CN110027123B - 石英光刻化晶圆及切割技术 - Google Patents

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Abstract

本发明属于晶圆技术领域，尤其为石英光刻化晶圆及切割技术，包括石英晶圆本体、镂空区、切割对准线、晶片主震区、晶片主震区电极膜、晶片脚位区电极膜和晶片侧边导通电极膜，所述镂空区位于两个石英晶圆相对面的中部，所述切割对准线位于石英晶圆本体的四边，所述晶片主震区位于石英晶圆本体的表面，所述晶片主震区电极膜位于石英晶圆本体的上方，所述晶片脚位区电极膜位于晶片主震区电极膜的下方，所述晶片侧边导通电极膜位于石英晶圆镂空区的侧面；本发明，针对现有以光刻拨断的技术，本发明可避免因预留芯片镂空区与支撑区而造成原有芯片数量的减少，并有效提升30‑50％的芯片数量产出，可大幅增加芯片数量，降低成本损失。

Description

石英光刻化晶圆及切割技术
技术领域
本发明属于晶圆技术领域，具体涉及石英光刻化晶圆及切割技术。
背景技术
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，故称为晶圆；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。
随着半导体高频化趋势发展，典型的石英晶圆研磨加工磨薄制程已无法完全满足客户需求，因而石英晶圆光刻化技术应运而生，但以目前市面上所见芯片设计形貌，皆是以对单一芯片边框周围进行蚀刻镂空后，并且镀上上表面与下表面的电极，再以拨断芯片方式，将芯片一颗颗取下，此方法主要是因为石英晶圆的厚度较薄，在小型化趋势发展下而开发的制程，其优点为芯片边框的精度与镀上电极的精度，都是光刻等级的精密程度，得以确保批量生产的一致性。其缺点为必须预留蚀刻镂空区与芯片支撑区的空间而导致每片石英光刻化晶圆可生产的芯片数量大幅减少约30-50％。
另一种方法就如同半导体晶圆切割方式，将已经完成蚀刻的石英晶体利用切割的方式一颗颗取下，因无侧边电极，会有芯片上、下电极无法导通的问题，进而无法量测，所以必须仰赖后续制程。而且在上电极膜制程中，将蚀刻完毕的石英晶体单一芯片会一颗颗摆放在镀膜治具上，再以上、下两片盖板和左右挡块固定芯片后进行镀膜，考虑到机械对位工序中，石英晶体尺寸一定小于镀膜治具的尺寸而能避免卡料，但同时也产生了滑动(如图3所示)，也因此产生镀电极与石英晶体本身的机械对位的精度无法如同光刻电极的精确。加上芯片主面有立体结构设计(如凹槽型)，在以溅镀方式的镀膜机镀膜时，金属离子是以不同方向打向主面镀电极区，因此也容易有电极面扩晕现象而影响电性，如图3所示。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了石英光刻化晶圆及切割技术，具有可有效提升石英晶圆单位产出，同时可解决光刻化晶圆电性量测问题与电极面尺寸的精准度的特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：石英光刻化晶圆，包括石英晶圆本体、镂空区、切割对准线、晶片主震区、晶片主震区电极膜、晶片脚位区电极膜和晶片侧边导通电极膜，所述镂空区位于两个石英晶圆相对面的中部，所述切割对准线位于石英晶圆本体的四边，所述晶片主震区位于石英晶圆本体的表面，所述晶片主震区电极膜位于石英晶圆本体的上方，所述晶片脚位区电极膜位于晶片主震区电极膜的下方，所述晶片侧边导通电极膜位于石英晶圆本体的右侧面，所述晶片脚位区电极膜与晶片主震区电极膜、晶片侧边导通电极膜相连接。
优选的，石英光刻化晶圆切割技术，所述石英光刻化晶圆切割包括以下几个步骤：
S1、镀膜，首先将晶圆镀上金属薄膜；
S2、曝光显影，接上光阻通过控制遮光物的位置可以得到镂空区的外形；
S3、去除金属，将镂空区的金属去除，晶圆表面金属镀层在芯片和街区上的部分按照电路图形被除去；
S4、穿孔，对镂空区结构进行贯穿打孔并移除光阻；
S5、去除晶片主震区结构的金属，再次上光阻后进行曝光显影，将晶片主震区结构的金属去除；
S6、进行晶片主震区结构的蚀刻；
S7、移除光阻与金属；
S8、重新镀上金属膜；
S9、上光阻后再次进行曝光显影；
S10、将晶圆上无光阻遮蔽的金属进行移除，即完成石英芯片的电极；
S11、将已光刻化的石英晶圆进行切割。
优选的，所述S4蚀刻和S5去除晶片主震区结构的金属的步骤中，主要是透过石英元件能量闭锁原理，将晶片主震区能量利用光刻技术做成特殊结构封锁在主面结构中。
优选的，所述镂空区设置在远离晶片主震区的一侧。
优选的，所述镂空区的蚀刻精度低于所述晶片主震区的蚀刻精度。
