TW201322322A - 晶片之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種製造不會因分割預定線上之積層物阻礙貼合晶圓之分割之附蓋晶片之晶片之製造方法。一種晶片之製造方法，該晶片係由表面具備元件之元件晶片、與配設於該元件晶面之表面之蓋板所構成者，其特徵在於具有下述步驟：元件晶圓準備步驟，係準備於以形成於表面且交錯之複數分割預定線所區劃之各區域分別形成元件之元件晶圓；積層物除去步驟，係沿著該元件晶圓之該分割預定線照射雷射光束而除去積層於該分割預定線上之積層物；貼合晶圓形成步驟，係在實施該積層物除去步驟後，使接著構件介於至少圍繞該元件晶圓之該各元件之區域，且於該元件晶圓之表面貼著蓋晶圓，形成貼合晶圓；及分割步驟，係沿著該分割預定線分割該貼合晶圓而形成於元件晶片之表面配設有蓋板之晶片。

Description

晶片之製造方法 發明領域
本發明係有關於一種製造於元件晶片之表面配設有蓋板之晶片之晶片之製造方法。
發明背景
形成於半導體晶圓之表面之MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)元件或COMS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)影像感測元件等之元件係金屬配線積層於何層皆傳達信號，各金屬配線間主要是藉由SiO2形成之層間絕緣膜而絕緣。
近年來，隨著構造之微細化，配線間距離變近，接近之配線間的電容變大。因此而產生信號的延遲，且消耗電力增加等之問題也顯著地增加。
為了降低各層間之寄生電容，形成元件(電路)時使各層間絕緣之層間絕緣膜以往主要是採用SiO2絕緣膜，但最近也漸漸採用介電率比SiO2絕緣膜還低之低介電率絕緣膜(Low-k膜)。
層間絕緣膜採用Low-k膜在形成有MEMS元件之晶圓或形成有CMOS影像感測元件之晶圓也成為一般。
有時候MEMS元件晶圓或CMOS元件晶圓藉由切削裝置或雷射加工裝置分割成各個元件晶片，並且於元件晶片之表面配設有用以保護元件之蓋體而利用。以往係在分割成元件晶片後，於晶片上配設蓋體而作為附蓋晶片。
先行技術文獻 專利文獻
【專利文獻1】日本特開2003-320466號公報
發明概要
如以往分割成各個元件晶片後，於晶片之表面上配設蓋體而製造附蓋晶片者，具有較費工且生產性極差的問題。因此，考慮在元件晶片上貼合蓋晶圓後實施分割，以提高生產效率。
然而，當Low-k膜或TEG(Test Element Group)圖案、SiN或聚醯胺等之鈍化膜(passivation)等的積層物位於元件晶片之分割預定線上作為層間絕緣膜時，具有在將蓋晶圓貼合於元件晶圓後，難以分割積層物一一貼合之分割晶圓的問題。
具體而言，Low-k膜較脆會如雲母般剝離，因此例如以切削刀片切削時，元件區域之Low-k膜也會剝離，而恐有損害元件之虞。又，金屬之TEG圖案或鈍化膜以切削刀片切削時，會於切削刀片引起阻塞，產生切削不良。
另一方面，對貼合基板照射具有透過性之波長之 雷射光束而於貼合晶圓內部形成改質層後，即使對貼合晶圓賦與外力而欲分割，會有金屬之TEG圖案或鈍化膜非常難分割，而且Low-k膜無法沿著改質層分割的問題。
本發明係有鑑於此而作成者，其目的在於提供一種晶片之製造方法，其係製造不會因為分割預定線上之積層物而阻礙貼合晶圓之分割之附蓋晶片。
根據第1項之發明，係提供一種晶片之製造方法，係由表面具備元件之元件晶片、與配設於該元件晶面之表面之蓋板所構成者，其特徵在於具有下述步驟：元件晶圓準備步驟，係準備於以形成於表面且交錯之複數分割預定線所區劃之各區域分別形成元件之元件晶圓；積層物除去步驟，係沿著該元件晶圓之該分割預定線照射雷射光束而除去積層於該分割預定線上之積層物；貼合晶圓形成步驟，係在實施該積層物除去步驟後，使接著構件介於至少圍繞該元件晶圓之該各元件之區域，且於該元件晶圓之表面貼著蓋晶圓，形成貼合晶圓；及分割步驟，係沿著該分割預定線分割該貼合晶圓而形成於元件晶片之表面配設有蓋板之晶片。
