TWI552219B - 可降低晶圓壞率的晶塊切割方法 - Google Patents

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Description

可降低晶圓壞率的晶塊切割方法
本發明係有關晶塊切割方法，特別是關於一種可降低晶圓壞率的晶塊切割方法。
一般的晶塊切割程序包括以下步驟：(a)藉由在一玻璃平板之背面和一鋼製夾具之正面間施加一層樹脂以使該玻璃平板貼附在該鋼製夾具上；(b)藉由在一晶塊之背面和該玻璃平板之正面間施加一層樹脂以使該晶塊貼附在該玻璃平板上；(c)以線切割的方式切割該晶塊以獲得複數片晶圓；以及(d)去除所述複數片晶圓上的殘餘樹脂。
在上述製程中，當該玻璃平板被切割到時，即代表該晶塊已被完全切割；而其殘餘樹脂一般係藉由將該玻璃平板和所述晶圓置於熱水中一段時間而去除。
然而，由於所述的晶塊(可具有一圓形截面或一方形截面以供製造半導體產品或光伏產品)一般係由脆性材料製成，部分的晶圓會在切割的過程中受損。
在一典型的製造設施中，由切割程序所造成的晶圓損失約有2%，而此問題在晶圓被要求盡量薄型化以降低材料成本之情況下會更加惡 化。
為避免晶圓損壞，US 8256407提出一較為精巧的線切割裝置。US 8256407所揭為一多線切割裝置，其在開始切割一晶塊時係藉由一線-提升(wire-lifting)限制部件避免一切割線脫離導引轉輪的溝槽，以改善切割品質。
雖然此方法可改進晶塊切割的性能，然而，由於繼承了晶塊的脆性，被切割出來的晶圓仍然容易脆裂。
為解決上述問題，吾人亟需一新穎的晶塊切割方法。
本發明之一目的在於揭露一種晶塊切割方法，其可將一晶塊之晶圓切割過程中所產生的應力分散到該晶塊之至少一側邊以保護被切割出來的晶圓。
本發明之另一目的在於揭露一種晶塊切割方法，其可增強自一晶塊被切割出來的晶圓的強度。
本發明之另一目的在於揭露一種晶塊切割方法，其係在一晶塊之至少一側邊設置一緩衝層以避免殘餘樹脂黏在被切割出來的晶圓上。
本發明之又一目的在於揭露一種晶塊切割方法，其可在切割一晶塊以產生複數片晶圓的過程中提供一高良率。
為達到上述目的，一晶塊切割方法乃被提出，其包含：在一晶塊之至少一表面形成一奈米結構層；在該奈米結構層上沉積一緩衝層；在該緩衝層和一固定板之間施加一層樹脂以使該晶塊固定 在該固定板上；對該晶塊執行一切割程序以獲得複數片晶圓；以及對所述複數片晶圓執行一樹脂去除程序。
在一實施例中，該緩衝層係由包含二氧化矽的材料實現。
在一實施例中，該奈米結構層係藉由一電化學程序形成。
在一實施例中，該奈米結構層係藉由一蝕刻程序形成。
在一實施例中，該奈米結構層係藉由一沉積程序形成。
在一實施例中，所述的樹脂去除程序包括將所述複數片晶圓和該固定板置於熱水中。
在一實施例中，該晶塊係一單晶晶塊。
在一實施例中，該晶塊係一多晶晶塊。
在一實施例中，該奈米結構層之深度係介於約1微米至10微米之間。
在一實施例中，該緩衝層之深度係介於約0.1微米至約2微米之間。
在一實施例中，該緩衝層之深度係介於約1微米至約10微米之間。
在一實施例中，該緩衝層之深度係介於約10微米至約100微米之間。
在一實施例中，該晶塊之材料係由玻璃、矽、鍺、碳、鋁、氮化鎵、砷化鎵、磷化鎵、氮化鋁、藍寶石、尖晶石、氧化鋁、碳化矽、氧化鋅、氧化鎂、氧化鋁鋰、和氧化鎵鋰所組成的群組所選擇的一種材料。
在一實施例中，該晶塊具有圓形截面。
在一實施例中，該晶塊具有方形截面。
為達到上述目的，另一晶塊切割方法乃被提出，其包含：在一晶塊之至少一表面形成一奈米結構層，其中，該晶塊具有由圓形截面和方形截面所組成的群組所選擇的一種截面，且該奈米結構層之深度係介於約1微米至10微米之間；在該奈米結構層上塗佈一緩衝層，其中該緩衝層之深度係介於約100微米至約2毫米之間且其材料包含二氧化矽；在該緩衝層和一固定板之間施加一層樹脂以使該晶塊固定在該固定板上；對該晶塊執行一切割程序以獲得複數片晶圓；以及對所述複數片晶圓執行一樹脂去除程序。
為使 貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如后。