优选的，所述S8重新镀上金属膜、S9上光阻后再次进行曝光显影及S10将晶圆上无光阻遮蔽的金属进行移除的步骤中，再镀膜以光刻技术做出电极面与侧边导通电极，然后进行切割。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明，通过晶片主震区和镂空区的设置，在增加晶圆利用率的基础上解决了侧边无电极，芯片正反面无法联通，而不方便测量的技术问题。针对现有以光刻拨断的技术，本发明可避免因预留芯片镂空区与支撑区而造成原有芯片数量的减少，并有效提升30-50％的芯片数量产出，可大幅增加芯片数量，降低成本损失。针对现有以钻石刀或雷射切割的技术，本发明除了可维持晶圆切割后的数量，并可有效解决光刻化晶圆电性量测问题，并提升电极面尺寸的精准度达20-30倍。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明中石英光刻化晶圆结构示意图；
图2为本发明中石英光刻度膜晶片结构示意图；
图3为现有技术的石英晶片镀膜治具示意图。
图中：1、切割对准线；2、晶片主震区；3、晶片主震区电极膜；4、晶片脚位区电极膜；5、晶片侧边导通电极膜；6、镂空区；7、石英晶圆；8单一石英光刻度膜晶片
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
实施例1
请参阅图1-2，本发明提供以下技术方案：石英光刻化晶圆，包括石英晶圆7本体、镂空区6、切割对准线1、晶片主震区2、晶片主震区电极膜3、晶片脚位区电极膜4和晶片侧边导通电极膜5，所述镂空区6位于两个石英晶圆7相对面的中部，所述切割对准线1位于石英晶圆7本体的四边，所述晶片主震区2位于石英晶圆7本体的表面，所述晶片主震区电极膜3位于石英晶圆7本体的上方，所述晶片脚位区电极膜4位于晶片主震区电极膜3的下方，所述晶片侧边导通电极膜5位于石英晶圆7本体的右侧面，所述晶片脚位区电极膜4与晶片主震区电极膜3、晶片侧边导通电极膜5相连接。
优选的，石英光刻化晶圆切割技术，所述石英光刻化晶圆切割包括以下几个步骤：
S1、镀膜，首先将晶圆镀上金属薄膜；
S2、曝光显影，接上光阻通过控制遮光物的位置可以得到镂空区6的外形；
S3、去除金属，将镂空区6的金属去除，晶圆表面金属镀层在芯片和街区上的部分按照电路图形被除去；
S4、穿孔，对镂空区6结构进行贯穿打孔并移除光阻；
S5、去除晶片主震区2结构的金属，再次上光阻后进行曝光显影，将晶片主震区结构的金属去除；
S6、进行晶片主震区2结构的蚀刻；
S7、移除光阻与金属；
S8、重新镀上金属膜；
S9、上光阻后再次进行曝光显影；
S10、将晶圆上无光阻遮蔽的金属进行移除，即完成石英芯片的电极；
S11、将已光刻化的石英晶圆7进行切割，本发明通过晶片主震区2和镂空区6的设置，在增加晶圆利用率的基础上解决了侧边无电极，芯片正反面无法联通，而不方便测量的技术问题。针对现有以光刻拨断的技术，本发明可避免因预留芯片镂空区6与支撑区而造成原有芯片数量的减少，并有效提升30-50％的芯片数量产出，可大幅增加芯片数量，降低成本损失。针对现有以钻石刀或雷射切割的技术，本发明除了可维持晶圆切割后的数量，并可有效解决光刻化晶圆电性量测问题，并提升电极面尺寸的精准度达20-30倍。
具体的，所述S3去除金属和S5去除晶片主震区2结构的金属的步骤中，主要是透过石英元件能量闭锁原理，将晶片主震区2能量利用光刻技术做成特殊结构封锁在主面结构中，起到芯片的振荡作用，并做出脚位区镂空结构，通过做出脚位区镂空结构，解决了侧边无电极，芯片正反面无法联通，而不方便测量的技术问题。
具体的，所述镂空区6设置在远离晶片主震区2的一侧。镂空区6的设置是为了使芯片侧面覆盖电级膜，与芯片的振荡并无关联，与晶片主震区2相隔太近会干扰芯片正常工作，对性能有副作用。
具体的，所述镂空区6的蚀刻精度低于所述晶片主震区2的蚀刻精度，起振荡作用的主要是晶片主震区2，晶片主震区2的蚀刻需要光刻级精度。而镂空区6只要能覆盖上电级膜即可，可以以其他方式进行切割或者蚀刻，降低晶圆的加工成本。
具体的，所述S8重新镀上金属膜、S9上光阻后再次进行曝光显影及S10将晶圆上无光阻遮蔽的金属进行移除的步骤中，再镀膜以光刻技术做出电极面与侧边导通电极，然后进行切割，可有效解决光刻化晶圆电性量测问题。
本发明的工作原理及使用流程：本发明首先将晶圆镀上金属膜，接着上光阻后进行曝光显影，将镂空区6的金属去除，进行镂空区6结构的蚀刻，移除光阻，上光阻后进行曝光显影，将晶片主震区2结构的金属去除，进行晶片主震区2结构的蚀刻，移除光阻与金属，重新镀上金属膜，上光阻后进行曝光显影，将晶圆上的无光阻遮蔽的金属移除，将晶圆上的光阻移除，即完成石英芯片的电极，将已光刻化的石英晶圆7进行切割。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则的内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围的内。

