CN109894725A - 一种等离子切割实现超窄切割道的工艺 - Google Patents
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Abstract
一种等离子切割实现超窄切割道的工艺，其可实现在半导体晶圆上的超窄切割道的切割，可有效维持产品强度，避免后续生产中产品芯片破裂的问题出现，其包括以下工艺步骤：步骤1，在半导体晶圆的正面做植球，步骤2：将尺寸与半导体晶圆相适应的金属环贴附在BG‑UV膜上，然后将半导体晶圆翻转贴装于金属环的内侧，步骤3：采用半导体晶圆研磨设备将半导体晶圆的厚度减小，步骤4：对半导体晶圆的背面进行保护胶涂敷操作，步骤5：对半导体晶圆背面的保护胶进行开槽，步骤6：对应保护胶的开槽的位置，采用等离子切割机对半导体晶圆的背面进行超窄切割道的切割操作，步骤7：对半导体晶圆进行保护胶清洗操作，步骤8：将半导体晶圆倒至DC‑UV膜上。
Description
技术领域
本发明涉及半导体晶圆切割设备技术领域，具体为一种等离子切割实现超窄切割道的工艺。
背景技术
现有等离子切割工艺中，大多采用激光开槽的方式，在半导体晶圆正面切割出具有一定宽度的切割道，现有技术中的切割工艺一般可实现较宽宽度的切割道切割，切割道宽度一般大于30μm。但是在晶圆半导体实际应用中，为了便于在晶圆上放置更多的芯片，以减少半导体晶圆的投入成本，常需要在半导体晶圆上切割出多个宽度小于30μm的超窄切割道，但是在使用激光切割机切割过程中由于受激光的热影响及在切割过程中存在切割偏移等问题，难以实现超窄切割道的切割，尤其是切割宽度小于30μm的切割道，而且激光开槽易造成产品强度的下降，在后续生产中，容易产生芯片破裂。
发明内容
针对现有技术中存在的现有切割工艺难以实现超窄切割道切割，尤其是对于宽度小于30μm的切割道切割，且易造成产品强度下降，导致后续生产中产品芯片易产生破裂的问题，本发明提供了一种等离子切割实现超窄切割道的工艺，其可实现在半导体晶圆上的超窄切割道的切割，可有效维持产品强度，避免后续生产中产品芯片破裂的问题出现。
一种等离子切割实现超窄切割道的工艺，其特征在于，其包括以下工艺步骤：
步骤1：采用锡膏印刷与回流焊工艺在半导体晶圆的正面做植球；
步骤2：将尺寸与半导体晶圆相适应的金属环贴附在BG-UV膜上，然后将经步骤1处理的半导体晶圆翻转，使其正面朝下贴装于金属环的内侧，将植球全部埋入BG-UV膜内，半导体晶圆的正面与BG-UV膜紧密接触贴合；
步骤3：采用半导体晶圆研磨设备将经步骤2处理后的半导体晶圆的背面进行研磨；
步骤4：采用激光切割机对经步骤3处理后的半导体晶圆的背面进行保护胶涂敷操作；
步骤5：采用激光切割机对经步骤4处理后的半导体晶圆背面的保护胶进行开槽；
步骤6：对应经步骤5处理后的保护胶的开槽的位置，采用等离子切割机对半导体晶圆的背面进行超窄切割道的切割操作，超窄切割道为上宽下窄结构，超窄切割道的宽度为3μm-30μm；
步骤7：对经步骤6处理后的半导体晶圆进行保护胶清洗操作；
步骤8：将经步骤7处理后的半导体晶圆倒至DC-UV膜上。
其进一步特征在于：
在步骤1中，锡膏印刷即采用锡膏印刷机锡膏刮刀的运动将锡膏印在半导体晶圆的正面，锡膏刮刀的角度为30度-60度，运动速度为5㎜/s -60㎜/s；然后通过回流焊工艺对锡膏进行熔锡焊接，回流焊峰值温度为213度；
