CN111128879A - 晶圆及其切割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种晶圆的切割方法，所述晶圆的切割方法包括以下步骤：对晶圆片的第一表面进行研磨，以将所述晶圆片的厚度减薄至目标厚度，所述晶圆片包括相对设置的第一表面以及第二表面，所述第二表面设有电路，所述第一表面在研磨过程中采用超纯水进行清洗；对减薄后的所述晶圆片的第一表面进行激光隐形切割。本发明还提供一种晶圆。本发明提高了由切割晶圆制成的基板电路的良率。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆加工技术领域，特别涉及一种晶圆及其切割方法。
背景技术
随着半导体产业的发展，晶圆单位面积内产出的芯片颗粒越多，就能够产生更多的获益，可通过减少切割道宽度来降低切割道所占用面积，增加芯片颗粒数量。
示例性技术中，采用激光隐形切割工艺对晶圆进行切割。激光隐形切割工艺指的是将一定波长激光束通过聚焦穿透晶圆的硅层，并在硅材料内部聚焦产生高温消融形成改质层，改质层形成的同时会产生垂直裂纹，通过多次扫描完成隐形切割，再研磨减薄扩片完成晶圆的加工得到已切割晶圆。但是用激光隐形切割工艺先切割晶圆，再对切割后的晶圆进行研磨，使得研磨后芯片颗粒之间的间隙有硅粉存在，对于传感器芯片是一个非常大的隐患，硅粉脱落后会影响传感器的功能和可靠性，使得已切割晶圆在做芯片迈入基板时会导致基板污染或基板电路与芯片连接不良，导致基板电路的良率较低。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种晶圆及其切割方法，旨在解决基板电路的良率的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种晶圆的切割方法，所述晶圆的切割方法包括以下步骤：
对晶圆片的第一表面进行研磨，以将所述晶圆片的厚度减薄至目标厚度，所述晶圆片包括相对设置的第一表面以及第二表面，所述第二表面设有电路，所述第一表面在研磨过程中采用超纯水进行清洗；
对减薄后的所述晶圆片的第一表面进行激光隐形切割。
在一实施例中，所述对晶圆片的第一表面进行研磨的步骤包括：
在晶圆片的第二表面覆盖粘接第一保护膜；
采用减薄设备对所述第一表面进行研磨。
在一实施例中，所述对减薄后的所述晶圆片的第一表面进行激光隐形切割的步骤包括：
固定减薄后的所述晶圆片；
对固定后的所述晶圆片的第一表面进行激光隐形切割。
在一实施例中，所述固定减薄后的所述晶圆片，对固定后的所述晶圆片的第一表面进行激光隐形切割的步骤包括：
将减薄后的所述晶圆片放置于钢环内，并在所述第一表面粘接第二保护膜，所述第二保护膜粘接所述钢环；
去除所述第二表面上的第一保护膜，并在所述第二表面粘接第三保护膜，所述第三保护膜粘接所述钢环；
激光隐形切割
去除所述第一表面上的第二保护膜，并在所述晶圆片的第一表面进行激切割。
在一实施例中，所述在所述晶圆片的第一表面进行激切割的步骤之后，还包括：
在所述第一表面粘接第四保护膜，所述第四保护膜粘接所述钢环；
去除所述第二表面上的第三保护膜，并对激光隐形切割后的所述晶圆片进行扩片。
在一实施例中，扩片后的所述晶圆片中各个芯片颗粒之间的间隙为20μm～80μm，激光隐形切割后的晶圆片形成多个芯片颗粒。
为实现上述目的，本发明还提供一种晶圆，所述晶圆由权利要求1-6任一项所述晶圆的切割方法制备得到。