Claims (6)

1.石英光刻化晶圆，包括石英晶圆(7)本体、镂空区(6)、切割对准线(1)、晶片主震区(2)、晶片主震区电极膜(3)、晶片脚位区电极膜(4)和晶片侧边导通电极膜(5)，其特征在于：所述镂空区(6)位于两个石英晶圆(7)相对面的中部，所述切割对准线(1)位于石英晶圆(7)本体的四边，所述晶片主震区(2)位于石英晶圆(7)本体的表面，所述晶片主震区电极膜(3)位于石英晶圆(7)本体的上方，所述晶片脚位区电极膜(4)位于晶片主震区电极膜(3)的下方，所述晶片侧边导通电极膜(5)位于石英晶圆(7)镂空区(6)的侧面，所述晶片脚位区电极膜(4)与晶片主震区电极膜(3)、晶片侧边导通电极膜(5)相连接。
2.石英光刻化晶圆切割技术，其特征在于：所述石英光刻化晶圆切割包括以下几个步骤：
S1、镀膜，首先将晶圆镀上金属薄膜；
S2、曝光显影，接上光阻通过控制遮光物的位置可以得到镂空区(6)的外形；
S3、去除金属，将镂空区(6)的金属去除，晶圆表面金属镀层在芯片和街区上的部分按照电路图形被除去；
S4、穿孔，对镂空区(6)结构进行贯穿打孔，并移除光阻；
S5、去除晶片主震区(2)结构的金属，再次上光阻后进行曝光显影，将晶片主震区(2)的金属去除；
S6、进行晶片主震区(2)结构的蚀刻；
S7、移除光阻与金属；
S8、重新镀上金属膜；
S9、上光阻后再次进行曝光显影；
S10、将晶圆上无光阻遮蔽的金属进行移除，即完成石英芯片的电极；
S11、将已光刻化的石英晶圆(7)进行切割。
3.根据权利要求2所述的石英光刻化晶圆切割技术，其特征在于：所述S3去除金属和S5去除晶片主震区(2)结构的金属的步骤中，主要是透过石英元件能量闭锁原理，将晶片主震区(2)能量利用光刻技术做成特殊结构封锁在主面结构中。
4.根据权利要求2所述的石英光刻化晶圆切割技术，其特征在于：所述镂空区(6)设置在远离晶片主震区(2)的一侧。
5.根据权利要求2所述的石英光刻化晶圆切割技术，其特征在于：所述镂空区(6)的蚀刻精度低于所述晶片主震区(2)的蚀刻精度。
6.根据权利要求2所述的石英光刻化晶圆切割技术，其特征在于：所述S8重新镀上金属膜、S9上光阻后再次进行曝光显影及S10将晶圆上无光阻遮蔽的金属进行移除的步骤中，再镀膜以光刻技术做出电极面与侧边导通电极，然后进行切割。
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