JP6140030B2 - Method for dividing wafer laminate for image sensor - Google Patents
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Description
本発明は、CMOSイメージセンサのウエハレベルパッケージがパターン形成されたウエハ積層体を個片化するための分断方法に関する。 The present invention relates to a cutting method for separating a wafer laminate in which a wafer level package of a CMOS image sensor is patterned.
近年、低電力、高機能、高集積化が重要視されるモバイルフォン、デジタルカメラ、光マウス等の各種小型電子機器分野において、CMOSイメージセンサの使用が急増している。 In recent years, the use of CMOS image sensors has been rapidly increasing in various small electronic devices such as mobile phones, digital cameras, and optical mice where low power, high functionality, and high integration are important.
図5は、CMOSイメージセンサのウエハレベルパッケージ(チップサイズの単位製品)W1の構成例を概略的に示す断面図である。ウエハレベルパッケージW1は、(個片化された)ガラスウエハ1と(個片化された)シリコンウエハ2とが樹脂隔壁4を挟んで接合された積層構造を有している。
シリコンウエハ2の上面(接合面側)にはフォトダイオード領域(センシング領域)3が形成され、その周囲を樹脂隔壁4が格子状に取り囲むように配置することで、フォトダイオード領域3が設けられた内側空間が気密状態になるようにしてある。さらに、(フォトダイオード領域3の外側の)シリコンウエハ2の上面には金属パッド5が形成され、この金属パッド5が形成された部分の直下にはシリコンウエハ2を上下に貫通するビア(貫通孔)6が形成されている。ビア6には電気的導電性に優れた導電材7が充填され、ビア6下端にははんだバンプ8が形成されている。このように、ビア6を形成するとともに導電材7を充填して電気的接続を行う構成をTSV(Through Silicon Via)という。
なお、上記したはんだバンプ8の下面に、所定の電気回路がパターニングされたPCB基板など(図示略)が接合される。
FIG. 5 is a sectional view schematically showing a configuration example of a wafer level package (chip size unit product) W1 of the CMOS image sensor. The wafer level package W1 has a laminated structure in which a (separated)
A photodiode region (sensing region) 3 is formed on the upper surface (joint surface side) of the
A PCB substrate or the like (not shown) on which a predetermined electric circuit is patterned is bonded to the lower surface of the
チップサイズの単位製品であるウエハレベルパッケージW1は、図6並びに図7に示すように、母体となる大面積のガラスウエハ1と大面積のシリコンウエハ2とが樹脂隔壁4を介して接合されたウエハ積層体Wの上に、X−Y方向に延びる分断予定ラインLで格子状に区分けされて多数個がパターン形成されており、このウエハ積層体Wが当該分断予定ラインLに沿って分断されることにより、(個片化された)チップサイズのウエハレベルパッケージW1となる。
As shown in FIGS. 6 and 7, the wafer level package W <b> 1 which is a chip-sized unit product is obtained by bonding a large-
ところで、シリコンウエハを分断してウエハレベルパッケージの製品にする加工では、CMOSイメージセンサ用を含め、従来から、特許文献1〜特許文献4に示すようなダイシングソーが用いられている。ダイシングソーは、高速回転する回転ブレードを備え、回転ブレードの冷却と切削時に発生する切削屑を洗浄する切削液を回転ブレードに噴射しながら切削するように構成されている。
By the way, dicing saws as shown in
上記したダイシングソーは、回転ブレードを用いた切削による分断であるため、切削屑が多量に発生し、たとえ切削液で洗浄したとしても、切削液の一部が残留したり、或いは切削時の飛散により切削屑がパッケージ表面に付着することがあって、品質や歩留まりの低下の大きな原因となる。また、切削液の供給や廃液回収のための機構や配管を必要とするため装置が大掛かりとなる。加えて、切削によってガラスウエハを分断するものであるから、切削面に小さなチッピング(欠け)が発生することが多く、きれいな分断面を得ることができない。また、高速回転する回転ブレードの刃先はノコ歯状で形成されているため、刃先の摩耗や破損が生じやすく使用寿命が短い。さらに、回転ブレードの厚みは強度の面からあまり薄くすることができず、小径のものであっても60μm以上の厚みで形成されているので、切削幅がそれだけ必要となって材料の有効利用が制限される要因の一つにもなるなどの問題点があった。 Since the above-mentioned dicing saw is divided by cutting using a rotating blade, a large amount of cutting waste is generated, and even if the cutting fluid is cleaned with cutting fluid, a part of the cutting fluid remains or is scattered during cutting. As a result, cutting scraps may adhere to the package surface, which is a major cause of deterioration in quality and yield. Further, since a mechanism and piping for supplying the cutting fluid and collecting the waste fluid are required, the apparatus becomes large. In addition, since the glass wafer is cut by cutting, small chipping (chips) often occurs on the cut surface, and a clean cut section cannot be obtained. Further, since the blade edge of the rotating blade rotating at high speed is formed in a sawtooth shape, the blade edge is likely to be worn or damaged, and the service life is short. Furthermore, the thickness of the rotating blade cannot be made very thin from the viewpoint of strength, and even if it has a small diameter, it is formed with a thickness of 60 μm or more. There were problems such as being one of the limiting factors.
