TW200303046A - Method for dicing wafer stacks to provide access to interior structures - Google Patents

Description

200303046 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 發明領域 本發明概有關於半導體之製造。尤係關於切割晶圓疊 5塊而來提供通向内部結構及/或該等晶圓疊塊的構件之^ 口的系統和方法。 L先前技3 發明背景 有些半導體元件製造技術會使用多個半導體晶圓互相 結合來形成-晶圓疊塊。在該等技術中，例如，構件及/ 或電路(“加工物”)等會被設在一第一晶圓的頂面上，及一 10 15 第-B曰圓的頂面上。該第—晶圓綱會被倒轉並對齊於第二 晶圓’而使該二晶圓上的加卫物互相對準。該等晶圓會= 相頂抵並接合在-起’而使對應的加工物妥當地互相衔接 。舉例而言，料銜接的加工物係可互相電連接及\ = 械式抵接。第1與2圖中乃概略地示出此技術。 、在第1圖中，係示出—弟一晶圓1〇2及-第二晶圓104 的代表部份。該晶圓1〇2係被製成可形成多數 ^ 曰日 粒H)6及晶粒⑽等。同樣地，晶圓⑽亦被製成可提供多 數晶粒’如晶粒11G及晶粒112等。該各晶粒可設有一或多 個構造及/或構件’它們係被製成可抵接另_日日日圓中之一 晶粒的-或多個對應構造及/或構件。例如，構件ιΐ6可抵 接構件m，構件12〇可抵接構件122，構件124可抵接構件 126’及構件128可抵接構件13〇。又在第亦示出㈣ 20 200303046 玖、發明說明 132及134’它們係被設成可供該等晶圓之信號傳輸的導通 或切閉。為了便於使用該等接墊來傳輸信號，通孔136與 138乃被設在晶圓102中。 在第2圖中，晶圓102與1〇4係被示出結合在一起來形 5成一晶圓疊塊20〇。該二晶圓1〇2與1〇4典型係以一習知方 法，例如熱壓、共熔、陽極接合等來結合在一起。如第2 圖所示，當該二晶圓接合在一起時，該二晶圓的加工物通 常會被設於其基材202與204之間。而通孔138會對準接塾 132，且通孔136會對準接墊134。 0 為將晶粒組合物由該晶圓疊塊分開，典型會以各種貫 穿切口來貫切該疊塊。於此所述之“貫穿切口，，係指切割該 晶圓疊塊的一部份，而可在該切割部位來分開該晶圓疊塊 者。一代表性的貫穿切口 Τη乃示於第3圖中。又在第3圖 中亦示出其它不同的切割位置，係可用來形成貫穿切口者 5 。該等位置係被示為TY1、Τχι、Τη等。如上所述，一貫 穿切口係為一貫穿該疊塊材料的切口，其可使該疊塊在切 ——口也置被分開。故，貫穿切口 Τη乃可由一面至另一面來 切穿該疊塊’或亦可僅切入該材料的足夠厚度而使該疊塊 能被分開者，例如可使殘留在切口處的材料斷裂分開。 0 藉著以第3圖所示的方法切割一晶圓疊塊而來分開晶 粒組合物，則將可形成晶粒組合物402、404等（見第4圖）。 第4圖中亦示出一典型的構造用來形成該晶粒組合物的信 號on及/或0ff。具言之，一傳輸媒體（以箭號代表）可被貫設 於通孔中，而使例如電傳訊、光傳訊等能進行於該晶粒組 200303046 坎、發明說明 之—接墊與外部構件之間。但是，由於設計、製造、 及/或組合寺之考量，在一晶圓疊塊及/或晶粒組合 來形成-或多個通孔可能會較不理想。因此，乃須有 改良的系統和方法决 木克服泫s知技術之這些及/或其它的 ^ 缺點。 【發明内容】 發明概要 概要而言，本發明係有關於半導體的製造。因此，本 1 明的實施例乃在提供切割晶圓疊塊的方法。