在步骤2中，通过滚轮压力使金属环、半导体晶圆与BG-UV膜的贴合，滚轮压力通过气压控制，气压范围为：0.2 Mpa -0.6Mpa，滚轮移动速度为1 mm/s -30mm/s；
在步骤4中，通过旋涂工艺将保护胶涂敷于半导体晶圆的背面，保护胶为醚类水溶性胶，保护胶的涂抹厚度为：1μm -30μm；
在步骤5中，激光切割机激光的能量为0.1 W -10W, 脉冲持续时间为：10ns-1fs；
在步骤6中，等离子切割机的工作气体为O2，Ar, SF6, C4F8的混合气体，平台温度控制在50度-80度，工作电压为2000V-4000V，气压力6mT-10mT，沉积速度为1秒-15秒，蚀刻度为1秒-15秒，超窄切割道为Y形槽，Y形槽的上部两侧边为圆弧形或直边；
在步骤7中，采用清洗机清洗半导体晶圆正面的保护胶，清洗机中的清洗液为去离子水；
在步骤8中，倒至过程中，再一次将半导体晶圆翻转，使半导体晶圆的正面朝上，通过滚轮压力使半导体晶圆的背面与DC-UV膜紧密贴合，滚轮压力通过气压控制，气压范围为：0.2Mpa-0.6Mpa，滚轮移动速度为1mm/s-30mm/s。
一种具有超窄切割道的半导体晶圆结构，其包括半导体晶圆，半导体晶圆的正面设置有锡球，其特征在于，半导体晶圆的背面切割有超窄切割道，超窄切割道的宽度为3μm-30μm。
采用本发明的上述工艺，首先在半导体晶圆的正面做植球，然后通过BG-UV膜实现半导体晶圆的翻转操作，便于实现后序在半导体晶圆背面进行保护胶的涂敷和切割操作，在半导体晶圆背面涂敷保护胶，保护胶对半导体晶圆具有保护作用，可有效降低激光切割机对半导体晶圆背面的热影响；使用激光切割机在保护胶上开槽，开槽的目的是便于后序工序中使用等离子切割机对半导体晶圆进行超窄切割道的切割操作，因等离子切割机主要是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属部分或局部熔化，并借高速等离子的动量排出熔融金属以形成切口的一种加工方法，具有切割速度快、精度高、切割口小的优势，因此更容易在半导体晶圆表面切割出超窄切割道，并且可有效避免直接采用激光切割而遭受的热影响及在切割过程中存在的切割偏移的问题；保护膜的涂敷及等离子切割工艺有效避免了激光开槽造成的产品强度下降而导致的芯片破裂的问题出现。
附图说明
图1为本发明的等离子切割实现超窄切割道的工艺流程示意图；
图2为采用本发明实施例一中的步骤6操作后半导体晶圆的主视的结构示意图；
图3为采用本发明实施例二中的步骤6操作后半导体晶圆的主视的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，实施例一：一种等离子切割实现超窄切割道的工艺，其包括以下工艺步骤：
步骤1：采用锡膏印刷与回流焊工艺在半导体晶圆1的正面做植球2，锡膏印刷即采用锡膏印刷机锡膏刮刀的运动将锡膏印在半导体晶圆1的正面，锡膏刮刀的角度为30度，运动速度为5㎜/s；然后通过回流焊工艺对锡膏进行熔锡焊接形成锡球2，回流焊峰值温度为213度；
步骤2：通过滚轮压力将尺寸与半导体晶圆1相适应的金属环3贴附在BG-UV膜4上，然后将经步骤1处理的半导体晶圆1翻转，通过滚轮压力使其正面朝下贴装于金属环3的内侧，将植球2全部埋入BG-UV膜4内，半导体晶圆1的正面与BG-UV膜4紧密接触贴合，滚轮压力通过气压控制，气压为：0.2Mpa，滚轮移动速度为1mm/s；
步骤3：采用半导体晶圆1研磨设备对经经步骤2处理后的半导体晶圆1进行研磨操作，使其厚度减小，即将半导体晶圆1的背面减薄，减薄后的厚度为20-200μm；