在一实施例中，所述晶圆中各个芯片颗粒之间的间隙为20μm～80μm。
本发明实施例提供的技术方案，晶圆片在进行切割时，先对晶圆片的进行研磨，再对研磨后的晶圆片进行激光隐形切割，避免激光隐形切割形成的改质层的硅在研磨工序下脱落至芯片颗粒之间的间隙中，从而避免对晶圆制成的基板电路造成污染，提高了由切割晶圆制成的基板电路的良率。
附图说明
图1为本发明晶圆的切割方法的第一实施例的流程示意图；
图2为本发明晶圆的切割方法的第二实施例的流程示意图；
图3为本发明晶圆的切割方法的第三实施例的流程示意图；。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参阅附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种晶圆的切割方法。
参照图1，图1为本发明晶圆的切割方法的第一实施例，所述晶圆的切割方法包括以下步骤：
步骤S10，对晶圆片的第一表面进行研磨，以将所述晶圆片的厚度减薄至目标厚度，所述晶圆片包括相对设置的第一表面以及第二表面，所述第二表面设有电路，所述第一表面在研磨过程中采用超纯水进行清洗；
在本实施例中，晶圆指的是硅导体集成电路制作所用的硅晶片，且晶圆的形状为圆形。
晶圆的材质为高纯度的多晶硅，其纯度高达99.999999999％。在本实施例中，晶圆片指的是晶圆片一面制备有电路元件结构的半成品晶圆。将设有电路元件结构的晶圆片的一面定义为正面，该正面即为第二表面，与第二表面相对设置的第一表面即为晶圆片的背面。
在制备集成电路时，对作为制备材料的晶圆的尺寸精度、几何精度、表面洁净度以及表面微晶结构具有很高的要求，因此在制备集成电路时，需采用较厚的晶圆片在工艺过程中传递、流片。而在集成电路封装前，需要将晶圆背面多余的基体材料除去一定的厚度，以减小集成电路的尺寸。对晶圆片去除一定厚度的工艺定义为减薄工艺。
在本实施例中，可以采用减薄设备对晶圆片的第一表面进行减薄，从而使得晶圆片的厚度到达目标厚度，减薄可以是对第一表面进行研磨。目标厚度根据集成电路的尺寸确定。减薄设备在对晶圆片进行减薄时，会产生硅粉，硅粉通过超纯水进行清洗去除。
步骤S20，对减薄后的所述晶圆片的第一表面进行激光隐形切割。
在对第一表面进行减薄后，再采用激光隐形切割对第一表面进行切割，从而使得晶圆片上形成多个芯片颗粒。激光隐形切割指的是将一定的波长激光束通过聚焦穿透晶圆的硅层，故而在对第一表面进行激光隐形切割时，需要控制激光束穿透晶圆的硅层的厚度，避免激光束穿透晶圆片，对晶圆片的第二表面的造成损害，激光束穿透晶圆片的厚度小于晶圆片的厚度。激光束会对硅材料内部聚焦产生高温从而对硅进行消融形成改质层，改质层形成的同时会产生垂直裂纹，通过对同一地方进行反复的激光扫描，即可完成对晶圆片的隐形切割。由于激光隐形切割会形成改质层，改质层的硅与未被消融的硅之间的作用力变小，若在较大的外力作用下，改质层的硅很容易脱离。而改质层是芯片颗粒的侧面，因此，改质层的硅会脱落至芯片颗粒之间的间隙内。
晶圆片在进行减薄时，会受到较大的研磨作用力。而由于晶圆片的减薄是在激光隐形切割之前，因此，激光隐形切割形成的改质层的硅不会受到减薄过程的作用力而脱落至芯片颗粒之间。此外，超纯水也会使得改质层的硅脱离。可以理解的是，在本实施例中，晶圆片在进行切割时，先对晶圆片的进行研磨，再对研磨后的晶圆片进行激光隐形切割，避免激光隐形切割形成的改质层的硅在研磨工序下脱落至芯片颗粒之间的间隙中，且避免研磨工序的超纯水导致改质层的硅脱落，从而避免对由切割晶圆制成的基板电路造成污染，提高了由切割晶圆制成的基板电路的良率。
