在涂布后研磨前切割的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及將半導(dǎo)體晶圓單體化成單個(gè)半導(dǎo)體裸片的方法，所述半導(dǎo)體晶圓的頂部表面具有金屬預(yù)連接凸塊，并具有設(shè)置在所述金屬預(yù)連接凸塊上及周?chē)牡撞刻畛鋭┑耐繉印Ｋ龇椒òǎ?A)提供半導(dǎo)體晶圓，其頂部表面具有金屬預(yù)連接凸塊的陣列和設(shè)置在所述金屬預(yù)連接凸塊上及周?chē)牡撞刻畛鋭┑耐繉樱?B)穿過(guò)所述金屬預(yù)連接凸塊之間的所述底部填充劑切割并切入所述半導(dǎo)體晶圓的所述頂部表面中至最終所需晶圓厚度，產(chǎn)生切割線；以及(C)從晶圓背側(cè)除去晶圓材料至少至所述切割線的深度，從而由所述晶圓單體化得到的裸片。
【專(zhuān)利說(shuō)明】在涂布后研磨前切割
[0001]相關(guān)申請(qǐng)交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2011年7月29日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.61/513，146的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容援引并入本申請(qǐng)中。
【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明涉及制造施加有底部填充封裝劑的半導(dǎo)體晶圓(wafer)的方法。
[0004]電氣和電子設(shè)備的微型化及輕量化已經(jīng)導(dǎo)致需要更薄的半導(dǎo)體裝置和更薄的半導(dǎo)體封裝。
[0005]制備更薄的半導(dǎo)體裸片(die)的一種方式是從半導(dǎo)體晶圓的背側(cè)去除過(guò)量材料，從該半導(dǎo)體晶圓切割單個(gè)裸片。過(guò)量晶圓的去除通常發(fā)生在研磨過(guò)程中，通常稱(chēng)作背側(cè)研磨。當(dāng)在晶圓薄化之前將晶圓切割成單個(gè)半導(dǎo)體電路時(shí)，該過(guò)程稱(chēng)為“研磨之前切割”或DBG。
[0006]制備更小且更有效的半導(dǎo)體封裝的一種方式是采用具有金屬凸塊陣列的封裝，所述金屬凸塊陣列連接至封裝的有源面。設(shè)置所述金屬凸塊以使其與基板上的焊盤(pán)(bondingpad)對(duì)齊。當(dāng)使所述金屬凸塊回流至熔體時(shí)，凸塊與焊盤(pán)連接，同時(shí)形成電連接和機(jī)械連接。
[0007]在所述晶圓材料、金屬凸塊和基板之間存在熱失配，從而引起金屬間連接受到重復(fù)熱循環(huán)的應(yīng)力。這可潛在地導(dǎo)致故障。為應(yīng)對(duì)該問(wèn)題，將封裝材料(稱(chēng)為底部填充劑)設(shè)置在晶圓和基板之間、圍繞并支撐金屬凸塊的間隙中。
[0008]半導(dǎo)體封裝制造中的目前的趨勢(shì)優(yōu)選在晶圓水平完成盡可能多的工藝步驟，從而可同時(shí)而非單獨(dú)處理(如裸片單體化之后進(jìn)行)多個(gè)集成電路。在將晶圓切割成各個(gè)半導(dǎo)體裸片之前，將底部填充封裝劑施加在金屬凸塊的陣列和晶圓電路上是在晶圓水平上進(jìn)行的一個(gè)操作。
[0009]在典型過(guò)程中，具有金屬預(yù)連接的凸塊的半導(dǎo)體晶圓在金屬凸塊上用底部填充劑材料涂布。將支撐膠帶(稱(chēng)為背面研磨膠帶)層壓于晶圓頂部側(cè)上的底部填充劑材料上。通過(guò)研磨或其他方式從晶圓背側(cè)去除晶圓材料。從晶圓頂部側(cè)上的底部填充劑去除背面研磨膠帶。在如下切割期間將切割膠帶施加在晶圓的背側(cè)以支撐晶圓。切割可通過(guò)激光進(jìn)行，其成本高，或者可以通過(guò)切割刀片以機(jī)械方式進(jìn)行。由于薄化晶圓特別易碎，因此盡管使用切割刀片較便宜，但可能對(duì)晶圓、電路及底部填充劑造成破壞。