步骤4：采用激光切割机对经步骤3处理后的半导体晶圆1的背面进行保护胶5涂敷操作，通过旋涂工艺将保护胶5涂敷于半导体晶圆1的背面，保护胶5为醚类水溶性胶，涂抹厚度为：1μm；
步骤5：采用激光切割机对经步骤4处理后的半导体晶圆1背面的保护胶5进行开槽，激光切割机激光的能量为0.1W, 脉冲持续时间为：10ns：
步骤6：对应经步骤5处理后的保护胶5的开槽6的位置，采用等离子切割机对半导体晶圆1的背面进行超窄切割道7的切割操作，等离子切割机的工作气体为O2，Ar, SF6, C4F8的混合气体，平台温度控制在50度，工作电压为2000V，气压力6mT，沉积速度为1秒，蚀刻度为1秒，超窄切割道7为上宽下窄的Y形槽，本实施例中Y形槽的侧边为直边，如图2所示，Y形槽最宽部为30μm，最窄部为10μm，以便于在半导体晶圆上放置更多的芯片，降低半导体晶圆的尺寸结构，节约成本；
步骤7：使用清洗机对经步骤6处理后的半导体晶圆1进行保护胶5清洗操作，清洗机中的清洗液为去离子水；
步骤8：将经步骤7处理后的半导体晶圆1倒至DC-UV膜8上，倒至过程中，再一次将半导体晶圆1翻转，使半导体晶圆1的正面朝上，通过滚轮压力使半导体晶圆1的背面与DC-UV膜8紧密贴合，滚轮压力通过气压控制，气压为0.2Mpa，滚轮移动速度为15mm/s；
采用上述超窄切割道工艺加工出的半导体晶圆1结构，其包括半导体晶圆1，半导体晶圆1的正面设置有锡球，半导体晶圆1的背面切割有超窄切割道超窄切割道的宽度为3um。
实施例二：一种等离子切割实现超窄切割道的工艺，其包括以下工艺步骤：
步骤1：采用锡膏印刷与回流焊工艺在半导体晶圆1的正面做植球2，锡膏印刷即采用锡膏印刷机锡膏刮刀的运动将锡膏印在半导体晶圆1的正面，锡膏刮刀的角度为60度，运动速度为60㎜/s；然后通过回流焊工艺对锡膏进行熔锡焊接，回流焊峰值温度为213度；
步骤2：通过滚轮压力将尺寸与半导体晶圆1相适应的金属环3贴附在BG-UV膜4上，然后将经步骤1处理的半导体晶圆1翻转，通过滚轮压力使其正面朝下贴装于金属环3的内侧，将植球2全部埋入BG-UV膜4内，半导体晶圆1的正面与BG-UV膜4紧密接触贴合，滚轮压力通过气压控制，气压为：0.6Mpa，滚轮移动速度为30mm/s；
步骤3：采用半导体晶圆1研磨设备对经经步骤2处理后的半导体晶圆1进行研磨操作，使其厚度减小，即将半导体晶圆1的背面减薄，减薄后的厚度为200μm；
步骤4：采用激光切割机对经步骤3处理后的半导体晶圆1的背面进行保护胶5涂敷操作，通过旋涂工艺将保护胶5涂敷于半导体晶圆1的背面，保护胶5为醚类水溶性胶，涂抹厚度为：30μm；
步骤5：采用激光切割机对经步骤4处理后的半导体晶圆1背面的保护胶5进行开槽，激光切割机激光的能量为10W, 脉冲持续时间为1fs：
步骤6：对应经步骤5处理后的保护胶5的开槽6的位置，采用等离子切割机对半导体晶圆1的背面进行超窄切割道7的切割操作，等离子切割机的工作气体为O2，Ar, SF6, C4F8的混合气体，平台温度控制在80度，工作电压为4000V，气压力10mT，沉积速度为15秒，蚀刻度为15秒，超窄切割道7为上宽下窄的Y形槽，Y形槽的最宽部的宽度小于等于开槽6的宽度，本实施例中Y形槽的上部侧边为圆弧形，如图3所示，Y形槽的最宽部为30μm，最窄部为15μm，以便于在半导体晶圆上放置更多的芯片，降低半导体晶圆的尺寸结构，节约成本；
