專利名稱：將用于制備傳感器芯片的晶圓切割成晶粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體芯片封裝技術(shù)領(lǐng)域,涉及切割晶圓(wafer)成晶粒(die)的方法，尤其涉及用于制備傳感器芯片的晶圓的切割方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體芯片制造的過程中，包括晶圓(晶圓)制備過程和封裝過程，通常地，晶圓制備過程在晶圓廠完成，而封裝過程中在封裝測(cè)試廠完成。晶圓廠完成的晶圓一般已經(jīng)完成各道后道工序以及相關(guān)測(cè)試工作。而在封裝的過程中，首先，需要將晶圓切割成一個(gè)個(gè)具有獨(dú)立電路功能的晶粒，以便進(jìn)一步將晶粒封裝成芯片。
圖I所示為現(xiàn)有技術(shù)的將晶圓切割成晶粒的方法?，F(xiàn)有的切割方法過程主要包括以下步驟
S110，提供后到工序結(jié)束后、封裝準(zhǔn)備前的晶圓；
S120，采用貼膜自動(dòng)化設(shè)備在晶圓正面貼保護(hù)模；
S130，研磨晶圓背面實(shí)現(xiàn)減薄；
S140，去除正面的保護(hù)模；
S150，晶圓背面貼劃片膜；
S160，劃片切割；以及 S170，高壓水清洗。以上切割方法過程對(duì)于常規(guī)的芯片(例如存儲(chǔ)器芯片)的晶圓非常合適。但是對(duì)于，特殊類型的晶圓，例如，用于制備傳感器芯片的晶圓，實(shí)踐證明，該切割方法不是很適用。圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)的用于制備傳感器芯片的晶粒的基本結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，一般地，用于制備傳感器芯片的晶粒10包括形成于硅基襯底11中的腔體15，并且，會(huì)在腔體15上面覆蓋一層感應(yīng)膜13，感應(yīng)膜13的材料可以為SiN等，但是其不是限制性的，其可以根據(jù)具體傳感器芯片的要求而變化。感應(yīng)膜13的厚度通常在10-50微米，其相對(duì)于硅基襯底，由于厚度太薄并且其底下為鏤空的腔體15，因此，感應(yīng)膜13的機(jī)械強(qiáng)度很低。如果采用圖I所示的切割過程將傳感器芯片的晶圓切割成如圖2所示的晶粒，晶圓上的感應(yīng)膜會(huì)在切割過程因各種機(jī)械接觸而損壞、并導(dǎo)致晶粒的鍵合面沾污，極其不利于封裝的成品率。有鑒于此，有必要提出一種適合于傳感器芯片的晶圓的切割方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提高將用于制備傳感器芯片的晶圓切割成晶粒的成品率。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種將用于制備傳感器芯片的晶圓切割成晶粒的方法，其包括以下步驟(1)提供后道工序結(jié)束后、封裝準(zhǔn)備前的晶圓；
(2)在所述晶圓正面貼保護(hù)膜；
(3)研磨所述晶圓背面實(shí)現(xiàn)減??；
(4)所述晶圓背面貼劃片膜；
(5)在高于常溫條件下揭去所述保護(hù)膜；
(6)劃片切割所述晶圓；以及
(7)清洗表面顆粒并吹干。較佳地，所述步驟(2)中，采用手動(dòng)的方式完成貼膜過程，并采用手動(dòng)的方式裁邊 以去除多余的保護(hù)膜。較佳地，所述保護(hù)膜的厚度基本為200微米。較佳地，通過滾筒滾壓所述保護(hù)膜以排除晶圓與保護(hù)膜之間的氣泡。較佳地，所述步驟(3)中，依次包括粗磨過程和精磨過程。其中，所述研磨過程通過雙軸研磨設(shè)備完成；其中，所述粗磨過程使用第一軸，所述精磨過程中使用第二軸，通過控制所述第一軸和所述第二軸的縱向進(jìn)給速度以控制研磨的速度。較佳地，所述粗磨過程被分為三個(gè)子階段，三個(gè)子階段期間，所述第一軸的縱向進(jìn)給速度的范圍依次為5±2微米/秒、3±2微米/秒、3±2微米/秒。