在一較佳實 10 2例中，該方法包括以下步驟：⑴提供—晶圓疊塊其具有 一第—晶圓及—第二晶圓；⑺輯第二晶圓的-部份而曝 露出-部份的第-晶圓；（3)切割該第—晶圓的曝露部份， 而使—第一晶粒組合物至少部份地與該晶圓疊塊分開。 15 —本發明的其它實施例乃在提供晶粒組合物。在一較佳 Λ例中，該晶粒組合物係由上述方法來製成。 本發明的又另-實施例乃在提供晶圓叠塊，其可形成 多數的晶粒組合物。一較佳的晶圓疊塊含有一第一晶圓其 設有-第-構件，及一第二晶圓。該第二晶圓係與第一晶 圓形成疊覆的關係，並接合於第一晶圓。該第二晶圓會形 成—凹陷部。較好是’該第一晶圓的第一構件係被設成鄰 近於第二晶圓。該凹陷部係被設成與該第一構件形成疊覆 的闕係，並使該第二晶圓能在該凹陷部附近來進行部份的 貫切，而不會損及該第一構件。 又在另一實施例尹，該晶圓疊塊乃包含一第一晶圓及 20 200303046 玖、發明說明 5 10 15 -弟二晶圓設成相疊關係並互相接合。該第一晶圓包含一 第-構件，其係被設成相鄰於第二晶圓。較好是，該第一 與第二晶圓乃被製成會形成一間隙，而疊覆在該第—構件 上。該間隙係被設成能使第二晶圓在該間隙附近來形成一 個部份貫穿切口，而不會損及該第一構件。 本發明之其它的系統、方法、特徵及優點等，專業人 士在茶閱以下圖式及詳細說明之後將可輕易瞭解。於本說 明書内容中的所有附加的系統、方法、特徵及優點等，皆 應合括於本發明的範圍内，而被所附申請專利範圍所保護 〇 圖式簡單說明 本考X月將可參閱以下圖式而更佳地瞭解。在各圖式中 的元件並無需相對按比例來“，當要清楚表示本發明的 概念時將會加以誇大示出。x，在各圖式中，相同的標號 係表示對等的構件。 第圖為可用來形成一習知晶圓疊塊的代表性晶圓等 之簡圖； ""圖為不出由第1圖之晶圓所形成之-代表性習知晶 圓疊塊的示意圖； 第3圖為-代表性f知晶圓疊塊切割技術的示意圖； 弟4圖為由第3圖的切割技術所形成之代表性習知晶粒 組合物的示意圖； ^圖為本^明一較佳實施例的晶圓之示意圖； 弟6圖係由第5圖的晶圓所形成之晶圓疊塊的示意圖； 200303046 玖、發明說明 第7圖為第6圖之晶圓疊塊的示意圖乃示出產部份本發 明之切割技術； 第8圖為第7圖之晶圓疊塊的示意圖乃示出該切割技術 的後續部份； 5 第9圖為第8圖之晶圓疊塊的示意圖乃示出該切割技術 所造成的晶粒組合物； 第10圖示出本發明之另一切割技術切割一晶圓疊塊之 一代表部份的示意圖； 第11圖為本發明之又另一切割技術切割_晶圓疊塊之 10 一代表部份的示意圖； 第12圖為一代表性晶圓疊塊的示意圖乃示出本發明之 再另一切割技術； 第13圖示出以本發明之切割技術所製成之一晶粒組合 物的代表部份之示意圖； 15 第14圖示出以本發明之切割技術所製成之一晶粒組合 物的另一代表部份之示意圖； 第15圖示出以本發明之切割技術所製成之一晶粒組合 物的又另一代表部份之示意圖。 C實方方式】 20 較佳實施例之詳細說明 現請蒼閱第5圖，一第一晶圓502及一第二晶圓504的 代表部份乃被示出。該等晶圓係被製成，當在其上完成切 副％序之後’將會形成一或多個晶粒。具言之，該晶圓 5〇2乃包含晶粒506與5〇8，而晶圓504包含晶粒5 10與5 12。 10 200303046 玖、發明說明 第一晶圓的各晶粒係可銜接於第二晶圓之一對應晶粒。具 言之，晶粒5〇8係可銜接晶粒510，且晶粒506可銜接晶粒 512。 在第5圖中’该各晶圓皆含有一或多個構造及/或構件 5 ，而可抵接於另一晶圓之一或多個構造及/或構件。