步骤7：使用清洗机对经步骤6处理后的半导体晶圆1进行保护胶5清洗操作，清洗机中的清洗液为去离子水；
步骤8：将经步骤7处理后的半导体晶圆1倒至DC-UV膜8上，倒至过程中，再一次将半导体晶圆1翻转，使半导体晶圆1的正面朝上，通过滚轮压力使半导体晶圆1的背面与DC-UV膜8紧密贴合，滚轮压力通过气压控制，气压为0.6Mpa，滚轮移动速度为30mm/s；
采用上述超窄切割道工艺加工出的半导体晶圆结构，其包括半导体晶圆1，半导体晶圆1的正面设置有锡球，半导体晶圆1的背面切割有超窄切割道超窄切割道的宽度为30um。
实施例三：一种等离子切割实现超窄切割道的工艺，其包括以下工艺步骤：
步骤1：采用锡膏印刷与回流焊工艺在半导体晶圆1的正面做植球2，锡膏印刷即采用锡膏印刷机锡膏刮刀的运动将锡膏印在半导体晶圆1的正面，锡膏刮刀的角度为45度，运动速度为27.5㎜/s；然后通过回流焊工艺对锡膏进行熔锡焊接，回流焊峰值温度为213度；
步骤2：通过滚轮压力将尺寸与半导体晶圆1相适应的金属环3贴附在BG-UV膜4上，然后将经步骤1处理的半导体晶圆1翻转，通过滚轮压力使其正面朝下贴装于金属环3的内侧，将植球2全部埋入BG-UV膜4内，半导体晶圆1的正面与BG-UV膜4紧密接触贴合，滚轮压力通过气压控制，气压为：0.45Mpa，滚轮移动速度为15mm/s；
步骤3：采用半导体晶圆1研磨设备对经经步骤2处理后的半导体晶圆1进行研磨操作，使其厚度减小，即将半导体晶圆1的背面减薄，减薄后的厚度为20μm；
步骤4：采用激光切割机对经步骤3处理后的半导体晶圆1的背面进行保护胶5涂敷操作，通过旋涂工艺将保护胶5涂敷于半导体晶圆1的背面，保护胶5为醚类水溶性胶，涂抹厚度为：15μm；
步骤5：采用激光切割机对经步骤4处理后的半导体晶圆1背面的保护胶5进行开槽，激光切割机激光的能量为5W, 脉冲持续时间为：50ns：
步骤6：对应经步骤5处理后的保护胶5的开槽6的位置，采用等离子切割机对半导体晶圆1的背面进行超窄切割道7的切割操作，等离子切割机的工作气体为O2，Ar, SF6, C4F8的混合气体，平台温度控制在65度，工作电压为3000V，气压力8mT，沉积速度为7秒，蚀刻度为7秒，超窄切割道7为上宽下窄的Y形槽，Y形槽的最宽部的宽度小于等于开槽6的宽度，本实施例中Y形槽的上部侧边为圆弧形，如图3所示，Y形槽的最宽部为30μm，最窄部为5μm，实际生产中，使用等离子切割机可以实现不同形状的超窄切割道的切割，在实际切割过程中还可以将超窄切割道切割成V形或U形的形状，以满足客户对产品需求；
步骤7：使用清洗机对经步骤6处理后的半导体晶圆1进行保护胶5清洗操作，清洗机中的清洗液为去离子水；
步骤8：将经步骤7处理后的半导体晶圆1倒至DC-UV膜8上，倒至过程中，再一次将半导体晶圆1翻转，使半导体晶圆1的正面朝上，通过滚轮压力使半导体晶圆1的背面与DC-UV膜8紧密贴合，滚轮压力通过气压控制，气压0.4Mpa，滚轮移动速度为15mm/s。
采用上述超窄切割道切割工艺加工出的半导体晶圆结构，其包括半导体晶圆1，半导体晶圆1的正面设置有锡球，半导体晶圆1的背面切割有超窄切割道，超窄切割道的宽度为13um。
Claims (9)
1.一种等离子切割实现超窄切割道的工艺，其特征在于，其包括以下工艺步骤：
步骤1：采用锡膏印刷与回流焊工艺在半导体晶圆的正面做植球；