参照图2，图2为本发明晶圆的切割方法的第二实施例，基于第一实施例，所述步骤S10包括：
步骤S11，在晶圆片的第二表面覆盖第一保护膜；
步骤S12，采用减薄设备对所述第一表面进行研磨，以将所述晶圆片的厚度减薄至目标厚度，所述晶圆片包括相对设置的第一表面以及第二表面，所述第二表面设有电路，所述第一表面在研磨过程中采用超纯水进行清洗。
在本实施例中，在对第一表面进行研磨时，第二表面不可避免与其他物体进行抵接，以便于对第一表面在研磨作用力下进行研磨，研磨过程中，会使得晶圆片移动，从而会使得第二表面与抵接面进行摩擦。而第二表面上设有电路元器件，因此，在研磨过程中，需要对第二表面的电路元器件进行保护。
对此，在晶圆片的第二表面上粘接第一保护膜，且第一保护膜覆盖第二表面，再采用减薄设备对第一表面进行研磨。在研磨过程，第一保护膜替代第二表面与抵接面进行摩擦，从而起到保护第二表面的电路元器件的作用。
在本实施例提供的技术方案中，在对晶圆片进行减薄时，先对晶圆片的第二表面上覆盖第一保护膜，再采用减薄设备对第一表面进行研磨，从而通过第一保护膜保护第二表面上的电路元器件不会因研磨作用力受到损害。
参照图3，图3为本发明晶圆的切割方法的第三实施例，基于第二实施例，所述步骤S12的步骤之后，所述步骤S20包括：
步骤S21，固定减薄后的所述晶圆片；
在本实施例中，在对第一表面进行激光隐形切割时，由于对切割后晶圆片上形成的芯片颗粒之间的间隙具有尺寸要求，而间隙的宽度的单位为微米。因此，晶圆片的细微的移动，都会影响芯片颗粒之间的间隙的尺寸。
对此，在晶圆片进行减薄后，需要对减薄后的晶圆片进行固定，以便于进行激光隐形切割。例如，将减薄后的晶圆片放置于钢环内，钢环的内径略大于晶圆片的半径，使得钢环的内壁与晶圆片的侧壁之间的间隙较小。再对第一表面上粘贴第二保护膜，且第二保护膜粘接钢环，也即第二保护膜粘接第一表面以及钢环，第二保护膜覆盖第一表面以及钢环。当然，在本实施例中，还可以采用其他的方式对晶圆片进行固定，并不限于采用钢环固定晶圆片的方式。
步骤S22，对固定后的所述晶圆片的第一表面进行激光隐形切割。
在固定晶圆片后，即可对第一表面进行激光隐形切割。具体的，在晶圆片固定于钢环内，也即第一表面以及钢环上粘接第二保护膜后，将第二表面上的第一保护膜去除，再在第一表面上粘接第三保护膜，且第三保护膜粘接钢环。然后，去除第一表面上的第二保护膜，使得第三保护膜将晶圆片将晶圆片固定于钢环内。最后，对固定的晶圆片的第一表面进行激光隐形切割。
需要说明的，在本实施例，在进行晶圆片的固定以及激光隐形切割时，可先去除第二表面上的第一保护膜，再将晶圆片放置于钢环内，从而在第二表面上粘接保护膜，且该保护膜粘接钢环。最后对第一表面进行激光隐形切割。相对于上述先在第一表面以及钢环上粘接第二保护膜、去除第二表面的第一保护膜、在第一表面以及钢环上粘接第三保护膜、去除第一表面的第二保护膜以及最后对第一表面进行激光隐形切割这五个流程而言，此方式只有三个流程，也即先去除第一表面的第一保护膜、在第一表面和钢环上粘接保护膜以及对第二表面进行激光隐形切割，节省了制备流程。