較佳地，所述精磨過程被分為三個(gè)子階段，三個(gè)子階段期間，第二軸的縱向進(jìn)給速度的范圍依次為O. 5±0. 2微米/秒、O. 3±0. 2微米/秒、O. 3±0. 2微米/秒。較佳地，所述步驟(4)中，帶有所述保護(hù)膜的晶圓被安裝固定在金屬圓片環(huán)上實(shí)現(xiàn)貼所述劃片膜。較佳地，所述步驟(5)中，所述高于常溫條件的溫度范圍為35°C至45°C。較佳地，所述步驟(7)中，采用手動(dòng)擦拭的方法清洗表面顆粒。較佳地，所述步驟(7)中，采用氣槍對(duì)準(zhǔn)晶粒實(shí)現(xiàn)表面吹干，其中，所述氣槍相對(duì)所述晶粒表面的夾角的范圍基本為30度至60度。按照本發(fā)明提供的方法的又一實(shí)施例，其中，在所述步驟(7)之后，還包括步驟
(8)對(duì)所切割的晶粒進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明的技術(shù)效果是，該切割方法中，重點(diǎn)考慮了傳感器芯片的晶圓的特殊結(jié)構(gòu)，避免了正面的感應(yīng)膜在切割過程中破裂或損壞，晶粒的鍵合面不易沾污，因此，所切割成的晶粒成品率大大提聞。


從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說明中，將會(huì)使本發(fā)明的上述和其它目的及優(yōu)點(diǎn)更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的標(biāo)號(hào)表示。圖I是現(xiàn)有技術(shù)的將晶圓切割成晶粒的方法。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的用于制備傳感器芯片的晶粒的基本結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是按照本發(fā)明實(shí)施例提供的用于制備壓力傳感器芯片的晶圓的切割方法。
具體實(shí)施方式
下面介紹的是本發(fā)明的多個(gè)可能實(shí)施例中的一些，旨在提供對(duì)本發(fā)明的基本了解，并不旨在確認(rèn)本發(fā)明的關(guān)鍵或決定性的要素或限定所要保護(hù)的范圍。容易理解，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在不變更本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以提出可相互替換的其它實(shí)現(xiàn)方式。因此，以下具體實(shí)施方式
以及附圖僅是對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案的示例性說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的全部或者視為對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限定或限制。本文中，晶圓的“正面”是指感應(yīng)膜所在的一面，晶圓的“背面”是指與“正面”相對(duì)的一面。圖3所示為按照本發(fā)明實(shí)施例提供的用于制備壓力傳感器芯片的晶圓的切割方法。通過該切割方法，切割成多個(gè)如圖I所示結(jié)構(gòu)的晶粒，該晶粒具有獨(dú)立的電路功能，從而可以將其封裝成芯片。在該實(shí)施例中，傳感器芯片可以為MEMS(Micro-Electro_MechanicalSystem，微機(jī)電系統(tǒng))傳感器芯片，但是這不是限制性的。以下結(jié)合圖I和圖3所示，對(duì)該實(shí)施例的切割方法進(jìn)行詳細(xì)說明。 首先，步驟S210，提供后道工序結(jié)束后、封裝準(zhǔn)備前的晶圓。在該步驟中，一般地，該晶圓已經(jīng)經(jīng)過封裝前測(cè)試。晶圓的具體大小不是限制性的，例如，其可以是直徑為4英寸的晶圓、也可以8英寸的晶圓；晶圓中所包含的晶粒的個(gè)數(shù)也不是限制性的。