專利名稱：晶圓切割方法
晶圓切割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上與一種晶圓切割方法有關(guān)，特別是關(guān)于一種針對晶圓級(waferlevel)接合晶圓結(jié)構(gòu)的切割方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體元件和光電元件的制作流程中會大量使用到磊晶與鍍膜制程來形成各種層結(jié)構(gòu)。一般而言，要在一種材料上成長另一種不同的材料，必須要考慮兩者原子晶格間的匹配程度，若是兩者材料之間的晶格大小差距太大，必然會在界面處產(chǎn)生一應(yīng)力場，缺陷或差排大多會集中在這類界面處，進(jìn)而導(dǎo)致后續(xù)的鍍膜或磊晶結(jié)構(gòu)會有穿遂差排(threadingdislocation)等問題，嚴(yán)重地影響元件的效能。近年來，為了解決上述晶格大小不匹配與鍍膜嘉晶時的穿遂差排等問題。晶圓對晶圓接合技術(shù)(wafer-to-wafer bonding)系應(yīng)運開發(fā)而出。晶圓對晶圓接合系指將兩晶圓接合后，藉由外加能量使接合界面的原子產(chǎn)生反應(yīng)形成共價鍵而結(jié)合成一體，并使接合介面達(dá)到特定的鍵合強度。完成接合的晶圓接合結(jié)構(gòu)之后可再如同單一晶圓般進(jìn)行切割制程切割成一個個的晶?；騿卧?。晶圓對晶圓接合技術(shù)能克服材料本身在磊晶技術(shù)上的限制，不受限于晶格相異的材料限制，且由于所欲制作的元件是以晶圓型態(tài)完成了整體制作后才切割一個個成品單元，故省去了現(xiàn)有技術(shù)中要對每一切割下來的半成品單元進(jìn)行其他繁復(fù)的組裝流程，無疑大大節(jié)省了生產(chǎn)的時間與成本，有利于在半導(dǎo)體與光電產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域上輕易實現(xiàn)多樣化復(fù)合基板的制作，深具研究發(fā)展與商業(yè)化價值。

現(xiàn)今晶圓對晶圓接合技術(shù)已應(yīng)用在許多極具潛力的產(chǎn)業(yè)中，諸如微機電領(lǐng)域的微型麥克風(fēng)、生醫(yī)領(lǐng)域的微流體感測元件、微電子領(lǐng)域的晶圓級封裝(wafer level package,WLP)、絕緣材上覆娃(silicon-on-1nsulator, SOI)基材、光電領(lǐng)域的CMOS影像感測器(CIS)或發(fā)光二極管(LED)等元 件的制作,如晶圓級光學(xué)元件(wafer level optics, WL0)或是晶圓級相機模組(wafer level camera, WLC),其應(yīng)用的層面非常廣泛?，F(xiàn)在請參照圖1與圖2，其為先前技術(shù)中一晶圓對晶圓接合結(jié)構(gòu)(下文中統(tǒng)稱為已接合晶圓)100的切割制程示意圖。如圖1所示，已接合晶圓100是由一第一晶圓110與一第二晶圓120所對接而成，其第二晶圓120的外表面上是布植有錫球130。而如圖2所示，在切割制程之前已接合晶圓100會先粘附在一切割膠膜140上，以提供切割時必要的結(jié)構(gòu)支撐后再行切割。然后，進(jìn)行切割制程，切割已接合晶圓100之一表面，以將已接合晶圓切割為復(fù)數(shù)個晶粒。然，由于已接合晶圓100是由第一晶圓與第二晶圓所構(gòu)成，而具有較第一晶圓或第二晶圓厚的厚度，因此在切割已接合晶圓100時容易產(chǎn)生偏移，進(jìn)而影響切割的精準(zhǔn)度。并且，對于某些已接合晶圓100結(jié)構(gòu)而言，其中一晶圓面上會布植有錫球(或凸塊)130等接點結(jié)構(gòu)，藉以與電路板電性連接。