そこで本発明は、上記した従来課題の解決を図り、ダイシングソーを用いることなく、ドライ方式の簡単な手法で効果的に、かつ、きれいに分断することができるイメージセンサウエハ・パッケージの分断方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a method for dividing an image sensor wafer package that solves the above-described conventional problems and can be divided effectively and cleanly by a simple dry method without using a dicing saw. The purpose is to do.
上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち本発明は、ガラスウエハと、複数のフォトダイオード形成領域が縦横にパターン形成されたシリコンウエハとが、前記各フォトダイオード形成領域を囲むように配置された樹脂層を介して貼り合わされた構造を有するイメージセンサ用のウエハ積層体の分断方法であって、円周稜線に沿って刃先を有するスクライビングホイールを、前記ガラスウエハの上面の分断予定ラインに沿って押圧しながら転動させることによって、厚み方向に浸透するクラックからなるスクライブラインを形成し、次いで、前記シリコンウエハの下面側から前記スクライブラインに沿ってブレイクバーを押圧することにより、前記ウエハ積層体を撓ませてガラスウエハのクラックをさらに浸透させてガラスウエハを分断するとともにシリコンウエハも分断するようにしている。 In order to achieve the above object, the present invention takes the following technical means. That is, the present invention has a structure in which a glass wafer and a silicon wafer in which a plurality of photodiode formation regions are patterned vertically and horizontally are bonded together via a resin layer disposed so as to surround each photodiode formation region. A method for dividing a wafer laminate for an image sensor having a thickness by rolling a scribing wheel having a cutting edge along a circumferential ridge line while pressing along a scheduled cutting line on the upper surface of the glass wafer. Forming a scribe line consisting of cracks penetrating in the direction, and then pressing a break bar along the scribe line from the lower surface side of the silicon wafer to further flex the wafer laminated body to further crack the glass wafer Infiltrate to cut glass wafer and silicon wafer It is way.
本発明によれば、ブレイクバーによる分断時に、ガラスウエハのクラックが厚み方向に浸透して分断されるものであるから、従来のダイシングソーの切削による場合のような切削幅を必要とせず、材料を有効利用することができるとともに、チッピングなどの発生を抑制することができてきれいな切断面で分断することができる。また、切削屑が生じないので、切削屑の付着による品質の劣化や不良品の発生をなくすことができる。
特に本発明では、従来のダイシングソーのような切削液を使用せず、ドライ環境下で分断するものであるから、切削液の供給や廃液回収のための機構や配管を省略でき、かつ、切断後の洗浄や乾燥工程も省略できて装置をコンパクトに構成することができるといった効果がある。
According to the present invention, since the crack of the glass wafer penetrates in the thickness direction and is divided when divided by the break bar, the material does not require a cutting width as in the case of cutting of a conventional dicing saw, Can be effectively used, and the occurrence of chipping and the like can be suppressed, so that it can be cut with a clean cut surface. Moreover, since no cutting waste is generated, it is possible to eliminate the deterioration of quality and the generation of defective products due to the attachment of the cutting waste.
In particular, in the present invention, the cutting fluid such as a conventional dicing saw is not used, and the cutting is performed in a dry environment. Therefore, the mechanism and piping for supplying the cutting fluid and collecting the waste fluid can be omitted, and the cutting is performed. Subsequent washing and drying steps can be omitted, and the apparatus can be configured compactly.
上記分断方法において、前記シリコンウエハの下面には、前記ガラスウエハ上面の前記分断予定ラインの位置の裏となる位置に、切溝を予め形成してからブレイクバーを押圧するようにしてもよい。
これにより、前記ブレイクバーによるガラスウエハ分断時にシリコンウエハも前記溝から容易に、かつ、きれいな分断面で分断することができる。
なお、TSVが形成されるウエハ積層体では、当該TSVのビアを加工する工程の際に前記切溝も形成することで、切溝の加工工程を簡略化することができる。
In the above-described dividing method, a cut groove may be formed in advance on the lower surface of the silicon wafer at a position behind the position of the scheduled cutting line on the upper surface of the glass wafer, and then the break bar may be pressed.