通常地，該晶圓在晶圓FAB廠制造生產(chǎn)。進(jìn)一步，步驟S220，在晶圓正面貼保護(hù)膜。在該步驟中，由于晶圓正面上形成有如圖2所示的、機(jī)械強(qiáng)度很低的感應(yīng)膜，為防止該感應(yīng)膜在后序的工序中(例如減薄過程)因過大的機(jī)械應(yīng)力而破損，將保護(hù)膜貼于晶圓的正面，以全部覆蓋晶圓。優(yōu)選地，保護(hù)膜的厚度可以為200微米左右。由于晶圓中包括多個(gè)如圖2所示的腔體，腔體很可能位于晶圓的邊緣并且有可能是未完全成型的腔體，該未完全成型的腔體的開口會(huì)在晶圓邊緣形成缺口。如果采用傳統(tǒng)的機(jī)械自動(dòng)化的方式來對(duì)晶圓進(jìn)行貼膜和裁邊，貼膜機(jī)會(huì)在晶圓邊緣的缺口處出現(xiàn)錯(cuò)誤識(shí)另IJ、從而導(dǎo)致錯(cuò)誤走動(dòng)，容易導(dǎo)致晶圓的碎裂或者導(dǎo)致晶圓中的感應(yīng)膜的破損。因此，優(yōu)選地，在該步驟中，采用手動(dòng)的方式進(jìn)行貼膜，例如，采用真空鑷子吸取晶圓，將其置于工作盤上，在晶圓正面置放適當(dāng)長(zhǎng)度的保護(hù)膜，然后用滾筒滾壓保護(hù)膜以排除晶圓與保護(hù)膜之間的氣泡。進(jìn)一步，在裁邊過程中也優(yōu)選地采用手動(dòng)的方式，例如，采用刀片沿晶圓邊緣裁去多余的保護(hù)膜。進(jìn)一步,步驟S230,研磨晶圓背面實(shí)現(xiàn)減薄。在該步驟中，在研磨時(shí)，晶圓通過其正面固定于研磨工作臺(tái)上，因此，在一定壓力的研磨過程中，保護(hù)膜可以起到緩沖壓力作用，避免正面的感應(yīng)磨破損。優(yōu)選地，研磨過程中包括粗磨和精磨過程，采用雙軸研磨設(shè)備來實(shí)現(xiàn)粗磨和精磨。通常地，雙軸研磨設(shè)備包括Zl軸和Z2軸，在該實(shí)例中，粗磨中使用Zl軸，精磨中使用Z2軸，通過控制每個(gè)軸的縱向進(jìn)給(Feed)速度來實(shí)現(xiàn)對(duì)研磨速度的控制。并且，該雙軸研磨設(shè)備能自動(dòng)探測(cè)晶圓的厚度并在研磨過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如果晶圓的厚度被減薄為預(yù)定值，按預(yù)定速度調(diào)整研磨的速度。在該實(shí)例中，粗磨過程中，粗磨時(shí)，Zl軸的縱向(也即垂直于晶圓的方向)進(jìn)給分為三個(gè)子階段，具體地，三個(gè)子階段的縱向進(jìn)給速度值分別可以設(shè)置為5±2 Mffl/SeC、3±2 Mffl/sec,3±2 Mm/sec,例如,三個(gè)子階段的縱向進(jìn)給速度值分別被設(shè)置為5Mm/sec、3Mm/sec、3Mm/sec ;精磨時(shí)，Z2軸的縱向進(jìn)給也被分為三個(gè)子階段，具體地，三個(gè)子階段的縱向進(jìn)給速度值分別可以設(shè)置為 O. 5±0· 2 Mm/sec、0. 3±0· 2 Mm/sec、0. 3±0· 2 Mm/sec，例如，三個(gè)子階段的縱向進(jìn)給速度值分別被設(shè)置為O. 5Mm/sec、0. 3Mm/sec、0. 3Pm/sec。通過以上方法調(diào)整雙軸的縱向進(jìn)給速度，可以有效減小晶圓正面的感應(yīng)膜所承受的壓力，減小感應(yīng)膜的破裂可能性。進(jìn)一步，步驟S240,晶圓背面貼劃片月旲。在該步驟中，通過在晶圓背面貼劃片膜，為之后的劃片切割作準(zhǔn)備。劃片膜的具體類型不是限制性的。由于在背面貼劃片膜的過程中，晶圓的正面也會(huì)承受一定壓力(例如，貼片滾筒會(huì)施加在晶圓的正面來貼膜)，如果按照?qǐng)DI所示的現(xiàn)有技術(shù)來貼劃片膜，晶圓正面因缺少保護(hù)膜的緩沖壓力作用而會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)膜的破裂。因此，在該發(fā)明中，先貼劃片膜再去除保護(hù)膜，從而，在貼劃片膜過程中，保護(hù)膜還可以起到緩沖壓力的作用，避免感應(yīng)膜破裂。較佳地，在貼劃片膜時(shí)，帶有保護(hù)膜的晶圓被安裝固定在金屬圓片環(huán)上。進(jìn)一步，步驟S250，在高于常溫條件下揭去保護(hù)膜。