由于該些錫球130會影響切割膠膜140與已接合晶圓100的粘著，因此在切割制程中容易造成已接合晶圓100無法被穩(wěn)固的固定住，亦會影響到切割的精準(zhǔn)度。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)作法無法克服的問題，本發(fā)明的目的即在于提供一種新穎的晶圓切割方法，其藉由半切割(half-cut)制程以及改變錫球形成步驟的順序而使得切粒步驟中切割膠膜與晶圓接合結(jié)構(gòu)之間的粘附不會受到凸出的錫球結(jié)構(gòu)的影響，進(jìn)而提高后續(xù)切割制程的良率與精準(zhǔn)度。根據(jù)本發(fā)明一實施例，其中揭露了一種晶圓切割方法，其步驟包含提供一第一晶圓、提供一第二晶圓并將該第二晶圓與該第一晶圓接合成一已接合晶圓、從該已接合晶圓的一第一面進(jìn)行半切割動作、在該已接合晶圓的一第二面上設(shè)置錫球、以及從該已接合晶圓的第二面進(jìn)行切粒動作。本發(fā)明的晶圓切割方法是采雙面的切割(half-cut)制程，較之現(xiàn)有的單次切割制程可更精確穩(wěn)定地切割總體厚度較厚的已接合晶圓結(jié)構(gòu)。再者，其各晶粒單元的錫球布植步驟系于兩次半切割制程·之間進(jìn)行，可避免現(xiàn)有作法中切割膠膜因突出的錫球結(jié)構(gòu)而無法與晶圓面緊密黏附的問題，進(jìn)一步提升切割穩(wěn)定度與精準(zhǔn)度。無疑地，本發(fā)明的這類目的與其他目的在閱者讀過下文以多種圖示與繪圖來描述的較佳實施例細(xì)節(jié)說明后將變得更為顯見。

圖1與圖2為先前技術(shù)中一晶圓對晶圓接合結(jié)構(gòu)的切割制程示意圖。圖3 11為本發(fā)明晶圓切割方法流程一系列步驟的示意圖，其中:圖3與圖4為根據(jù)本發(fā)明晶圓切割方法流程中晶圓對晶圓接合步驟的不意圖；圖5與圖6為根據(jù)本發(fā)明晶圓切割方法流程中對已接合晶圓進(jìn)行半切步驟的示意圖；圖7與圖8為根據(jù)本發(fā)明晶圓切割方法流程中錫球形成步驟的示意圖；圖9與圖10為根據(jù)本發(fā)明晶圓切割方法流程中另一晶圓切割步驟的示意圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明晶圓切割方法流程中最后的成品脫膜步驟的示意圖。100 已接合晶圓110 第一晶圓120 第二晶圓130 錫球140 切割膠膜200 接合晶圓210 第一晶圓220 第二晶圓230 陣列單元240 切割膠膜250 切割輪鋸260 切割道270 錫球
280 切割膠膜290 切割道292 晶粒
具體實施方式現(xiàn)在文中將對本發(fā)明的實施例其隨附圖示中所描繪的例子作細(xì)節(jié)說明。然，其并非要將該些實施例限定在后文中將描述的實施方式，且文中的實施方式系提出來讓閱者能輕易并完整地了解本發(fā)明的范疇與精神。在圖示中，某些元件與結(jié)構(gòu)的尺寸與厚度為了清楚之故會被夸大表示。請參照圖3至圖11，其依序描繪出本發(fā)明晶圓切割方法的步驟流程。首先請同時參照圖3與圖4，其描繪出根據(jù)本發(fā)明晶圓切割方法流程中晶圓對晶圓接合步驟的示意圖。本發(fā)明的晶圓切割方法的對象物主要為由多片晶圓所接合而成的單一晶圓或結(jié)構(gòu)體，在下文中通稱其為已接合晶圓。首先，提供一第一晶圓210與一第二晶圓220。然后，利用晶圓對晶圓接合技術(shù)對接第一晶圓210與第二晶·圓220而形成一已接合晶圓200。在本發(fā)明實施例中，第一晶圓210與第二晶圓220可為由各種晶圓堆疊之晶圓疊層結(jié)構(gòu)，如一已制作完成的鏡頭晶圓或感測器晶圓，其上形成有以陣列方式排列的鏡頭單元或感測器單元。