Thereby, the silicon wafer can be easily cut from the groove with a clean cut section when the glass wafer is cut by the break bar.
In the wafer stack in which the TSV is formed, the kerf processing step can be simplified by forming the kerf during the process of processing the via of the TSV.
以下、本発明に係るイメージセンサ用のウエハ積層体の分断方法の詳細を、図面に基づいて説明する。
図1は本発明の分断方法の第一段階である、加工対象となるCMOSイメージセンサ用のウエハ積層体Wの一部断面を示すものである。ウエハ積層体Wの構造は、上述した図5〜図7に示したものと基本的に同じ構造である。
すなわち、母体となる大面積(例えば直径8インチ)のガラスウエハ1と、その下面側に配置されるシリコンウエハ2とが、格子状の樹脂隔壁4を介して接合される。
シリコンウエハ2の上面(接合面側)にはフォトダイオード形成領域(センシング領域)3が設けられている。フォトダイオード形成領域3にはフォトダイオードアレイが形成されており、イメージセンサの受光面として機能する。そして、フォトダイオード形成領域3近傍には、金属パッド5が形成され、この金属パッド5が形成された部分の直下にはシリコンウエハ2を上下に貫通するビア(貫通孔)6が形成されている。ビア6には電気的導電性に優れた導電材7が充填され(TSV)、ビア6下端にははんだバンプ8が形成されている。なお、上記したはんだバンプ8の下面に、所定の電気回路がパターニングされたPCB基板など(図示略)が接合される。
このCMOSイメージセンサ用ウエハ積層体Wは、図7に示したようにX−Y方向に延びる格子状の分断予定ラインLに沿って分断されることにより個片化され、チップサイズの単位製品であるウエハレベルパッケージW1が取り出されることになる。
Hereinafter, details of the method for dividing a wafer laminate for an image sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a partial cross section of a wafer laminate W for a CMOS image sensor to be processed, which is the first stage of the cutting method of the present invention. The structure of the wafer stack W is basically the same as that shown in FIGS.
That is, a large-area glass wafer 1 (for example, 8 inches in diameter) serving as a base and a
A photodiode formation region (sensing region) 3 is provided on the upper surface (bonding surface side) of the
As shown in FIG. 7, the CMOS image sensor wafer laminated body W is divided into pieces by being cut along a grid-like cutting planned line L extending in the XY direction, and is a chip-sized unit product. A certain wafer level package W1 is taken out.
次に分断加工手順について説明する。ウエハ積層体Wを分断予定ラインLに沿って分断する際に、最初に、図4に示すようなスクライビングホイール10を用いてガラスウエハ1の表面にクラック(厚み方向に浸透する亀裂)からなるスクライブラインを加工する。
スクライビングホイール10は、超硬合金や焼結ダイヤモンドなどの工具特性に優れた材料で形成されており、円周稜線(外周面)に刃先10aが形成されている。具体的には直径が1〜6mm、好ましくは1.5〜4mmで刃先角度が85〜150度、好ましくは105〜140度のものを使用するのが好ましいが、加工されるガラスウエハ1の厚みや種類に応じて適宜選択される。
このスクライビングホイール10は、ホルダ11に回転可能に支持され、昇降機構12を介してスクライブヘッド(図示略)に保持される。スクライブヘッドは、ウエハ積層体Wを水平に載置する台板(図示略)の上方で分断予定ラインLの方向に沿って移動できるように形成されている。
そして図1に示すように、スクライビングホイール10を、ガラスウエハ1の表面で分断予定ラインに沿って押圧しながら転動させることにより、ガラスウエハ1にクラックからなるスクライブラインSを形成する。このスクライブラインSは、ガラスウエハ1の厚みの半分程度まで浸透するクラックとして形成されるようにするのが好ましい。なお、スクライブラインSはウエハレベルパッケージW1の樹脂隔壁4の外側に形成される。
Next, a parting procedure will be described. When the wafer stack W is cut along the line L to be cut, first, a scribe consisting of cracks (cracks penetrating in the thickness direction) on the surface of the
The
The scribing
As shown in FIG. 1, a scribe line S composed of cracks is formed on the
次いで、図2に示す第二段階で基板(ウエハ積層体W)を反転し、ガラスウエハ1の外側面(接合面側とは反対面)で、スクライブラインSを挟むようにその両脇に沿って延びる左右一対の受台13、13を配置し、シリコンウエハ2の外面側(接合面とは反対面)からスクライブラインSに向けて長尺のブレイクバー14を押しつける。この場合、スクライブラインSに相対するシリコンウエハ2の外側面(接合面とは反対面)にも分断予定ラインLに沿って予め溝15を加工しておくのがよい。この溝15は、例えばウエハ積層体Wのシリコンウエハ2に対し、ビア6をRIEなどの溝加工技術で加工するときに、同じ加工技術を利用して同時に形成するようにすれば、効率的に加工することができる。
Next, the substrate (wafer stack W) is reversed in the second stage shown in FIG. 2, and along the both sides so that the scribe line S is sandwiched between the outer surface of the glass wafer 1 (the surface opposite to the bonding surface). A pair of left and right receiving