根據第2項之發明，係提供一種於第1項之發明中，在實施前述積層物除去步驟後，且在實施前述貼合晶圓形成步驟之前，更具有切削溝形成步驟，切削溝形成步驟係沿著前述元件晶圓之前述分割預定線而以切削刀片切削該元件晶圓，並且形成深度至前述元件晶片之加工厚度 之切削溝，且前述分割步驟包含：元件晶圓分割步驟，係在實施該貼合晶圓形成步驟後，研削構成前述貼合晶圓之該元件晶圓之裏面側而將其薄化為該元件晶片之加工厚度，並且使該切削溝露出於該元件晶圓之裏面而將該元件晶圓分割為各個元件晶片；及蓋晶圓分割步驟，係沿著該分割預定線而分割前述蓋晶圓。
根據第1項之發明，由於在形成貼合晶圓之前，除去位於元件晶圓之分割預定線上之積層物，因此不會因分割預定線上之積層物而阻礙貼合晶圓之分割，可有效率地製造附蓋晶片。
根據請求項第2項之發明，即使係較薄的元件晶圓，由於貼著有蓋晶圓，因此處理不會受到阻礙而可容易地分割為附蓋之元件晶片。
10‧‧‧雷射加工裝置
11‧‧‧元件晶圓
11a‧‧‧表面
11b‧‧‧裏面
12‧‧‧夾頭台
13‧‧‧分割預定線
13a‧‧‧Low-k膜
14‧‧‧集光器
15‧‧‧CMOS影像感測元件
15A‧‧‧元件晶片
16‧‧‧雷射加工溝
17‧‧‧元件區域
18‧‧‧接著構件
19‧‧‧外周剩餘區域
20‧‧‧蓋晶圓
21‧‧‧刻痕
22,22A‧‧‧切削刀片
23‧‧‧蓋板
24‧‧‧切削溝
25‧‧‧貼合晶圓
30‧‧‧夾頭台
32‧‧‧研削單元
34‧‧‧中心軸
36‧‧‧輪座
38‧‧‧研削輪
40‧‧‧輪基台
42‧‧‧磨輪
T‧‧‧黏著膠帶
t1‧‧‧加工厚度
圖1係半導體晶圓之表面側立體圖。
圖2係顯示積層物除去步驟之立體圖。
圖3係顯示貼合晶圓形成步驟之分解立體圖。
圖4係顯示裡面研削步驟之側面圖。
圖5係顯示分割步驟之縱截面圖。
圖6(A)係顯示第2實施型態之積層物除去步驟之截面圖，圖6(B)係顯示第3實施型態之積層物除去步驟之截面圖。
圖7(A)係顯示實施第2實施型態之積層物除去步驟後 之切削溝形成步驟之截面圖，圖7(B)係顯示實施第3實施型態之積層物除去步驟後之切削溝形成步驟之截面圖。
圖8係顯示元件晶圓分割步驟之側面圖。
圖9係顯示蓋晶圓分割步驟之截面圖。
較佳實施例之詳細說明
以下，參照圖式詳細說明本發明之實施型態。參照圖1，係顯示元件晶圓11之表面側立體圖。元件晶圓11係由例如厚度為700μm之矽晶圓所構成，表面11a形成有格子狀之複數分割預定線(切割道)13，並且於被該複數之分割預定線13所區劃之各領域形成有CMOS影像感測裝置15。
元件晶圓11中，係採用低介電率絕緣膜(Low-k膜)作為使金屬配線間絕緣所必要之層間絕緣膜。因此，分割預定線13上積層有Low-k膜。
低介電率絕緣膜可舉介電率比SiO2膜(介電率K=4.1)低(例如K=2.5~3.6左右)之材料、例如SiOC、SiLK等之無機物系之膜、聚醯亞胺系、聚對二甲苯基、聚四氟乙烯等之共聚膜之有機物系之膜、及含有甲基之聚矽氧烷等之多孔質二氧化矽膜。
如此構成之元件晶圓11於其表面之平坦部具有形成有CMOS影像感測元件15之元件區域17、及圍繞元件區域17之外周剩餘區域19。元件晶圓11之外周形成有作為顯示矽晶圓之結晶方位之記號的刻痕21。
本發明之晶片的製造方法中，首先實施積層物除 去步驟，沿著元件晶圓11之分割預定線13照射雷射光束而除去積層於分割預定線上之Low-k膜(積層物)。該積層物除去步驟中，係如圖2所示，將元件晶圓11之其表面11a朝上而吸引保持在雷射加工裝置之夾頭台12。
接著，以雷射加工裝置10之未圖示之攝像單元拍攝元件晶圓11，並實施檢出朝第1方向延伸之分割預定線13之校準線以雷射加工。接著，將夾頭台12旋轉90度後，對朝與第1方向直交之第2方向延伸之分割預定線13也實施同樣的校準。