[0010]因此，需要一種將半導(dǎo)體晶圓單體化成單個(gè)半導(dǎo)體裸片的方法，其中可以預(yù)先施加底部填充劑，但其中機(jī)械切割操作不會(huì)破壞具有凸塊的晶圓及底部填充劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明是將半導(dǎo)體晶圓單體化成單個(gè)半導(dǎo)體裸片的方法，所述半導(dǎo)體晶圓的頂部表面具有金屬預(yù)連接凸塊且具有設(shè)置在所述金屬預(yù)連接凸塊上及周?chē)牡撞刻畛鋭┑耐繉印0012]所述方法包括(A)提供半導(dǎo)體晶圓，其頂部表面具有金屬預(yù)連接凸塊的陣列及設(shè)置在所述金屬預(yù)連接凸塊上及周?chē)牡撞刻畛鋭┑耐繉樱?B)穿過(guò)所述金屬預(yù)連接凸塊之間的所述底部填充劑切割并切入所述半導(dǎo)體晶圓的頂部表面中至最終所需晶圓厚度，產(chǎn)生切割線；以及(C)從所述晶圓的背側(cè)去除晶圓材料至所述切割線的深度，從而由所述晶圓單體化得到的裸片。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是將具有預(yù)先施加的底部填充劑材料的晶圓單體化的現(xiàn)有技術(shù)方法的示意圖。
[0014]圖2是將具有預(yù)先施加的底部填充劑材料的晶圓單體化的本發(fā)明方法的示意圖。
[0015]發(fā)明詳述
[0016]由半導(dǎo)體材料，通常是硅、砷化鎵、鍺或類(lèi)似的化合物半導(dǎo)體材料制備半導(dǎo)體晶圓。晶圓的頂部側(cè)上的有源電路和金屬凸塊根據(jù)工業(yè)文獻(xiàn)中大量記載的半導(dǎo)體及金屬制造方法制得。
[0017]切割膠帶通常用于在切割操作期間支撐晶圓。切割膠帶可由多個(gè)來(lái)源購(gòu)得，并且可以是在載體上的熱敏性、壓敏性或UV敏感性粘合劑形式。所述載體通常為聚烯烴或聚酰亞胺的柔性基板。當(dāng)分別施加熱、拉伸應(yīng)力或UV時(shí)，粘合性降低。通常，剝離襯墊覆蓋粘合劑層并且可在臨使用切割膠帶之前容易地去除。在DBG工藝中，在晶圓的背側(cè)施加切割膠帶，并在晶圓頂部側(cè)上的電路之間切割切割溝槽至滿(mǎn)足或超過(guò)進(jìn)行背側(cè)研磨的水平的深度。
[0018]使用背面研磨膠帶在晶圓薄化過(guò)程期間保護(hù)并支撐金屬凸塊及晶圓的頂部表面。背面研磨膠帶可由多個(gè)來(lái)源購(gòu)得，并且以載體上的熱敏性、壓敏性或UV敏感性粘合劑形式。所述載體通常為聚烯烴或聚酰亞胺的柔性基板。當(dāng)分別施加熱、拉伸應(yīng)力或UV時(shí)，粘合性降低。通常，剝離襯墊覆蓋粘合劑層并且可在臨使用切割膠帶之前容易地去除。背面研磨操作可通過(guò)機(jī)械研磨或蝕刻進(jìn)行。去除晶圓背側(cè)上的材料直至達(dá)到或超過(guò)切割溝槽，這使裸片單體化。
[0019]底部填充封裝劑通常以膏或膜形式施加。通過(guò)噴霧、旋涂、模版印刷或工業(yè)中所用的任何方法施加所述膏。常常優(yōu)選膜形式的底部填充劑，因?yàn)槠漭^不臟亂且更容易以均勻厚度施加。適合用作膜形式的底部填充劑化學(xué)物質(zhì)的粘合劑和封裝劑是已知的，制備膜本身的方法也是已知的?？梢哉{(diào)節(jié)底部填充劑材料的厚度，從而可以在層合后完全或部分覆蓋金屬凸塊。在任一種情形下，供應(yīng)所述底部填充劑材料，以使其完全填充半導(dǎo)體與目標(biāo)基板之間的間隔。