更詳 言之，晶粒506含有構件514及516，晶粒5〇8含有構件518 及520，晶粒510含有構件522、524、526，而晶粒η〕含有 構件528、530、532等。該二構件526及528乃可供信號輸 入及/或輸出該各對應晶粒。 1〇 在第5圖的實施例中，晶圓502會形成一切割帶，即該 晶圓的一部份被用來承納晶圓疊塊之一個部份貫穿切口者 於此所述之邛伤貝穿切名’’係指除去一部份的晶圓疊塊 之材料，而不會使該晶圓疊塊在分割處分開者。最好是， 此等部份貫穿切口要能不損及相鄰的晶圓構件及/或材料 15而來完成。因此，在第5圖中所示的切割帶乃被製成一凹 陷部540。在其它實施例中，該切割帶可被設成一空隙， 而係由該晶圓疊塊之一或多個晶圓的一或多個凹陷部來形 、此i隙的凹部等將會共同形成可供部份貫切的空 間。 除掉部份材料來形成一凹陷部，係可藉一適當的㈣ 料來完成。例如，該凹陷部可藉—切刀、雷射，及/或 侵入性的蝕刻來製成。 如第6圖所示，該晶圓5〇2的各構件係能與晶圓5〇4的 子應構件來銜接及妥當地電傳輸。具言之，當晶圓502倒 20 200303046 玖、發明說明 轉時，將會對準另—晶圓504並與之抵接，即構件52〇會抵 接構件522，518會抵接524，516會抵接530，514會抵接 532等。如此接合之後，晶圓5〇2和5〇4將會形成一晶圓疊 塊600，而該二晶圓的構件等將會至少部份地被設在晶圓 5 502之基塊503(即未設有構件部份）與晶圓5〇4的基塊5〇5之 間。又請注意該凹陷部540係被設成與構件526和528形成 大致疊覆的關係。 在第6圖中，該凹陷部54〇係至少有部份由表面6〇2來 形成。當晶圓502與504妥當接合之後，該表面6〇2最好係 10適當地與構件526及528相隔分開，俾可容該表面6〇2處之 至〆部伤的晶圓502材料能被去除。具言之，至少一部 伤的β亥材步斗會被例如以一切割程序來除才卓。所要除掉的材 料，在此係被稱為“橋，，，例如橋6〇4。 在第6圖所不的實施例中，該橋604主要係被設在基塊 15 503中。於其它實施例中，一或多個材料層、構件、及，或 忒各層及/或構件的一些部份亦可包含在該橋中。 本發明之一較佳的切割程序或方法乃依序示於第7〜9 圖中。在第7圖中，切割位置ΡΥ1及ΡΥ2乃被示出。該等位 Ρ代表橋604會由晶圓5〇2的材料中被切除的區域。沿著 20 ΡΥ1與ΡΥ2位置來除掉材料係可藉適當的切割程序來完成 例如4等位置可被以一切刀、雷射、及/或侵入性蝕 刻來切斷’俾除去足夠的材料而使該橋由晶圓疊塊分開。 應可瞭解該凹陷部54〇乃可便於該橋6〇4之材料及/或 相郝之曰曰圓502材料的切除，並能使其不致損及底下的材 12 200303046 玖、發明說明 料及/或構件而來完成材料的切除。舉例而言，該凹陷部 的表面602乃可與構件526及528充分地隔開，以容一切刀（ 未示出）貫穿該橋之材料而切入至一深度，俾使該橋能與 周邊的材料分開。此切割將可被完成同時亦能在切刀與構 5 件如526和528等之間提供一充分的間距，而不會損及該等 構件。 在妥當地切割之後，該橋604最好被移除。然後，如 第8圖所示，一貫穿切口可被形成於切割位置τγι處。貫 穿切口 TY1會使晶粒組合物902與904互相分開（見第9圖）。 10如此一來’該晶圓疊塊的構件，例如526與528等，將可被 進入而便於该等晶粒組合物之信號傳輸的導通和關閉。代 表性的傳輸媒體係以箭號來示意地示出。請注意該等構件 526與528的結構在部份切割之後，相較於例如使用通孔結 構的晶粒組合物，將能提供更多的設計調變性，以及通向 15 §亥等構件之更大的入口。 