而晶圆片的厚度较薄，而第一工艺(将上述含有五个步骤的工艺定义为第一工艺)中由于是先通过第一表面粘接第二保护膜，使得第二表面的保护膜因为固定的原因容易被去除；而第二工艺(将上述含有三个步骤的工艺定义为第二工艺)中由于晶圆片并未先固定，因此在去除第二表面的第一保护膜时，由于晶圆片较薄，去除第一保护膜的难度较大，导致去除时间较长。整体而言，第一工艺所对应的时长小于第二工艺对应的时长，第一工艺的时间成本较低。而第二工艺由于步骤较少，可以节省保护膜，第二工艺的材料成本较低。
第一工艺以及第二工艺的选择可以根据实际情况进行选择。例如，需要短时间制备大量的基板电路，可采用第一工艺；若时间充足，则可采用第二工艺减少基板电路的生产成本。
进一步的，在完成对晶圆片的激光隐形切割后，需要对晶圆片进行扩片。具体的，在对第一表面进行激光隐形切割后，在第一表面上粘接第四保护膜，且第四保护粘接钢环，在去除第二表面以及钢环上的第三保护膜，再对晶圆片进行扩片。扩片的作用是使得芯片颗粒之间的间隙的宽度为设定的宽度，在进行扩片后，晶圆上的芯片颗粒之间的间隙为20μm～80μm。
在本实施例提供的技术方案中，在晶圆片进行减薄后，固定减薄后的晶圆片，再对固定后的晶圆片的第一表面进行激光隐形切割，避免晶圆片在激光隐形切割过程移动导致切割后形成芯片颗粒之间的间隙不符合要求。
本发明还提供一种晶圆，该晶圆为研磨以及切割后的加工晶圆，晶圆中各个芯片颗粒之间的间隙为20μm～80μm，且该晶圆有上述实施例所述的晶圆的切割方法制备得到。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种晶圆的切割方法，其特征在于，所述晶圆的切割方法包括以下步骤：
对晶圆片的第一表面进行研磨，以将所述晶圆片的厚度减薄至目标厚度，所述晶圆片包括相对设置的第一表面以及第二表面，所述第二表面设有电路，所述第一表面在研磨过程中采用超纯水进行清洗；
对减薄后的所述晶圆片的第一表面进行激光隐形切割。
2.如权利要求1所述的晶圆的切割方法，其特征在于，所述对晶圆片的第一表面进行研磨的步骤包括：
在晶圆片的第二表面覆盖粘接第一保护膜；
采用减薄设备对所述第一表面进行研磨。
3.如权利要求2所述的晶圆的切割方法，其特征在于，所述对减薄后的所述晶圆片的第一表面进行激光隐形切割的步骤包括：
固定减薄后的所述晶圆片；
对固定后的所述晶圆片的第一表面进行激光隐形切割。
4.如权利要求3所述的晶圆的切割方法，其特征在于，所述固定减薄后的所述晶圆片，对固定后的所述晶圆片的第一表面进行激光隐形切割的步骤包括：
将减薄后的所述晶圆片放置于钢环内，并在所述第一表面粘接第二保护膜，所述第二保护膜粘接所述钢环；
去除所述第二表面上的第一保护膜，并在所述第二表面粘接第三保护膜，所述第三保护膜粘接所述钢环；
去除所述第一表面上的第二保护膜，并在所述晶圆片的第一表面进行激切割。
5.如权利要求4所述的晶圆的切割方法，其特征在于，所述在所述晶圆片的第一表面进行激切割的步骤之后，还包括：
在所述第一表面粘接第四保护膜，所述第四保护膜粘接所述钢环；
去除所述第二表面上的第三保护膜，并对激光隐形切割后的所述晶圆片进行扩片。
6.如权利要求5所述的晶圆的切割方法，其特征在于，扩片后的所述晶圆片中各个芯片颗粒之间的间隙为20μm～80μm，激光隐形切割后的晶圆片形成多个芯片颗粒。
7.一种晶圆，其特征在于，所述晶圆由权利要求1-6任一项所述晶圆的切割方法制备得到。
8.如权利要求7所述的晶圆，其特征在于，所述晶圆中各个芯片颗粒之间的间隙为20μm～80μm。
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