[0020]在一個(gè)實(shí)施方案中，將底部填充材料供應(yīng)在載體上并用剝離襯墊保護(hù)。因此，在一個(gè)方案中，底部填充材料以三層形式供應(yīng)，其中第一層是載體，如柔性聚烯烴或聚酰亞胺膠帶，第二層是底部填充材料，第三層是剝離襯墊，按照這個(gè)順序。在臨使用前，將剝離襯墊去除，并且通常在仍連接至載體時(shí)施加底部填充劑。在將底部填充劑施加到晶圓后，去除載體。
[0021]下面參照附圖作進(jìn)一步描述本發(fā)明。圖1顯示將在一個(gè)表面上具有有源電路12和金屬凸塊13的陣列的硅晶圓11切割的現(xiàn)有技術(shù)方法。首先用底部填充劑材料14封裝有源電路和金屬凸塊。將背面研磨帶15層合到底部填充劑14以支撐晶圓并保護(hù)底部填充齊U，此后，利用研磨刀片16或本領(lǐng)域技術(shù)人員選擇的任何其他適當(dāng)?shù)姆椒p小晶圓的背側(cè)的厚度。
[0022]在背面研磨后，將切割膠帶18施加到晶圓的背側(cè)，以在切割期間及在切割之后支撐晶圓并使裸片保持在適當(dāng)位置。從晶圓去除背面研磨膠帶15并使用切割刀片19切割切割溝(也稱(chēng)為切割線)，穿過(guò)底部填充劑并切入有源電路周?chē)拈g隔中的晶圓中，以將電路單體化成各個(gè)裸片。元件17表示切割線并最終表示在切割和單體化后單個(gè)半導(dǎo)體之間的間隔。在背面研磨期間薄化晶圓時(shí)，其變得非常易碎，并且在切割操作期間有源電路可能因切割刀片的機(jī)械應(yīng)力而破壞。為了對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償，減小切割速度。對(duì)有源電路的破壞和切害I]速度的減小降低了產(chǎn)量并增加了成本。
[0023]圖2中顯示了在底部填充劑封裝之后和研磨之前進(jìn)行切割的本發(fā)明方法。提供具有有源電路12和金屬凸塊13的陣列的硅晶圓11 ;且有源電路和金屬凸塊由底部填充劑材料14封裝。晶圓安裝在切割膠帶18上，其中晶圓背側(cè)接觸切割膠帶。切割刀片19切割穿過(guò)底部填充劑并切入有源電路周?chē)拈g隔中的晶圓中，產(chǎn)生切割線17。在單體化后，元件17表示單個(gè)半導(dǎo)體之間的間隔。將切割線切割入晶圓中至晶圓的最終厚度的所需深度或更深。將背面研磨膠帶15層合至晶圓頂部側(cè)上的底部填充劑，并由晶圓背側(cè)去除切割膠帶
18。然后減小晶圓的背側(cè)的厚度，例如通過(guò)研磨刀片19研磨或通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員選擇的任何其他適當(dāng)?shù)姆椒āp小厚度至少到切割線的深度，并且可以進(jìn)一步減小厚度至所需的晶圓的最終厚度。通過(guò)從晶圓背側(cè)去除厚度至少到切割線的深度，將晶圓單體化成單個(gè)裸片。
【權(quán)利要求】
1.將半導(dǎo)體晶圓單體化成單個(gè)半導(dǎo)體裸片的方法，所述半導(dǎo)體晶圓的頂部表面具有金屬預(yù)連接凸塊，并具有設(shè)置在所述金屬預(yù)連接凸塊上及周?chē)牡撞刻畛鋭┑耐繉樱龇椒ò? (A)提供半導(dǎo)體晶圓，該半導(dǎo)體晶圓的頂部表面具有金屬預(yù)連接凸塊的陣列和設(shè)置在所述金屬預(yù)連接凸塊上及周?chē)牡撞刻畛鋭┑耐繉樱? (B)穿過(guò)所述金屬預(yù)連接凸塊之間的所述底部填充劑切割并切入所述半導(dǎo)體晶圓的頂部表面中至最終所需晶圓厚度，產(chǎn)生切割線；以及 (C)從晶圓背側(cè)除去晶圓材料至少至所述切割線的深度，從而由所述晶圓單體化得到的裸片。
【文檔編號(hào)】H01L21/56GK103999203SQ201280038320
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月29日
【發(fā)明者】G·黃, Y·金, R·吉諾, Q·黃 申請(qǐng)人:漢高知識(shí)產(chǎn)權(quán)控股有限責(zé)任公司