如第10圖所示，多數的晶粒組合物亦可被形成於一晶 圓豐塊1000上’例如晶粒組合物；| 004、1006、1〇〇8、1〇1〇 、1012及1014等。在第10圖中，部份貫穿切口 PY1及PY2 等乃可用來除掉與該等晶粒組合物共設之橋丨〇〇2。最好是 20 ，該橋1002係在完成貫穿切口 TY1之前先被除去。除去該 橋1002將會曝現出該等晶粒組合物的構件，例如分別為晶 粒組合物1004和1〇〇6的構件1〇16與1〇18等，並會曝露出貫 切位置τγι。該貫穿切口TY1會將該等晶粒組合物的第一 直排1020與第二直排1022分開。貫穿切口 TX1與TX2亦設 13 200303046 玖、發明說明 於該等多數晶粒組合物中。具言之，貫穿切口 TX1會將晶 粒組合物1008與1012分開，並將晶粒組合物1010與1014分 開；而貫穿切名TX2會將晶粒組合物1〇〇4與1008分開，及 將晶粒組合物1006與1〇1〇分開。 5 顯然地’本發明的切割方法亦可應用於各種不同的晶 粒結構。例如，一代表性的晶圓疊塊1100(第11圖）乃包含 一晶粒組合物1102。該晶粒組合物1102設有許多的構件， 例如接墊 1104、1106、11〇8、1110、1112、1114、1110、 1118等。該等構件係被設在該晶粒組合物的相反兩側上， 10並可藉切割而被曝露。為將該晶粒組合物11〇2由該晶圓疊 塊分開，部份貫穿切口 ΡΥ1&ΡΥ2可被用來除掉設在ργι與 PY2附近之一第一橋（未示出），而部份貫穿切口 PY3及PY4 可被用來除掉設在ΡΥ3與ργ4附近之一第二橋（未示出）。嗣 貫穿切口ΤΥ1與ΤΥ2可被用來分開該晶粒組合物之一直排 15 1120其中即含有该晶粒組合物11 〇 2。然後，貫穿切口 ΤΧ1及ΤΧ2可被用來將該晶粒組合物11〇2與該同排的其它 晶粒组合物分開。應請注意該各部份貫穿切口及貫穿切口 等亦能以不同於上述的順序來造成，而將該晶粒組合物由 該晶圓疊塊分開。 2〇 纟第12圖中，另-可行的切割方法乃被示意地示出。 第12圖中的方法係可適用於，在有構件等要被曝露於晶粒 組合物的周邊之情況下，來將一晶粒組合物由一晶圓疊塊 中分開。具言之，第12圖示出一晶圓疊塊12〇〇其含有一晶 粒組合物1202。該晶粒組合物12〇2設有許多接墊，例如 14 200303046 玖、發明說明 1204〜1238等，環設在該晶粒組合物1202的周邊。為將該 晶粒組合物1202由晶圓豐塊1200分開，多個部份貫穿切口 PY1至PY4及PX1至PX4等將會被造成，而來除掉各材料橋 (未示出），它們係至少會部份地阻斷進入該等接墊的通路 5 者。在如此切除之後，貫穿切口 TY1、TY2、TX1、TX2等 將會被形成。如前所述，於此所述之各個部份貫穿切口和 貫穿切口等，或任何於其它各例中所述者，亦得以不同於 上述的順序來造成’而將一晶粒組合物由一晶圓疊塊分開 〇 10 本發明之切割技術亦可被應用於一包含二個以上之晶 圓的晶粒組合物。例如，一晶粒組合物1 3 〇 〇係包括三個晶 圓，如晶圓1302、1304、1306等，而示於第13圖中。在該 晶粒組合物1300中，有一構件1308係可藉部份地貫切晶圓 1302(PY1)而來曝現。嗣一貫穿切口 τγΐ會貫切晶圓1304及 15 1306，來將該晶粒組合物與併設的晶圓疊塊之其它材料分 開。 在第14圖中乃示出一多晶圓之晶粒組合物14〇〇。惟在 此實施例中，構件14〇2係設在最底層的晶圓1404上。故， 為了曝現該構件1402，有一個部份貫穿切口 ΤΥ1會貫穿晶 20圓1406與1408而來形成。