CN109545678B - 晶圆切割工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶圆切割工艺，包括以下步骤：提供晶圆，晶圆的正面刻有纵向割道和横向割道，在晶圆的正面贴附研磨胶膜，对晶圆的背面进行研磨，使晶圆减薄至预设厚度，在已减薄后的晶圆的背面贴附背面胶膜，将晶圆通过背面胶膜贴设至晶圆架上，晶圆架用于限制晶圆的移动，去除晶圆架上的晶圆的研磨胶膜，在已去除研磨胶膜的晶圆的正面进行激光灼刻，以在晶圆的正面形成多个参考凹槽，多个参考凹槽围绕形成多边形区域，根据纵向割道和横向割道对晶圆进行切割，根据多边形区域摘取芯片。本发明公开的晶圆切割工艺可准确的标记出正面参考点的位置，提高晶圆的切割准确度，避免不合格芯片产品掺杂到合格产品中。

Description

晶圆切割工艺
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种晶圆切割工艺。
背景技术
半导体封装是指将通过测试的晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程。在半导体封装过程中，当晶圆厂生产晶圆时，一般不会专门在晶圆的正面做一个特征点，这对于贴片站来说必须人工标记一个参考点，并人工二次确认晶圆的起始工作位置。
现有技术中的参考标记一般是手动在晶圆边缘用记号笔添加参考点，但是手动标记的参考点，贴片站机台容易将边缘芯片识别在内，导致后续切割晶圆时不易识别该手动标记的参考点，以致不合格芯片产品掺杂到合格产品中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆切割工艺，可准确的标记出正面参考点的位置，提高晶圆的切割准确度，避免不合格芯片产品掺杂到合格产品中。
本发明提供的晶圆切割工艺，包括以下步骤：
提供晶圆，所述晶圆的正面刻有纵向割道和横向割道；
在所述晶圆的正面贴附研磨胶膜；
对所述晶圆的背面进行研磨，使晶圆减薄至预设厚度；
在已减薄后的晶圆的背面贴附背面胶膜；
将晶圆通过所述背面胶膜贴设至晶圆架上，所述晶圆架用于限制晶圆的移动；
去除晶圆架上的晶圆的研磨胶膜；
在已去除研磨胶膜的晶圆的正面进行激光灼刻，以在晶圆的正面形成多个参考凹槽，所述多个参考凹槽围绕形成闭合的多边形区域；
根据所述纵向割道和所述横向割道对晶圆进行切割；
根据所述多边形区域摘取芯片。
在一种可行的方案中，所述对所述晶圆的背面进行研磨，使晶圆减薄至预设厚度的步骤中，具体包括以下步骤：
对晶圆的背面开始进行研磨的同时，对晶圆的背面冲刷冷却液；
对减薄后的晶圆进行清洗和吹干。
在一种可行的方案中，所述在已去除研磨胶膜的晶圆的正面进行激光灼刻并形成多个参考凹槽中，具体包括以下步骤：
获取晶圆地图，所述晶圆地图包括晶圆上的芯片位置信息；
在所述晶圆地图中选取多个参考凹槽；
根据所述多个参考凹槽在已去除研磨胶膜的晶圆的正面进行激光灼刻；
在晶圆的正面形成多个所述参考凹槽。
在一种可行的方案中，所述参考凹槽的横截面为正方形，所述正方形的边长为2mm～5mm，所述参考凹槽的深度为10um～15um。
在一种可行的方案中，晶圆的原始厚度为700um～800um，所述预设厚度为100um～400um。
在一种可行的方案中，所述根据多边形区域对晶圆进行切割中，切割速度为120mm/s-150mm/s。
