均覆盖有伪金属层，从而对半导体芯片工艺稳定性的影响较小。本发明另外还提供了包括上述划片槽的图像传感器晶圆。

Description

划片槽及图像传感器晶圆

技术领域

本发明涉及半导体IC技术领域，尤其涉及划片槽及图像传感器晶圆。

背景技术

在一个硅晶圆上，通常有几百个至数千个芯片连在一起，芯片与芯片之间留有80μm至150μm(微米)的间隙，该间隙是为将一个硅晶圆划片成单独的芯片所留下的空隙，称为划片槽(scribe line)。并且，为了与芯片中关键器件进行匹配，体现电路的逻辑或功能，并且让芯片元器件的周围环境一致，在划片道区域，覆盖有伪金属层(dummy metal)。

当采用激光划片技术就划片槽区域进行切割时，切割时激光会使划片槽中的伪金属层熔化，在激光光斑边缘区域(laser spot edge)处产生的金属颗粒(particle)会落在与划片槽相邻的芯片上可能会对后续的封装工艺以及芯片功能造成不好的影响。尤其是，当利用激光划片技术对半导体图像传感器进行切割时，上述在激光光斑边缘区域产生的金属颗粒容易落在芯片的感光区域而导致阻挡入射光，进而会影响图像传感器芯片的图像品质。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有应用于图像传感器晶圆的划片槽在激光划片工艺时在激光光斑边界处产生的金属颗粒会影响图像传感器芯片的感光性能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种划片槽，包括：

激光扫描区域，所述激光扫描区域包括光斑中心区域和与所述光斑中心区域连接的光斑边缘区域，所述光斑边缘区域位于所述光斑中心区域的两侧，所述光斑中心区域和所述光斑边缘区域均沿所述划片槽的长度方向延伸，其中，所述划片槽上覆盖有伪金属层，所述伪金属层具有沿所述划片槽的长度方向延伸的开口，所述开口设置于所述光斑边缘区域。

可选的，所述划片槽还包括：

划片槽边缘区域，所述划片槽边缘区域与所述光斑边缘区域远离所述光斑中心区域的一侧连接。

可选的，所述划片槽边缘区域位于所述激光扫描区域的两侧。

可选的，所述开口沿所述光斑边缘区域的长度方向的中心线对称分布。所述开口的宽度大于或等于所述光斑边缘区域的宽度。

可选的，所述伪金属层包括铜或者铝。

可选的，所述激光扫描区域的宽度为55～80μm。所述开口的宽度为5～10μm。

另外，本发明还提供一种具有上述划片槽的图像传感器晶圆。

可选的，所述图像传感器晶圆包括互相贴合的传感器晶圆和逻辑晶圆，所述传感器晶圆和/或逻辑晶圆远离贴合面的端面上具有上述划片槽。

本发明提供的划片槽，所述划片槽上覆盖有伪金属层，所述伪金属层具有沿所述划片槽的长度方向延伸的开口，所述开口设置于所述光斑边缘区域。在利用激光划片工艺对划片槽进行切割时，可以减少或避免光斑边缘区域的伪金属层被激光熔化后产生金属颗粒的可能性。进一步的，在光斑中心区域和划片槽边缘区域仍然覆盖有伪金属层，负载效应较小，从而对半导体芯片工艺稳定性的影响较小。

本发明提供的图像传感器晶圆，具有上述划片槽，利用激光划片工艺对上述划片槽进行切割之后，光斑边缘区域产生金属颗粒的可能性较小，从而可以减少或避免对图像传感器芯片的图像性能造成影响。

附图说明

图1是一种划片槽的平面示意图。

图2是本发明实施例的划片槽的平面示意图。

图3是本发明实施例的图像传感器晶圆的剖面示意图。

附图标记说明：

10、20-划片槽；100、200-划片槽区域；21-伪金属层；110、210-激光扫描区域；111、211-光斑中心区域；112、212-光斑边缘区域；300-图像传感器晶圆；310-传感器晶圆；320-逻辑晶圆。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的划片槽及图像传感器晶圆作进一步详细说明。根据下面的说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

在半导体工艺中，通常在同一基底(例如为硅晶圆)上制作成百上千个的晶粒(die)，通常每个晶粒包括一个芯片，在芯片工艺完成之后，利用晶粒之间的划片槽对整个包括晶粒的基底进行切割封装，从而形成一个个独立的芯片。激光划片是目前广泛采用的切割手段，通过激光划片，在划片槽内形成深度约7微米的激光切缝，随后进行裂片或者利用刀片沿该激光切缝切割包括晶粒的基底，得到独立的芯片。通常，在切割槽内通常设置有若干测试结构以及对位标记(frame mark)，并且覆盖有伪金属层，该伪金属层的设置有利于芯片制作工艺的稳定性。图1是一种划片槽10的平面示意图。如图1所示，划片槽区域100内设置有伪金属层(图1中斜线填充的范围)，激光扫描区域110设置于划片槽区域100内部，并且与划片槽区域100平行。