嗣一貫穿切口 ΤΥ1會貫切晶圓 1404 ’來將該晶粒組合物1400與併設的晶圓疊塊之其它材 料分開。 在第15圖中亦示出一多晶圓之晶粒組合物1500。在本 實施例中’ 一構件1502係設在一晶圓1504上，又另一構件 15 200303046 玖、發明說明 1506設在另一晶圓1508上。為了曝現該構件1502，有一個 部份貫穿切口PY1會貫穿晶圓1510的材料而來形成。此則 又能使另一個部份貫穿切口 PY2貫穿晶圓15〇4的材料而來 形成。該第一與第二個部份貫穿切口的結合，乃可容許一 貝牙切口 ΤΥ1來分開該晶粒組合物。各種其它不同的結構 亦可被使用。 以上描述係被提供來作說明之用。惟並非欲將本發明 統括或限制於所揭之細節形式中。依循上述内容乃可衍生 -許多修正變化。但以上所述之實施例係被選擇並描述來提 10供本發明之原理及其實際應用的最佳說明，俾使專業人士 能在各種實施例中來利用本發明，且使各種修正變化能適 合於特殊的用途。 15 20 舉例而言，於上述任何代表例中所述的各種部份貫穿 切口與貫穿切口等，係能以不同於所述的次序來形成而將 :晶粒組合物由-晶圓疊塊分開。此外，各種不同的晶圓 疊塊、晶粒組合物、晶粒、構件及小結構物等之組構，將 可由本發明的方法來獲得利益。所有該等修正變化，在公 平合法㈣釋下，乃應含括於所附中請專利範圍所界定之 本發明的範疇内。 【圖式簡單說明】 弟1圖為可用來形成一 之簡圖； 習知晶圓疊塊的代表性晶圓等 第2圖為示出由第1圖之晶 圓疊塊的示意圖； 圓所形成之一 代表性習知晶 16 200303046 玖、發明說明 :3圖為—代表性習知晶圓疊塊切割技術的示意圖； 弟4圖為由第3圖的切割技術所形成之代表性習知晶粒 組合物的示意圖； 第5圖為本發明一較佳實施例的晶圓之示意圖； :6圖係由第5圖的晶圓所形成之晶圓疊塊的示意圖； 第7圖為第6圖之晶圓4塊的示意圖乃示出產部份本發 明之切割技術； 第8圖為第7圖之晶圓疊塊的示意圖乃示出該切割技術 的後續部份； 10 15 弟9圖為第8圖之晶圓疊塊的示意圖乃示出該切割技術 所造成的晶粒組合物； W圖不出本發明之另一切割技術切割一晶圓疊塊之 一代表部份的示意圖； #圖為本發明之又另—切割技術切割—晶圓疊塊之 一代表部份的示意圖； 弟12圖為一代表性晶圓疊塊的示意圖乃示出本發明之 再另一切割技術； 第13圖示出以本發明之切割技術所製成之一晶粒組合 物的代表部份之示意圖； 第14圖示出以本發明之切割技術所製成之一晶粒組合 物的另一代表部份之示意圖； 第1 5圖不出以本發明之切割技術所製成之一晶粒組合 物的又另一代表部份之示意圖。 17 200303046 玖、發明說明 【圖式之主要元件代表符號表】 102、104、502、504…晶圓 106、108、110、112、506、508、510、512·.·晶粒 116 、 118 、 120 、 122 、 124 、 126 、 128 、 130 、 514 、 516 、 518 、 520 、 522 、 524 、 526 、 528 、 530 、 532 、 1308 、 1402 、1502、1506…構件 132、134...接墊 136、138··.通孔 200、600、1000、11〇〇、1200…晶圓疊塊 202、204…基材 402 、 404 、 902 、 904 、 1004 > 1006 、 1008 ' 1010 、 1012 、 1014、1102、1202、1300、1400、1500…晶粒組合物 503、505...基塊 540.. .凹陷部 602.. .表面 604、1002…橋 1020···第一直排 1022.. .第二直排 1104、1106、1108、1110、1112、1114、1116、1118、 1204 〜1238...接墊 1120·..直排 1302、1304、1306、1404、1406、1408、1504、1508、 1510.. .晶圓 18