通过上述内容不难发现，该晶圆包括正面和与该正面相对应的背面，晶圆的正面刻有纵向割道和横向割道，在晶圆的正面贴附上研磨胶膜，为研磨晶圆的背面做好准备。其次，对晶圆的背面进行研磨，在研磨过程中，晶圆正面的研磨胶膜对晶圆的正面形成保护，避免由于在研磨晶圆背面的过程中对晶圆正面造成划伤。其次，对晶圆背面研磨完成后，将晶圆背面贴附背面胶膜，为将晶圆固定在晶圆架上做准备。其次，利用晶圆背面的背面胶膜的粘性，将晶圆粘贴到晶圆架上，为去除研磨胶膜做好准备。其次，去除晶圆正面的研磨胶膜，为用激光灼刻参考点的位置做好准备。其次，对晶圆正面灼刻参考凹槽时，通过激光设备对已经设定好的参考凹槽的位置进行激光镭射，形成形状、大小和深度均恰当的参考凹槽，为后续工序的摘取芯片做准备。其次，根据晶圆正面的纵向割道和横向割道在横向以及纵向进行切割，再根据参考凹槽形成的多边形区域摘取芯片，多边形区域内的芯片均为初步认定合格的芯片产品，从而得到多个芯片。本发明公开的晶圆切割工艺的参考凹槽灼刻的位置精确，提高了晶圆切割后摘取芯片时的准确性，避免不合格芯片产品掺杂到合格产品中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一中的晶圆切割工艺的流程图；
图2为本发明实施例一中步骤S600的流程图；
图3为本发明实施例一中的晶圆切割工艺中的晶圆地图的示意图。
图中标号：
参考凹槽101；
横向割道102；
纵向割道103；
待切割芯片104。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通讯连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介的间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本发明实施例一中的晶圆切割工艺的流程图。如图1所示，本发明实施例一中的晶圆切割工艺包括以下步骤：
S100提供晶圆，所述晶圆的正面刻有纵向割道和横向割道，在所述晶圆的正面贴附研磨胶膜。
具体来说，晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能的集成电路产品。晶圆包括正面和与该正面相对应的背面，研磨胶膜的一面具有一定的粘性，可以粘贴到晶圆的正面，并且具有一定的厚度，防止在后续工序当中对晶圆的正面造成损坏。
S200对晶圆的背面进行研磨，使晶圆减薄至预设厚度。
具体来说，可以先利用限位装置夹持住正面带有研磨胶膜的晶圆，再利用砂轮对晶圆的背面进行初步打磨，直至晶圆接近预设的厚度，再利用磨砂片对晶圆的背面进行精确打磨，直至晶圆达到预设的厚度。
S300在已减薄后的晶圆的背面贴附背面胶膜。
本实施例中，背面胶膜相当于具有双面粘性的一种塑料膜，利用背面胶膜其中一面的粘性粘贴到减薄后的晶圆的背面。
S400将晶圆通过背面胶膜贴设至晶圆架上，晶圆架用于限制晶圆的移动。
晶圆架是一种专门用来支撑晶圆的治具，具有较强的刚性，利用背面胶膜另一面的粘性将晶圆粘贴在晶圆架上，从而限制晶圆的移动。
S500去除晶圆正面上的研磨胶膜。
具体来说，由于研磨胶膜与晶圆的正面之间具有一定的粘性，在去除该研磨胶膜时，需要从研磨胶膜的一侧缓慢掀起该研磨胶膜，然后揭起去除该胶膜。缓慢去除该胶膜为了避免对晶圆造成损伤。
S600在已去除研磨胶膜的晶圆的正面进行激光灼刻，以在晶圆的正面形成多个参考凹槽，多个参考凹槽围绕形成闭合的多边形区域。
具体来说，激光镭射灼刻技术多用于激光加工中，其利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。本实施例中的激光镭射仪在聚焦后的极细的激光光束如同刀具，可将物体表面材料逐点去除，其标记过程为非接触性加工，不产生机械挤压或机械应力，因此不会损坏被加工物品；由于激光聚焦后的尺寸很小，热影响区域小，加工精细。因此，激光灼刻所形成的参考凹槽的形状、大小以及位置都是精确的，为后续切割工艺提供精确的切割起始位置，多个参考凹槽围绕形成闭合的多边形区域。