在該步驟中，如果直接揭去保護(hù)膜，保護(hù)膜與感應(yīng)膜之間的粘合力可能會(huì)導(dǎo)致保護(hù)膜將感應(yīng)膜帶起，從而損傷晶圓上的感應(yīng)膜。因此，將帶有保護(hù)膜和貼片膜的晶圓置于一定溫度的工作盤上，該溫度高于常溫，優(yōu)選地，該溫度的范圍為35°C至45°C，從而保護(hù)膜和晶圓的溫度升高，二者之間的粘合力減小，可以避免感應(yīng)膜因揭去保護(hù)膜而破裂。進(jìn)一步，步驟S260，劃片切割。在該步驟中，具體地，所采用的劃片切割設(shè)備為A-WD-100自動(dòng)劃片機(jī)。由于這種類型晶圓的切割槽比較窄，該過程中，優(yōu)選地，劃片刀采用小顆粒、軟結(jié)合劑、低密度的金剛石劃片刀(例如，顆粒直徑范圍為2微米至6微米，密度為低密度金剛顆粒，軟結(jié)合劑的類型為標(biāo)準(zhǔn)型)，并且該劃片刀也可以減小切割過程的機(jī)械應(yīng)力。可以設(shè)定劃片切割設(shè)備的軸轉(zhuǎn)速以及切割速度，例如，軸的轉(zhuǎn)速為40000轉(zhuǎn)/分鐘，切割速度為50毫米/秒，這樣，有利于減小切割過程的機(jī)械應(yīng)力。因此，使用該實(shí)例中的劃片切割方法，晶圓的正面和背面相對(duì)不容易產(chǎn)生崩裂的問題，也有利避免感應(yīng)膜破裂。進(jìn)一步,步驟S270,清洗表面顆粒并吹干。在該步驟中，通過清洗去除切割形成的顆?；蛘咧斑^程所附帶的顆粒(例如硅粉)。現(xiàn)有技術(shù)中，清洗過程通常是采用高壓水沖洗，這樣也會(huì)導(dǎo)致在清洗過程感應(yīng)膜破裂。因此，優(yōu)選地，采用手動(dòng)擦拭的方法清洗表面顆粒，例如，用純水手動(dòng)輕輕地擦洗晶粒的表面。吹干過程中，可以采用氣槍對(duì)準(zhǔn)晶粒表面吹干，氣槍所采用的氣體的氣流速度不宜太大，以避免感應(yīng)膜破裂；另外，氣槍和晶粒表面之間呈一定角度，例如，30度至60度。以上實(shí)施例的清洗吹干過程也可以避免感應(yīng)膜破裂，并避免晶粒的鍵合面沾污。至此，晶圓的切割過程結(jié)束，晶圓被切割成多個(gè)獨(dú)立的完整的晶粒，該晶粒通過后序的封裝鍵合過程形成傳感器芯片。因此，以上切割方法過程完全適用于MEMS傳感器芯片的晶圓的切割，感應(yīng)膜不易破裂，大大提高了切割形成的晶粒的成品率。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，該實(shí)施例的切割方法過程不僅限于本實(shí)施例MEMS傳感器芯片的晶圓，任何帶有感應(yīng)膜的傳感器芯片的晶圓均適用于該切割方法過程。在又一實(shí)施例中，雖然，使用圖3所示的方法可以大大提高所切割的晶粒的成品率，但是，也有可能存在晶粒破裂等情況，因此，在以上步驟S270之后，還可以對(duì)切割形成的晶粒進(jìn)行檢測(cè)，例如采用50-200倍的顯微鏡觀察晶粒表面，觀察感應(yīng)膜是否破裂等，將不符合要求的晶粒去除。
以上例子主要說明了本發(fā)明的切割方法，盡管只對(duì)其中一些本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實(shí)施。因此，所展示的例子與實(shí)施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。
權(quán)利要求