Claims (1)

1. 200303046 拾、申請專利範匱 1 · 一種用來製造晶粒組合物的方法，包含以下步驟： 提供·^可形成多數晶粒組合物的晶圓豐塊^ έ亥晶 圓疊塊具有一第一晶圓與一第二晶圓，該多數晶粒組 合物之一第一晶粒組合物係由該第一晶圓的至少一部 5 份及第二晶圓的至少一部份所組成； 藉著除去該第二晶圓的一部份，而來曝露一部份 的第一晶圓；及 切割第一晶圓的曝露部份，而使第一晶粒組合物 至少部份地與該晶圓疊塊分開。 10 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一晶圓包含一 第一構件，該第一構件係被設成相鄰於第二晶圓，並 能與該晶圓疊塊外部之一構件形成電導通。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該晶圓疊塊更包含 一第三晶圓，而該第二晶圓係至少部份地設在該第一 15 晶圓與第三晶圓之間；且 其中曝露一部份第一晶圓的步驟乃包括如下步驟： 藉著除去一部份的第三晶圓及一部份的第二晶圓 而來曝露一部份的第一晶圓。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中曝露一部份第一晶 20 圓的步驟乃包括以下步驟： 切割弟一晶圓以使一部份的弟 >一晶圓能由該晶圓 疊塊釋離；及 由該晶圓疊塊除掉第二晶圓的該部份。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中切割第一晶圓之曝 19 200303046 拾、申請專利範圍 露部份的步驟乃包括如下步驟： 形成一晶圓疊塊的言空 5丨立 貝牙切口而使第一晶粒組人私 ^ °卩份地與該晶圓疊塊分開。 。^ 6·如申請專利範圍第2項之 法其中該第二晶圓會形 一凹陷部，該凹陷部係#晶學+… 化成 一 豐覆在第一構件上方，if、士 -成能在該凹陷部附近來部份貫 ，破 形成該部份«切口時不會損及第-構件=而在 其中曝露一部份第一曰PI AA Η 弟日日®的步驟乃包括如下步駟· ίο 15 在該凹陷部附近形成—第二晶圓之部份貫穿切. ’而使第-構件不會目該部份貫穿切口而受損。 7·如申請專利範圍第3項之方法，其中曝露一部份第曰 圓的步驟乃包括以下步驟： 曰曰 藉者除去一部份的筮二曰冋 〕弟二日日g來曝露一部份 晶圓；及 乐一 藉著除去—部份的第二晶圓㈣露—部 晶圓。 系— 8. 一種晶粒組合物，係由申請專利範圍第1項之方法所 成者。 製 9·種可形成多數晶粒組合物的晶圓疊塊，包含·· 一第一晶圓含有一第一構件；及 一第一晶圓與第一晶圓形成疊設關係，並被接八 於第一晶圓，而該第一構件係被設成相鄰於第二晶圓’·〇 在该第一晶圓與第二晶圓之間會形成一空隙，上 空隙係與第一構件形成疊覆關係，並能在該空隙附近 20 200303046 拾、申請專利範匱 來部份貝切弟^一晶圓’而在形成s亥部份貫穿切口時不 會損及第一構件； 其中該多數晶粒組合物之一第一晶粒組合物係由 至少一部份的第一晶圓和至少一部份的第二晶圓所組 5 成者。 10.如申請專利範圍第9項之晶圓疊塊，其中該空隙係至少 部份地由該第二晶圓之一凹陷部所形成。 21