S700根据纵向割道和所述横向割道对晶圆进行切割。
晶圆切割的方法多种多样，既可采用刀片切割的方式，也可以采用激光镭射切割技术进行切割。举例来说，采用激光镭射切割技术进行晶圆切割，在沿晶圆的纵向割道和横向割道切割过程中，激光形成的光束划过横向割道和纵向割道，仅对晶圆造成较小程度的震荡，并不影响晶圆各部分的位置，从而为后续搜集芯片提供了方便。
S800根据所述多边形区域摘取芯片。
切割后的晶圆的纵向割道和横向割道均已经分离，晶圆呈零散状态，但由于切割刀切割晶圆时并未对晶圆造成强烈的震荡，因此晶圆仍然维持原来的形状，其中，多个参考凹槽形成的多边形区域内的芯片产品均为合格的产品，多边形区域以外的晶圆部分均为可舍弃的废料。摘取切割后的多边形区域内的芯片，即完成晶圆切割工艺，然后即可对各个芯片进行后续工艺的处理。
通过上述内容不难发现，该晶圆包括正面和与该正面相对应的背面，晶圆的正面刻有纵向割道和横向割道，在晶圆的正面贴附上研磨胶膜，为研磨晶圆的背面做好准备。其次，对晶圆的背面进行研磨，在研磨过程中，晶圆正面的研磨胶膜对晶圆的正面形成保护，避免由于在研磨晶圆背面的过程中对晶圆正面造成划伤。其次，对晶圆背面研磨完成后，将晶圆背面贴附背面胶膜，为将晶圆固定在晶圆架上做准备。其次，利用晶圆背面的背面胶膜的粘性，将晶圆粘贴到晶圆架上，为去除研磨胶膜做好准备。其次，去除晶圆正面的研磨胶膜，为用激光灼刻参考点的位置做好准备。其次，对晶圆正面灼刻参考凹槽时，通过激光设备对已经设定好的参考凹槽的位置进行激光镭射，形成形状、大小和深度均恰当的参考凹槽，为后续工序的摘取芯片做准备。其次，根据晶圆正面的纵向割道和横向割道在横向以及纵向进行切割，再根据参考凹槽形成的多边形区域摘取芯片，多边形区域内的芯片均为初步认定合格的芯片产品，从而得到多个芯片。本发明公开的晶圆切割工艺的参考凹槽灼刻的位置精确，提高了晶圆切割后摘取芯片时的准确度，避免不合格芯片产品掺杂到合格产品中。
可选地，在本实施例的S200步骤中，具体包括以下步骤：通过磨砂轮对晶圆的背面开始进行研磨的同时，对晶圆的背面冲刷冷却液，对减薄后的晶圆进行清洗和吹干。具体来说，通过电气夹持臂夹持住晶圆，将晶圆的位置悬空固定住，机械手臂控制磨砂轮逐渐靠近晶圆的背面，对晶圆的背面进行冲刷冷却液，从而避免磨砂轮与晶圆背面摩擦时产生的热量对晶圆造成损伤，随后磨砂轮开始对晶圆的背面进行打磨，当晶圆厚度达到预设值时，机械手臂控制磨砂轮逐渐远离晶圆的背面，随后对晶圆的背面进行喷水清洗，在无尘室内对晶圆的背面进行吹风，使晶圆背面尽快干燥，从而简短晶圆切割的步骤的时间，提高工作效率。
图2为本发明实施例一中步骤S600的流程图，图3为本发明实施例一中的晶圆切割工艺中的晶圆地图的示意图。如图2所示，在本实施例中的S600步骤中，具体包括以下步骤：
S601获取晶圆地图，晶圆地图包括晶圆上的待切割芯片104位置信息。
通常，对晶圆的性能、厚度等各类参数进行测试，根据这些参数得到晶圆地图，晶圆地图根据该晶圆上的各条横向割道102和各条纵向割道103显示出各个待切割芯片104在晶圆上的二维坐标位置信息。
S602在晶圆地图中选取多个参考点。
举例来说，如图3所示，在晶圆地图上划分出一个八边形区域，将八边形的各个顶点作为参考点，参考点的位置可以以参考点在晶圆地图中的二维坐标计算。
S603根据多个参考点在已去除研磨胶膜的晶圆的正面进行激光灼刻。
控制激光灼刻设备对这八个参考位置进行灼刻参考凹槽101，从而达到激光灼刻参考凹槽101的步骤。
S604在晶圆的正面形成多个参考凹槽101。