實施校準後，以集光器14使對所積層之Low-k膜具有吸收性之波長(例如355nm)之雷射光束集光而照射於分割預定線13，並使夾頭台12以預定之加工速度朝第2之箭頭X1方向移動，藉此沿著分割預定線13形成雷射加工溝16，並除去分割預定線13上之積層的Low-k膜。
本實施型態中，宜加大在集光器14集光於分割預定線13之雷射光束之光束點徑，而在後製程之分割步驟所使用之切削刀之刀厚程度之寬度的區域中，除去為積層物之Low-k膜。
使夾頭台12朝Y軸方向一一割出切割道間距並傳送，除去全部在第1方向延伸之分割預定線13上積層的Low-k膜。接著，使夾頭台12旋轉90度，沿著朝與在第1方向延伸之分割預定線13直交之方向延伸之分割預定線13，形成同樣的雷射加工溝16，而除去在分割預定線13上所積層之Low-k膜。
該積層物除去步驟之雷射加工條件係如下設定。
光源：YAG脈衝雷射或YVO4脈衝雷射
波長：355nm
平均輸出：7~10W
重複頻率：100~130kHz
加工傳送速度：70~100mm/s
實施積層物除去步驟後，如圖3所示，實施貼合晶圓形成步驟，使接著構件18介於元件晶圓11之包圍各元件15之區域，且於元件晶圓11之表面11a貼著蓋晶圓20而形成貼合晶圓25。
本實施形態之元件晶圓11於其表面11a具有複數之CMOS影像感測元件15，因此蓋晶圓20係使用透明的玻璃。
可是，本發明之晶片之製造方法所使用之蓋晶圓20並不限定於玻璃，例如元件15為MEMS元件等情況時，亦可由矽晶圓等形成蓋晶圓20。
實施貼合晶圓形成步驟後，實施裏面研削步驟，研削元件晶圓11之裏面11b，使元件晶圓11薄化成預定厚度。該裏面研削步驟中，係如圖4所示，以研削裝置之夾頭台30吸引保持貼合晶圓25之蓋晶圓20側，而使元件晶圓11之裏面11b露出。
圖4中，固定於研削單元32之心軸34之前端之輪座36係如未圖示之複數螺絲，裝設有可裝卸之研削輪38。研削輪38係將複數之磨輪42成環狀配設於輪基台40之自由 端部(下端部)而構成。
在裏面研削步驟中，使夾頭台30以例如300rpm朝箭頭a所示之方向旋轉，並且驅動研削單元傳送機構，使研削輪38之磨輪42接觸於元件晶圓11的裏面11b。
接著，以預定之研削傳送速度將研削輪38朝下方傳送並研削預定量。
實施裏面研削步驟後，實施分割步驟，沿著分割預定線分割貼合基板25，於元件晶片15A之表面形成配設有蓋板23之晶片。在實施該分割步驟之前，實施膠帶貼著步驟，將黏著膠帶T貼著於貼合晶圓25之蓋晶圓20。
接著，以切削裝置之攝像單元之紅外線攝像部件由晶圓11之其裏面11b側攝像，檢出分割預定線13。該校準係分別對在第1方向延伸之分割預定線13及在與第1方向直交之第2方向延伸之分割預定線13實施。
實施校準後，如圖5所示，實施分割步驟，以切削裝置之切削刀片22沿著分割預定線13切削貼合晶圓25，而分割成於元件晶片15A之表面配設有蓋板23之晶片。
圖5所示之實施形態中，於貼合晶圓25之蓋晶圓20貼著有黏著膠帶T，但亦可將黏著膠帶T貼著於蓋晶圓11之裏面11b後實施分割步驟。
此種情況時，由於蓋晶圓20係由透明玻璃形成，因此可實施效準，以CCD等一般的攝像元件由蓋晶圓20側拍攝貼合晶圓25而檢出分割預定線13。
在上述之實施形態中，係以切削刀片22實施了將 貼合晶圓25分割成晶片之分割步驟，但亦可於藉由雷射加工裝置將雷射加工溝或改質層形成於元件晶圓11及/或蓋晶圓20後，藉由制動裝置(分割裝置)以雷射加工溝或改質層為分割起點而將貼合晶圓25分割為各個晶片。
其次，參照圖6至圖9，說明本發明之第2實施形態之晶片之製造方法。本實施形態係利用了先切割(Dicing Before Grinding)之晶片製造方法。
圖6(A)所示之積層物除去步驟中，係沿著分割預定線13形成複數之雷射加工溝16，且在下一製程之切削溝形成步驟所使用之切削刀片之刀厚以上之寬度的區域中除去為積層物之Low-k膜13a。