第一晶圓210與第二晶圓220亦可為制作一單一晶圓級鏡頭模組(WLC)中所需的各晶圓疊層組件，如各透鏡晶圓組件。第一晶圓210與第二晶圓220會先經(jīng)過晶圓接合機臺精確地對位使得其上對應(yīng)的各陣列單元230能彼此對準(zhǔn)，之后才進(jìn)行接合動作，其晶圓接合方式包含但不限定于陽極處理式、共晶式、黏合式、融合式、絕緣上覆硅、熱壓式等接合方式。須注意，圖中的第一晶圓210與第二晶圓220僅為一例示，在其他實施例中，已接合晶圓200亦可能由兩個以上的晶圓(如三到四片晶圓)彼此對接而成。接著請參照圖5與圖6，其描繪出本發(fā)明晶圓切割方法流程中對已接合晶圓進(jìn)行半切割制程之示意圖。如圖5與圖6所示，已接合晶圓200在進(jìn)行半切割制程前會先粘附在一切割膠膜240上，且切割膠膜240系用來暫時固定住已接合晶圓200，以提供已接合晶圓200在進(jìn)行半切割制程時必要的結(jié)構(gòu)支撐，并使半切割制程能更穩(wěn)定地進(jìn)行以提高切割的精準(zhǔn)度。然后，對已接合晶圓200之一表面進(jìn)行半切割制程，利用一切割輪鋸250沿著已接合晶圓200的切割面上預(yù)先定義好的切割道260進(jìn)行。半切割制程的切割深度系小于已接合晶圓200的整體厚度h，其中尤以切割面端的晶圓(即第一晶圓210)厚度為佳，但不限于此。在本實施例中，切割膠膜240可為電子級膠膜(blue tape)、紫外線膠膜(UV tape)、或是熱脫膠膜等，其具有高黏性以在半切割過程中牢固地粘住晶圓，避免脫粒、毛邊、位移、背崩、斷片等現(xiàn)象發(fā)生。再者，切割膠膜240須能在之后經(jīng)由特殊處理(如加熱、照UV光等)而消除其黏性，以順利從晶圓面上取下。當(dāng)已接合晶圓200的其中一面粘上切割膠膜240后，半切割制程即可從已接合晶圓200未粘有切割膠膜240的另一面來施作。接著請參照圖7與圖8，其描繪出本發(fā)明晶圓切割方法流程中錫球形成步驟之示意圖。如圖7所示，在完成半切割制程后，粘著于已接合晶圓200非切割面(即第二晶圓220的那一面)上的切割膠膜240會先經(jīng)過脫膠處理(如加熱或紫外光固化)而與已接合晶圓200脫離。而如圖8所示，之后在已接合晶圓200脫離切割膠膜240之表面上布植多個錫球(或凸塊)270以作為已接合晶圓200上各陣列單元對外的接點。于實作中，最后從已接合晶圓200上切割下來的各晶圓級元件成品(如一微鏡頭模組)會藉由該些錫球270與一電路板或其他封裝結(jié)構(gòu)上的接墊連結(jié)，使制作完成的各晶圓級元件可以固定在電路板上并與之達(dá)成電性連結(jié)。在本發(fā)明實施例中，錫球270僅會布植在已接合晶圓200的其中一面上，其材質(zhì)可包含錫、銀、銅、鉛或其合金等成分。須注意本發(fā)明圖中所示的錫球270尺寸為清楚描述之故而夸大表示，在實作中，錫球270的直徑可能僅在數(shù)百微米(μπι)之間，且每一陣列單元系可布植有多顆錫球。接著請參照圖9與圖10，其描繪出本發(fā)明晶圓切割方法流程中另一晶圓切割步驟的示意圖。在完成了前述的錫球布植步驟后，已接合晶圓200經(jīng)過半切割制程的表面(即第一晶圓210的那一面)會先黏附上另一切割膠膜280，以利進(jìn)行一切割制程。于本發(fā)明的其他實施例中，在已接合晶圓200經(jīng)過半切割制程的表面粘附切割膠膜280的步驟亦可于錫球布植步驟之前進(jìn)行，以助于穩(wěn)定地固定住已接合晶圓200，進(jìn)而準(zhǔn)確布植錫球270于各陣列單元上。如圖10所示，類似于本案圖6的步驟，切割輪鋸250會沿著已接合晶圓200布植有錫球270的那一面(即第二晶圓220的那一面)上預(yù)先定義好的切割道290進(jìn)行切割制程。