100‧‧‧晶塊
101‧‧‧奈米結構層
102‧‧‧緩衝層
103‧‧‧樹脂層
110‧‧‧晶圓
200‧‧‧容器
300‧‧‧固定板
圖1繪示本發明晶塊切割方法一實施例之流程圖。
圖2為用於圖1所示晶塊切割方法中之一電化學程序的示意圖。
圖3為在一晶塊之一側邊形成有一層奈米結構的示意圖。
圖4為在一晶塊之一奈米結構層上沉積有一層二氧化矽的示意圖。
圖5a為本發明之一晶塊被固定在一固定板上的示意圖。
圖5b為本發明之一晶塊與一固定板間之一邊界區域的剖面示意圖。
圖6為一本發明之晶塊正在被線切割的示意圖。
圖7為依本發明之方法所切割出之一晶圓之一邊緣區域的剖面示意圖。
圖8a繪示一傳統晶塊藉由樹脂被固定在一固定板上時之一拉伸強度測試結果。
圖8b繪示一本發明之晶塊藉由樹脂被固定在一固定板上時之一拉伸強度測試結果。
請參照圖1，其繪示本發明晶塊切割方法一實施例之流程圖。如圖1所示，該方法包括以下諸步驟：
在一晶塊之至少一表面形成一奈米結構層(步驟a)；在該奈米結構層上沉積一緩衝層(步驟b)；在該緩衝層和一固定板之間施加一層樹脂以使該晶塊固定在該固定板上(步驟c)；對該晶塊執行一切割程序以獲得複數片晶圓(步驟d)；以及對所述複數片晶圓執行一樹脂去除程序(步驟e)。
在步驟a中，該奈米結構層可藉由一電化學程序、一蝕刻程序、或一沉積程序形成，且該奈米結構層之深度較佳為介於約1微米至10微米之間。請參照圖2，其為一電化學程序的示意圖。由圖2可看出，一晶塊100係在一容器200中經歷該電化學程序。
在經過該電化學程序之後，一層奈米結構即可形成在晶塊100之至少一側邊上。請參照圖3，其為在晶塊100之一側邊形成有一奈米結構層的示意圖。該奈米結構層的深度可藉由改變一處理時間而加以調整。例如，若吾人選用侵蝕率為每分鐘0.1微米的電化學程序，則形成2微米深的奈米結構層約需20分鐘。
由於該奈米結構層可吸收施加在該晶塊上之作用力，故由該晶塊之一晶圓切割過程中所產生的應力乃可分散到該晶塊之至少一側邊，從而提升被切割出來之晶圓的良率。
該晶塊可為一單晶晶塊或一多晶晶塊，而其材料可為由玻璃(SiO2)、矽(Si)、鍺(Ge)、碳(C)、鋁(Al)、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、氮化鋁(AlN)、藍寶石、尖晶石、氧化鋁(Al2O3)、碳化矽(SiC)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)、氧化鋁鋰(LiAlO2)、和氧化鎵鋰(LiGaO2)所組成的群組所選擇的一種材料。
在步驟b中，該緩衝層係沉積在該奈米結構層上以提供該晶塊一保護層。請參照圖4，其為在晶塊100之一奈米結構層101上沉積有一緩衝層102以充作一保護層的示意圖，其中該緩衝層102的材料包含二氧化矽，且其深度可為介於約0.1微米至約2微米之間，或介於約1微米至約10微米之間，或介於約10微米至約100微米之間。
形成該緩衝層102所需之處理時間跟一沉積速率有關。例如，若沉積速率為每秒0.002微米，則形成0.1微米的深度需50秒。
在步驟c中，一層樹脂被用以將該晶塊固定在一固定板上。請參照圖5a，其為本發明之晶塊100被固定在一固定板300上的示意圖；及圖5b，其為本發明之晶塊100與固定板300間之一邊界區域的剖面示意圖。由圖5b可看出，一層樹脂層103被施加在該緩衝層102與固定板300之間。
在步驟d中，該切割程序可為一線切割程序。請參照圖6，其為晶塊100正在被線切割的示意圖。在該線切割程序中，奈米結構層101可吸收由該線切割程序所產生的作用力以避免所切割出的晶圓受損。
在步驟e中，該樹脂去除程序包括將所述複數片晶圓和該固定板置於熱水中一段時間。由於該緩衝層102上的樹脂可輕易去除，故本發明即可避免殘餘樹脂黏著在由晶塊100所切割出的複數片晶圓上。請參照圖7，其為依本發明之方法所切割出之一晶圓之一邊緣區域的剖面示意圖。由圖7可看出，在該樹脂去除程序後即可獲得乾淨的晶圓110一晶圓110的緩衝層102上未見殘餘樹脂。