本发明不限定灼刻参考凹槽101的数量，优选方案为选择八个参考点，原因在于八个参考凹槽101形成的区域形状较为规则，对于芯片切割较为方便，在减少激光灼刻设备的工作量的同时，又可以提高灼刻效率。
可选地，在本实施例中，参考凹槽的横截面为正方形，正方形的边长为2mm～5mm，参考凹槽的深度为10um～15um。一般来说，参考凹槽的边长小于所要生产的芯片的边长，凹槽的深度远小于晶圆的厚度，参考凹槽正方形的边长为2mm～5mm，深度为10um～15um在既能在不破坏晶圆的前提下，又保证后续工序能够正确辨别参考凹槽的位置。
可选地，在本实施例中，晶圆的原始厚度为700um～800um，预设厚度为100um～400um。对于700um～800um的晶圆进行切割，不同种类的芯片的厚度不同，对晶圆背面的研磨根据所需生产的芯片种类，设置好预设厚度100um～400um。
可选地，在本实施例中，根据多边形区域对晶圆进行切割中，切割速度为120mm/s-150mm/s。在实际生产过程中，晶圆切割一般分为刀片切割和激光镭射切割，本实施例中采用激光镭射切割，激光镭射切割对于晶圆参考凹槽位置的辨别更精确，并且切割的芯片切口更加整齐，方便后续工序的生产加工。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。
而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任意一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种晶圆切割工艺，其特征在于，包括以下步骤：
提供晶圆，所述晶圆的正面刻有纵向割道和横向割道，在所述晶圆的正面贴附研磨胶膜；
对所述晶圆的背面进行研磨，使晶圆减薄至预设厚度；
在已减薄后的晶圆的背面贴附背面胶膜；
将晶圆通过所述背面胶膜贴设至晶圆架上，所述晶圆架用于限制晶圆的移动；
去除晶圆正面上的研磨胶膜；
在已去除研磨胶膜的晶圆的正面进行激光灼刻，以在晶圆的正面形成多个参考凹槽，所述多个参考凹槽围绕形成多边形区域；
根据所述纵向割道和所述横向割道对晶圆进行切割；
根据所述多边形区域摘取芯片。
2.根据权利要求1所述的晶圆切割工艺，其特征在于，所述对所述晶圆的背面进行研磨，使晶圆减薄至预设厚度的步骤中，具体包括以下步骤：
对晶圆的背面开始进行研磨的同时，对晶圆的背面冲刷冷却液；
对减薄后的晶圆进行清洗和吹干。
3.根据权利要求1所述的晶圆切割工艺，其特征在于，所述在已去除研磨胶膜的晶圆的正面进行激光灼刻并形成多个参考凹槽中，具体包括以下步骤：
获取晶圆地图，所述晶圆地图包括晶圆上的芯片位置信息；
在所述晶圆地图中选取多个参考点；
根据所述多个参考点在已去除研磨胶膜的晶圆的正面进行激光灼刻；
在晶圆的正面形成多个所述参考凹槽。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的晶圆切割工艺，其特征在于，所述参考凹槽的横截面为正方形，所述正方形的边长为2mm～5mm，所述参考凹槽的深度为10um～15um。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的晶圆切割工艺，其特征在于，晶圆的原始厚度为700um～800um，所述预设厚度为100um～400um。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的晶圆切割工艺，其特征在于，所述根据多边形区域对晶圆进行切割中，切割速度为120mm/s-150mm/s。
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