第二晶圓220上的切割道290系與第一晶圓210上的切割道260對齊，使得整個切割制程完成后已接合晶圓200會被分成復(fù)數(shù)個晶粒292，例如多個個別獨立的晶片或成品單元。于本實施例中，切割制程的切割深度與半切割制程的切割深度的總和系大于或等于已接合晶圓200的整體厚度h，以將已接合晶圓200切割為晶粒292。本發(fā)明的切割制程亦可為半切割制程且切割深度小于已接合晶圓200的整體厚度h，但不限于此，其中切割制程的切割深度尤以切割面端的晶圓，即第二晶圓220，的厚度為較佳，且不以此為限。接著請參照圖11，在已接合晶圓200完成晶粒292切割后，粘附在第二晶圓220上的切割膠膜280會經(jīng)由照射UV光或是加熱固化等處理以去除其黏性。本發(fā)明的晶圓切割方法的一大特點在于，其切割是采雙面的切割(half-cut)制程，意即已接合晶圓200并非經(jīng)由單一切割制程來分離各晶粒292，而是分別從已接合晶圓200的兩面各進(jìn)行一道半切割制程始得以完成切割程序。采用此作法的緣故在于一般已接合晶圓200的總體厚度h會過大，單次的切割制程是無法精確穩(wěn)定地切割出各晶粒292，故采用兩面切割的方式為之。并且，第一次半切割制程較佳從未有要布植錫球270的表面進(jìn)行，如第一晶圓210的那一面，且布植錫球270的步驟較佳進(jìn)行于兩次半切割制程之間，使得切割膠膜280不至于因粘附于布植有錫球270的表面而產(chǎn)生粘著不穩(wěn)固的情況。藉此，第二次半切割制程可避免因粘著不穩(wěn)固而造成切割偏移。本領(lǐng)域之技藝人士將可輕易了解到在維持本發(fā)明教示之前提下，本發(fā)明之元件與方法步驟可加以修改或變形成多種態(tài)樣。以上所述僅為本發(fā)明之較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做之均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明之涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種晶圓切割方法，其包含下列步驟: 提供一已接合晶圓，其中該已接合晶圓是由一第一晶圓與一第二晶圓接合而成； 對該已接合晶圓的一第一面進(jìn)行一半切割制程； 在該已接合晶圓相對于該第一面的一第二面上設(shè)置錫球；以及對該已接合晶圓的該第二面進(jìn)行一切割制程，以切割出復(fù)數(shù)個晶粒。
2.按權(quán)利要求1所述的晶圓切割方法，其中還包含在進(jìn)行該半切割制程之前將該已接合晶圓的該第二面粘貼于一切割膠膜。
3.按權(quán)利要求1所述的晶圓切割方法，其中還包含在進(jìn)行該切割制程之前將該已接合晶圓的該第一面粘貼于一切割膠膜。
4.按權(quán)利要求1所述的晶圓切割方法，其中該第一晶圓與該第二晶圓為晶圓級光學(xué)元件晶圓。
5.按權(quán)利要求4所述的晶圓切割方法，其中該第一晶圓為鏡頭模組晶圓。
6.按權(quán)利要求4所述的晶圓切割方法，其中該第二晶圓為感測器晶圓。
全文摘要
一種晶圓切割方法，其步驟包含將一第一晶圓與一第二晶圓接合成一已接合晶圓、從該已接合晶圓的第一面進(jìn)行半切割動作、在該已接合晶圓的第二面上設(shè)置錫球、以及從該已接合晶圓的第二面進(jìn)行切割動作。藉由半切割制程以及改變錫球形成步驟的順序而使得切粒步驟中切割膠膜與晶圓接合結(jié)構(gòu)之間的粘附不會受到凸出的錫球結(jié)構(gòu)的影響，進(jìn)而提高后續(xù)切割制程的良率與精準(zhǔn)度。
文檔編號B28D5/00GK103085176SQ20111034836
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者黃騰德 申請人:奇景光電股份有限公司