发明人经研究发现，在激光划片过程中，激光光斑的高温会将伪金属层融化，尤其是在激光光斑的边缘区域(laser spot edge)，即光斑边缘区域112，容易因激光的高温产生金属颗粒(debris particle)，该金属颗粒会对芯片表面造成污染。但是，如果去除全部划片槽区域100内的伪金属层，由于负载效应(loading effect)，会对芯片工艺的稳定性造成影响，并且还有可能对划片槽10内的测试结构以及对位标记造成破坏。

发明人经过深入研究，发现产生于光斑边缘区域112的金属颗粒容易落在与划片槽相邻的芯片上造成颗粒污染，并且还可能导致对后续的封装工艺以及芯片功能产生不好的影响，例如对于图像传感器晶圆来说，在激光划片过程中，如果划片槽全部覆盖伪金属层，激光光斑的边缘区域因激光的高温产生的金属颗粒容易落在图像传感器芯片的感光区，这些金属颗粒会阻挡入射光，进而影响图像传感器芯片的图像品质。发明人因而提出了本发明的切割槽。以下首先结合实施例对本发明的划片槽20进行说明。

图2是本发明实施例的划片槽20的平面示意图。如图2所示，划片槽20包括划片槽区域200，划片槽区域200的宽度，即划片槽20的两条长边(scribe line)之间的距离，约80至150μm。激光扫描区域210设置于划片槽区域200内部，并且与划片槽区域200平行，即，激光扫描区域210沿划片槽200的长度方向延伸，激光扫描区域210的宽度约55至80μm。

本实施例中，激光扫描区域210沿划片槽区域200的长度方向的中心线对称分布，并且激光扫描区域210包括光斑中心区域211和与光斑中心区域211连接的光斑边缘区域212，光斑边缘区域212位于光斑中心区域211的两侧，由于激光具有波动变化，光斑边缘区域212也可以是激光光斑边缘的波动范围，换言之，激光光斑的波动应落在光斑边缘区域212范围内，光斑边缘区域212的宽度约5至10μm。优选的，位于光斑中心区域211的两侧的光斑边缘区域212的面积相等。在另一实施例中，激光扫描区域210也可以不是沿划片槽区域200的长度方向的中心线对称分布，而是偏向划片槽20的某一长边(scribe line)。

本实施例中，在划片槽区域200，伪金属层21(图2和图3中的斜线填充的范围)的覆盖情况不同，具体来说，在激光扫描区域210内，光斑中心区域211覆盖有伪金属层21，伪金属层21具有开口，该开口设置于光斑边缘区域212并沿划片槽区域200长度的方向延伸，并且该开口的宽度大于或者等于光斑边缘区域212的宽度，换言之，光斑边缘区域212的划片槽20由于开口的设置可以不覆盖有伪金属层21，具体的可在晶圆版图设计时，在划片槽区域200的上述开口处不布置伪金属层，在芯片工艺过程中，可通过干法或者湿法刻蚀工艺形成上述开口，该开口可以是沿光斑边缘区域212的长度方向的中心线对称分布，其宽度约5至10μm。

伪金属层21的材质可以包括铜(Cu)或者铝(Al)。本领域技术人员可以理解，本发明旨在避免在激光光斑边缘处由于金属材料的熔化而产生金属颗粒污染，因此，本实施例所描述的光斑边缘区域212不覆盖有伪金属层21实质指的是光斑边缘区域212不直接覆盖有易被激光熔化的金属材料，即伪金属层21作为原本覆盖划片槽区域200以便与芯片元器件的周围环境一致的金属层，其下方应是非金属层，例如包括硅、二氧化硅或者氮化硅，本发明不限于此。在某些实施例中，伪金属层21下方直接覆盖划片槽区域200的一层或多层金属，那么，伪金属层21也可包括其直接覆盖的划片槽区域200的相邻的一层或者多层金属层。

划片槽区域200的宽度通常大于或者等于激光扫描区域210，在某些实施例中，在划片槽区域200，除了激光扫描区域210之外，还包括与激光扫描区域210连接的划片槽边缘区域220，划片槽边缘区域220位于激光扫描区域210的两侧，并且与光斑边缘区域212远离光斑中心区域211的一侧连接。为了使划片槽区域200与芯片区域的关键器件进行匹配，体现电路的逻辑或功能，优选的，在划片槽边缘区域220可覆盖有伪金属层21。划片槽边缘区域220可以是划片槽区域200未被激光扫描区域210覆盖的部分，对于沿划片槽区域200的长度方向的中心线对称分布的激光扫描区域210，划片槽边缘区域220的宽度可根据划片槽区域200的宽度减去激光扫描区域210的宽度再除以二计算得到。

图像传感器被用于感测例如光辐射，对于互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)，通常首先形成互相贴合的传感器晶圆(sensor wafer)和逻辑晶圆(logicwafer)，传感器晶圆和逻辑晶圆包括设置于晶圆中的像素阵列，每一个像素(即图像传感器芯片)包括了光电二极管和晶体管，光电二极管和晶体管可以吸收射向传感器晶圆一侧的辐射并且将感测到的辐射转换成电信号。