1.一種將用于制備傳感器芯片的晶圓切割成晶粒的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)提供后道工序結(jié)束后、封裝準(zhǔn)備前的晶圓； (2)在所述晶圓正面貼保護(hù)膜； (3)研磨所述晶圓背面實(shí)現(xiàn)減??； (4)所述晶圓背面貼劃片膜； (5)在高于常溫條件下揭去所述保護(hù)膜； (6)劃片切割所述晶圓；以及 (7)清洗表面顆粒并吹干。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，采用手動(dòng)的方式完成貼膜過程，并采用手動(dòng)的方式裁邊以去除多余的保護(hù)膜。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述保護(hù)膜的厚度基本為200微米。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過滾筒滾壓所述保護(hù)膜以排除晶圓與保護(hù)膜之間的氣泡。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，依次包括粗磨過程和精磨過程。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述研磨過程通過雙軸研磨設(shè)備完成；其中，所述粗磨過程使用第一軸，所述精磨過程中使用第二軸，通過控制所述第一軸和所述第二軸的縱向進(jìn)給速度以控制研磨的速度。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述粗磨過程被分為三個(gè)子階段，三個(gè)子階段期間，所述第一軸的縱向進(jìn)給速度的范圍依次為5±2微米/秒、3±2微米/秒、3±2微米/秒。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述精磨過程被分為三個(gè)子階段，三個(gè)子階段期間，所述第二軸的縱向進(jìn)給速度的范圍依次為O. 5±0. 2微米/秒、O. 3±0. 2微米/秒、O. 3±0. 2微米/秒。
9.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中，帶有所述保護(hù)膜的晶圓被安裝固定在金屬圓片環(huán)上實(shí)現(xiàn)貼所述劃片膜。
10.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟(5)中，所述高于常溫條件的溫度范圍為35°C至45°C。
11.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟(7)中，采用手動(dòng)擦拭的方法清洗表面顆粒。
12.如權(quán)利要求I或11所述的方法，其特征在于，所述步驟(7)中，采用氣槍對(duì)準(zhǔn)晶粒實(shí)現(xiàn)表面吹干，其中，所述氣槍相對(duì)所述晶粒表面的夾角的范圍基本為30度至60度。
13.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步驟(7)之后，還包括步驟(8)對(duì)所切割的晶粒進(jìn)行檢測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種將用于制備傳感器芯片的晶圓切割成晶粒的方法，屬于半導(dǎo)體芯片封裝技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括步驟(1)提供后道工序結(jié)束后、封裝準(zhǔn)備前的晶圓；(2)在所述晶圓正面貼保護(hù)膜；(3)研磨所述晶圓背面實(shí)現(xiàn)減??；(4)所述晶圓背面貼劃片膜；(5)在高于常溫條件下揭去所述保護(hù)膜；(6)劃片切割所述晶圓；以及(7)清洗表面顆粒并吹干。該方法具有所切割的晶粒成品率高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/78GK102760699SQ20111010683
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者卜林 申請(qǐng)人:無錫華潤(rùn)安盛科技有限公司