可是，亦可加大照射之雷射光束之光束點徑，藉由一次之雷射光束照射而在切削刀片之刀厚以上之寬度的領域中除去Low-k膜13a。
或者，替代實施形態係如圖6(B)所示，於下一製程之切削溝形成步驟使用之切削刀片之表裏側面所定位之區域，沿著分割預定線13而形成一對雷射加工溝16，除去積層物之Low-k膜13a。
如此實施積層物除去步驟後，如圖7(A)所示，實施切削溝形成步驟，沿著元件晶圓11之分割預定線13，以切削刀片22A切削元件晶圓11，於元件晶圓11形成深度到元件晶圓15A之加工厚度t1之切削溝24。該切削溝形成步驟係就全部的分割預定線13實施。
如圖6(B)所示，沿著分割預定線13而形成一對雷 射加工溝16之實施形態中，係如圖7(B)所示，實施切削溝形成步驟，將切削刀片22A之表裏兩面配合雷射加工溝16切削，藉此切削後如雲母般剝離之Low-k膜13a會在雷射加工溝16割斷，而不會對元件15造成不好影響。
實施切削溝形成步驟後，實施元件晶片分割步驟，研削貼合晶圓25之元件晶圓11之裏面側而使元件晶圓11薄化為元件晶圓之加工厚度，並且使切削溝24露出於元件晶圓11之裏面而將元件晶圓11分割為各個元件晶片15A。
該元件晶片分割步驟中，係如圖8所示，以研削裝置之夾頭台30吸引保持貼合晶圓25之蓋晶圓20側，而使元件晶圓11之裏面11b露出。
接著，使夾頭台30以例如300rpm旋轉朝箭頭a所示之方向旋轉，並且使研削輪38以例如6000rpm朝箭頭b所示之方向旋轉，並且驅動研削單元傳送機構使研削輪38之磨輪42接觸於元件晶圓11之裏面11b。接著，以預定之研削傳送速度將研削輪38朝下方傳送研削預定量。
將元件晶圓11研削到所期望之厚度t1時，切削溝24露出於元件晶圓11之裏面11b，並且元件晶圓11分割成各個元件晶片15A。
研削元件晶圓11之裏面11b，且將元件晶圓11以各個元件晶片15A分割後，實施沿著分割預定線13分割蓋晶圓20之蓋晶圓分割步驟。在實施該蓋晶圓分割步驟之前，係如圖9所示將貼合晶圓25貼著於黏著膠帶T。
接著，以切削刀片22通過元件晶圓11之切削溝24 而切削蓋晶圓20，並於元件晶片15A之表面形成貼著有蓋板23之晶片。
10‧‧‧雷射加工裝置
11‧‧‧元件晶圓
11a‧‧‧表面
12‧‧‧夾頭台
13‧‧‧分割預定線
14‧‧‧集光器
15‧‧‧CMOS影像感測元件
16‧‧‧雷射加工溝
X1‧‧‧箭頭

Claims (2)

  1. 一種晶片之製造方法，該晶片係由表面具備元件之元件晶片、與配設於該元件晶面之表面之蓋板所構成者，其特徵在於具有下述步驟：元件晶圓準備步驟，係準備於以形成於表面且交錯之複數分割預定線所區劃之各區域分別形成元件之元件晶圓；積層物除去步驟，係沿著該元件晶圓之該分割預定線照射雷射光束而除去積層於該分割預定線上之積層物；貼合晶圓形成步驟，係在實施該積層物除去步驟後，使接著構件介於至少圍繞該元件晶圓之該各元件之區域，且於該元件晶圓之表面貼著蓋晶圓，而形成貼合晶圓；及分割步驟，係沿著該分割預定線分割該貼合晶圓而形成於元件晶片之表面配設有蓋板之晶片。
  2. 如申請專利範圍第1項之晶片之製造方法，其中在實施前述積層物除去步驟後，且在實施前述貼合晶圓形成步驟之前，更具有切削溝形成步驟，切削溝形成步驟係沿著前述元件晶圓之前述分割預定線而以切削刀片切削該元件晶圓，並且形成深度至前述元件晶片之加工厚度之切削溝，且前述分割步驟包含： 元件晶圓分割步驟，係在實施該貼合晶圓形成步驟後，研削構成前述貼合晶圓之該元件晶圓之裏面側而將其薄化為該元件晶片之加工厚度，並且使該切削溝露出於該元件晶圓之裏面而將該元件晶圓分割為各個元件晶片；及蓋晶圓分割步驟，係沿著該分割預定線而分割前述蓋晶圓。
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