步骤2：将尺寸与半导体晶圆相适应的金属环贴附在BG-UV膜上，然后将经步骤1处理的半导体晶圆翻转，使其正面朝下贴装于金属环的内侧，将植球全部埋入BG-UV膜内，半导体晶圆的正面与BG-UV膜紧密接触贴合；
步骤3：采用半导体晶圆研磨设备将经步骤2处理后的半导体晶圆的背面进行研磨；
步骤4：采用激光切割机对经步骤3处理后的半导体晶圆的背面进行保护胶涂敷操作；
步骤5：采用激光切割机对经步骤4处理后的半导体晶圆背面的保护胶进行开槽：
步骤6：对应经步骤5处理后的保护胶的开槽的位置，采用等离子切割机对半导体晶圆的背面进行超窄切割道的切割操作，超窄切割道为上宽下窄结构，超窄切割道的宽度为3μm-30μm；
步骤7：对经步骤6处理后的半导体晶圆进行保护胶清洗操作；
步骤8：将经步骤7处理后的半导体晶圆倒至DC-UV膜上。
2.根据权利要求1所述的一种等离子切割实现超窄切割道的工艺，其特征在于，在步骤1中，锡膏印刷即采用锡膏印刷机锡膏刮刀的运动将锡膏印在半导体晶圆的正面，锡膏刮刀的角度为30度-60度，运动速度为5㎜/s -60㎜/s；然后通过回流焊工艺对锡膏进行熔锡焊接，回流焊峰值温度为213度。
3.根据权利要求2所述的一种等离子切割实现超窄切割道的工艺，其特征在于，在步骤2中，通过滚轮压力使金属环、半导体晶圆与BG-UV膜的贴合，滚轮压力通过气压控制，气压范围为：0.2 Mpa -0.6Mpa，滚轮移动速度为1 mm/s -30mm/s。
4.根据权利要求3所述的一种等离子切割实现超窄切割道的工艺，其特征在于，在步骤4中，通过旋涂工艺将保护胶涂敷于半导体晶圆的背面，保护胶为醚类水溶性胶，保护胶的涂抹厚度为：1μm -30μm。
5.根据权利要求4所述的一种等离子切割实现超窄切割道的工艺，其特征在于，在步骤5中，激光切割机激光的能量为0.1 W -10W, 脉冲持续时间为：10ns-1fs。
6.根据权利要求5所述的一种等离子切割实现超窄切割道的工艺，其特征在于，在步骤6中，等离子切割机的工作气体为O2，Ar, SF6, C4F8的混合气体，平台温度控制在50度-80度，工作电压为2000 V -4000V，气压力6mT-10mT，沉积速度为1秒-15秒，蚀刻度为1秒-15秒，超窄切割道为Y形槽，Y形槽的上部侧边为圆弧形或直边。
7.根据权利要求6所述的一种等离子切割实现超窄切割道的工艺，其特征在于，在步骤7中，采用清洗机清洗半导体晶圆正面的保护胶，清洗机中的清洗液为去离子水。
8.根据权利要求7所述的一种等离子切割实现超窄切割道的工艺，其特征在于，在步骤8中，倒至过程中，再一次将半导体晶圆翻转，使半导体晶圆的正面朝上，通过滚轮压力使半导体晶圆的背面与DC-UV膜紧密贴合，滚轮压力通过气压控制，气压范围为：0.2 Mpa -0.6Mpa，滚轮移动速度为1 mm/s -30mm/s。
9.采用权利要求1所述的工艺切割出超窄切割道的半导体晶圆结构，其包括半导体晶圆，半导体晶圆的正面设置有锡球，其特征在于，半导体晶圆的背面切割有超窄切割道，超窄切割道的宽度为3 um -30um。
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| CN110729186A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-01-24 | 东莞记忆存储科技有限公司 | 一种晶圆切割及分离的加工工艺方法 |
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