本实施例还描述一种图像传感器晶圆，其芯片单元例如是背照式CMOS图像传感器，图3是本实施例的图像传感器晶圆300的剖面示意图。图像传感器晶圆300包括传感器晶圆310和逻辑晶圆320，即可以是键合晶圆，其中，传感器晶圆310上设置或形成有光电二极管和晶体管，而逻辑晶圆320中设置或形成有逻辑元件，传感器晶圆310和逻辑晶圆320可以通过键合工艺贴合在一起，利用互连工艺，可以在传感器晶圆310和逻辑晶圆320之间形成电路连接，并且，在传感器晶圆310和逻辑晶圆320的远离贴合面的端面，均设置或形成有划片槽，关于激光划片之前的图像传感器晶圆300的形成工艺，可以利用本领域公知的方法，本实施例不再赘述。

本实施例中，在完成图像传感器晶圆300的像素阵列及互连线工艺之后，可对图像传感器晶圆300进行切割以便得到独立的图像传感器芯片。具体的，图像传感器晶圆300具有本实施例所描述的划片槽20。其中，在传感器晶圆310一侧，划片槽区域200包括激光扫描区域210，激光扫描区域210包括光斑中心区域211和位于光斑中心区域211两侧的光斑边缘区域212，并且，划片槽20上覆盖有伪金属层21，伪金属层21设置有沿划片槽20长度方向延伸的开口，该开口设置于光斑边缘区域212，并且该开口沿光斑边缘区域212的长度方向的中心线对称分布，该开口的宽度大于或者等于光斑边缘区域212的宽度，从而在光斑边缘区域212的划片槽20可不覆盖有伪金属层21。划片槽区域200还可包括与激光扫描区域210连接的划片槽边缘区域220，划片槽边缘区域220沿划片槽20延伸方向分布，可以与一侧或两侧的光斑边缘区域212在其远离光斑中心区域212的方向上连接。在划片槽边缘区域220，可覆盖有伪金属层21，以增加工艺的稳定性。在利用激光划片工艺形成激光切缝时，由于设置于光斑边缘区域212的开口不覆盖有伪金属层21，从而可有效减少或避免在每个独立的图像传感器芯片的感光面上形成金属颗粒污染，从而有效减少或避免了金属颗粒对图像传感器芯片的图像质量造成影响。优选的，在逻辑晶圆320一侧，也包括有划片槽20，在划片槽20内，激光的光斑中心区域211和划片槽边缘区域220覆盖有伪金属层21，而光斑边缘区域212上的开口不覆盖有伪金属层21，逻辑晶圆320上的划片槽20可具有与传感器晶圆310上的划片槽20相应的位置分布和伪金属层21分布。

激光光源可选择紫外线二极管泵浦固体激光器，其波长例如266nm，在另外的实施例中，激光源可选择Q开关激光器或者二氧化碳(CO2)激光器，激光的波长可以是在900nm至1200nm。在利用激光划片形成激光切缝之后，可以进一步通过裂片工艺或者刀片切割工艺将独立的芯片分离。关于芯片切割及后续封装工艺可以利用本领域公知的方法，本发明不再赘述。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明权利范围的任何限定，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种划片槽，其特征在于，所述划片槽包括：

激光扫描区域，所述激光扫描区域包括光斑中心区域和与所述光斑中心区域连接的光斑边缘区域，所述光斑边缘区域位于所述光斑中心区域的两侧，所述光斑中心区域和所述光斑边缘区域均沿所述划片槽的长度方向延伸，其中，所述划片槽上覆盖有伪金属层，所述伪金属层具有沿所述划片槽的长度方向延伸的开口，所述开口设置于所述光斑边缘区域，所述开口的宽度大于或等于所述光斑边缘区域的宽度并使所述光斑边缘区域不覆盖伪金属层材料。

2.根据权利要求1所述的划片槽，其特征在于，所述划片槽还包括：

划片槽边缘区域，所述划片槽边缘区域与所述光斑边缘区域远离所述光斑中心区域的一侧连接。

3.根据权利要求2所述的划片槽，其特征在于，所述划片槽边缘区域位于所述激光扫描区域的两侧。

4.根据权利要求1所述的划片槽，其特征在于，所述开口沿所述光斑边缘区域的长度方向的中心线对称分布。

5.根据权利要求1至4任一项所述的划片槽，其特征在于，所述伪金属层包括铜或者铝。

6.根据权利要求1至4任一项所述的划片槽，其特征在于，所述激光扫描区域的宽度为55～80μm。

7.根据权利要求1至4任一项所述的划片槽，其特征在于，所述开口的宽度为5～10μm。

8.一种图像传感器晶圆，其特征在于，所述图像传感器晶圆上具有如权利要求1至7任一项所述的划片槽。

9.根据权利要求8所述的图像传感器晶圆，其特征在于，所述图像传感器晶圆包括互相贴合的传感器晶圆和逻辑晶圆，所述传感器晶圆和/或逻辑晶圆远离贴合面的端面上具有所述划片槽。

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