このブレイクバー14の押圧により、ガラスウエハ1並びにシリコンウエハ2が押圧方向とは反対側に撓んで、ガラスウエハ1のスクライブラインS、すなわち、クラックが厚み全域に浸透してガラスウエハ1が分断されるとともに、シリコンウエハ2も溝15に沿って分断され、これにより個片化されたウエハレベルパッケージW1が分断予定ラインLに沿って完全分断される。
この分断において、ガラスウエハ1は、スクライブラインSをなすクラックが厚み方向に浸透して分断されるものであるから、従来のダイシングソーの切削による場合のようなチッピングなどの発生を抑制することができ、きれいな切断面で分断することができる。また、シリコンウエハ2にも、予め、分断予定ラインLに沿って溝15が設けてあるので、シリコンウエハ2についても溝15に沿ってきれいな分断面で分断することができる。
なお、シリコンウエハ2は、多くの場合(研削によって)その厚みが25μm〜100μmと非常に薄くなっているので、上記したような溝15を設けなくても、ブレイクバー14の押しつけによる撓みによってガラスウエハ1の分断と同時に容易に分断が可能である。したがって、溝15を加工する工程を省略することもできる。
By the pressing of the
In this division, the
Since the thickness of the
上記したように、ブレイクバー14によるブレイク加工時に、ガラスウエハ1のスクライブラインSのクラックが厚み方向に浸透して分断されるものであるから、従来のダイシングソーによる切削加工の場合のような切削幅を必要とせず、材料を有効利用することができる。また、切削屑が生じないので、切削屑の付着による品質の劣化や不良品の発生をなくすことができる。特に本発明では、従来のダイシングソーのような切削液を使用せず、ドライ環境下で分断するものであるから、切削液の供給や廃液回収のための機構や配管を省略でき、装置をコンパクトに構成することができる。
As described above, since the crack of the scribe line S of the
本発明において、ブレイクバー14によるブレイク加工時に、ガラスウエハ1を受ける左右一対の受台13、13に代えて、図3に示すように、カラスウエハ1が撓む程度に凹ませることが可能な厚みを有するクッション材16をガラスウエハ1の面に接して配置するようにしてもよい。
In the present invention, at the time of the break processing by the
以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものではなく、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。 As mentioned above, although the typical Example of this invention was described, this invention is not necessarily specified to said embodiment, The objective is achieved and it corrects and changes suitably within the range which does not deviate from a claim. Is possible.
本発明の分断方法は、ガラスウエハとシリコンウエハを貼り合わせたウエハ積層体の分断に利用できる。 The dividing method of the present invention can be used for dividing a wafer laminate in which a glass wafer and a silicon wafer are bonded together.
L 分断予定ライン
S スクライブライン
W ウエハ積層体
W1 ウエハレベルパッケージ
1 ガラスウエハ
2 シリコンウエハ
10 スクライビングホイール
10a 刃先
14 ブレイクバー
15 溝
L Scheduled line S Scribe line W Wafer stack W1
Claims (3)
円周稜線に沿って刃先を有するスクライビングホイールを、前記ガラスウエハの上面の分断予定ラインに沿って押圧しながら転動させることによって、厚み方向に浸透するクラックからなるスクライブラインを形成し、
次いで、前記シリコンウエハの下面側から前記スクライブラインに沿ってブレイクバーを押圧することにより、前記ウエハ積層体を撓ませてガラスウエハのクラックをさらに浸透させてガラスウエハを分断するとともにシリコンウエハも分断するイメージセンサ用のウエハ積層体の分断方法。 For an image sensor having a structure in which a glass wafer and a silicon wafer in which a plurality of photodiode formation regions are patterned vertically and horizontally are bonded together via a resin layer disposed so as to surround each photodiode formation region. A method for dividing a wafer stack,
A scribe line composed of cracks penetrating in the thickness direction is formed by rolling a scribing wheel having a cutting edge along a circumferential ridge line while pressing along a scheduled cutting line on the upper surface of the glass wafer,
Next, by pressing a break bar along the scribe line from the lower surface side of the silicon wafer, the wafer laminated body is bent to further penetrate the cracks of the glass wafer to divide the glass wafer and also divide the silicon wafer. A method for dividing a wafer laminate for an image sensor.
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