在上述的方法中，緩衝層102之採用係為了防止樹脂黏附在奈米結構層101上，其原因在於：奈米結構層101除了可增強晶塊100的強度，亦具備強大的黏附力。請參照圖8a，其繪示一傳統晶塊藉由樹脂被固定在一固定板上時之一拉伸強度測試結果；以及圖8b，其繪示一本發明之晶塊藉由樹脂被固定在一固定板上時之一拉伸強度測試結果。
由圖8a及圖8b可看出，在該傳統晶塊之案例中其拉伸強度約為1100N，而本發明之拉伸強度則超過2500N，遠高於該傳統案例的拉伸強度。因此，若樹脂層直接沉積在奈米結構層101上，則吾人將很難去除奈米結構層101上的殘餘樹脂，而所切割出之晶圓的良率將會不理想。所以，本發明乃將緩衝層102沉積在奈米結構層101上以提供一平坦的接觸平面與樹脂層103介接，從而使樹脂層103容易被去除。
依上述之設計，本發明乃可提供以下功效：
1、本發明的晶塊切割方法可將一晶塊之晶圓切割過程中所產生的應力分散到該晶塊之至少一側邊以保護被切割出來的晶圓。
2、本發明的晶塊切割方法可增強自一晶塊被切割出來的晶圓的強度。
3、本發明的晶塊切割方法可藉由在一晶塊之至少一側邊設置一緩衝層以避免殘餘樹脂黏在被切割出來的晶圓上。
4、本發明的晶塊切割方法可在切割一晶塊以產生複數片晶圓的過程中提供一高良率。
本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，例如，將緩衝層102改為以塗佈的方式實施，且其深度改為介於約100微米至約2毫米之間，俱不脫本案之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論就目的、手段與功效，在在顯示其迴異於習知之技術特徵，且其首先發明合於實用，亦在在符合發明之專利要件，懇請 貴審查委員明察，並祈早日賜予專利，俾嘉惠社會，實感德便。

Claims (6)

  1. 一種可降低晶圓壞率的晶塊切割方法，其包含：在一晶塊之至少一表面形成一奈米結構層，其中該奈米結構層係藉由一電化學程序、一蝕刻程序、和一沉積程序所組成的群組所選擇的一種程序而形成且其深度係依所述程序的不同處理時間而介於1微米至10微米之間；所述電化學程序包括將該晶塊置於一容器中；該奈米結構層係形成在該晶塊之至少一側邊上；以及該晶塊係一單晶晶塊或一多晶晶塊且該晶塊之材料係由玻璃、矽、鍺、碳、鋁、氮化鎵、砷化鎵、磷化鎵、氮化鋁、藍寶石、尖晶石、氧化鋁、碳化矽、氧化鋅、氧化鎂、氧化鋁鋰、和氧化鎵鋰所組成的群組所選擇的一種材料；在該奈米結構層上沉積一緩衝層；在該緩衝層和一固定板之間施加一層樹脂以使該晶塊固定在該固定板上；對該晶塊執行一切割程序以獲得複數片晶圓，其中該切割程序係一線切割程序，且在該線切割程序的過程中該奈米結構層吸收由該線切割程序所產生的作用力以避免所切割出的所述複數片晶圓受損；以及對所述複數片晶圓執行一樹脂去除程序，該樹脂去除程序包括將所述複數片晶圓和該固定板置於熱水中一段時間以去除所述複數片晶圓上的殘餘樹脂。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可降低晶圓壞率的晶塊切割方法，其中該緩衝層係由包含二氧化矽的材料實現。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之可降低晶圓壞率的晶塊切割方法，其中該 緩衝層之深度係介於0.1微米至2微米之間。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之可降低晶圓壞率的晶塊切割方法，其中該緩衝層之深度係介於1微米至10微米之間。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之可降低晶圓壞率的晶塊切割方法，其中該緩衝層之深度係介於10微米至100微米之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之可降低晶圓壞率的晶塊切割方法，其中該晶塊具有由圓形截面和方形截面所組成的群組所選擇的一種截面。
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