專利名稱：管芯切割的化學(xué)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體管芯(semiconductor die)，尤其涉及切割管 芯(singulating die )的方法。
背景技術(shù)：
管芯正變得日益復(fù)雜，并且可能包含用于在其上構(gòu)建完整電路的 絕緣和導(dǎo)電材料的大量的薄層。另外，為了提高工作速度并減小功耗， 使用了低電介質(zhì)常數(shù)材料。在一些情況下，除了硅以外的其他材料， 如砷化鎵和氮化鎵，用于制造用于制造管芯的半導(dǎo)體晶片。這些新的 材料比傳統(tǒng)所使用的材料更易碎。
為了有效利用上述材料，通常，由一個(gè)晶片制造數(shù)千個(gè)管芯。然 后，利用所知的各種切割或劃片工序中的一種，將該晶片分割成單獨(dú) 的管芯。在一個(gè)例子中，切割工藝使用旋轉(zhuǎn)鋸機(jī)械地碾碎半導(dǎo)體晶片 的非有源區(qū)，直到相鄰的管芯相互分離為止。通常，該鋸基本上沿直 線路徑移動(dòng)，管芯通常為矩形或正方形。晶片中的每個(gè)管芯，為了與 晶片鋸開(kāi)工藝相適應(yīng)，通常為相同大小或整數(shù)倍。
雖然，在過(guò)去鋸切割已經(jīng)有效地用于切割管芯，但是對(duì)于切割更 新的和更薄的管芯、以及更加易碎的晶片材料并不適用。例如，旋轉(zhuǎn) 鋸可能在無(wú)意中損壞管芯邊緣。尤其，鋸可能引起外部邊緣或管芯角 落的邊緣缺陷，如細(xì)微裂縫。這些缺陷可能形成裂縫蔓延區(qū)域。因此， 邊緣缺陷和裂縫的存在使得在其后的半導(dǎo)體組裝工序或最終應(yīng)用時(shí)， 管芯特別易于在從晶片分離處的沿其邊界的部位裂開(kāi)或破碎。上述問(wèn) 題可能導(dǎo)致成品率損失，而且可能危及最終器件的可操作性。
因此，希望提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法可以使由于 在組裝過(guò)程中管芯裂開(kāi)和破碎而引起的損失最小化。另外，提供一種
制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法允許在由各種襯底材料，如硅、砷化 硅、氮化硅等構(gòu)成的一個(gè)晶片內(nèi)制造各種尺寸和形狀的管芯，而不會(huì) 增加管芯的裂開(kāi)或破碎的發(fā)生。另外，本發(fā)明其他的特征和特性參照 附圖和本發(fā)明的背景，由下述對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述和權(quán)利要求而明 了。


以下將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，在這些附圖中相同的符 號(hào)代表相同元件。
圖l是典型的管芯的剖面圖。
圖2-4是可以用于制造圖1中的典型的管芯的典型方法的不同步 驟中的典型襯底的簡(jiǎn)化剖面圖。
圖5是圖4中的襯底的頂視圖。
圖6-9是可以用于制造圖1中的典型的管芯的典型方法的不同步 驟中的典型襯底的簡(jiǎn)化剖面圖。

發(fā)明內(nèi)容
以下本發(fā)明的詳細(xì)敘述僅僅是典型示例，并不限制本發(fā)明或本發(fā) 明的應(yīng)用。另外，并不被本發(fā)明的前述背景所示的任何理論或本發(fā)明 的下述詳細(xì)說(shuō)明所限。
圖1是包含襯底層102和淀積在該襯底層102上的背襯材料104 的切割的管芯100的典型示例。襯底層102可以由構(gòu)成管芯的常用的 大量襯底材料中的任何一種構(gòu)成，如硅、砷化鎵、氮化鎵。襯底層102 還可以包含導(dǎo)電或絕緣材料，在該導(dǎo)電或絕緣材料中形成未說(shuō)明的器 件部件，如晶體管、互連或其他常用電路部件。襯底層102優(yōu)選包含 具有降低了的邊緣缺陷的光滑的邊緣側(cè)壁106。雖然，圖l示出了彎 曲的側(cè)壁106，也可以適當(dāng)采用其他的結(jié)構(gòu)。背襯材料104在制造管 芯100的過(guò)程中的刻蝕工藝過(guò)程中保護(hù)晶片102;并且優(yōu)選的，是與 其后的封裝組裝相兼容的材料。背襯材料104可以是金屬或非金屬。
適合的金屬包括但不限于金、釩、鈦、Ti/NiV/Au、 Cr/Ag、 Ti/Au， 適合的非金屬材料包括但不限于鈍化氧化硅、玻璃、氮化物、陶瓷、 或有機(jī)物。
參照?qǐng)D2，優(yōu)選的，由上述與襯底層102有關(guān)的材料中的一種構(gòu) 成的襯底200接合在操作晶片202上。此時(shí)，襯底200具有與操作晶 片202相接合的有源表面204、和保持暴露的非有源表面206。襯底 200可以使用現(xiàn)有技術(shù)與操作晶片202相接合，如熱固環(huán)氧、熱塑或 有機(jī)粘合劑、或蠟。操作晶片202可以由如藍(lán)寶石、石榴石、氧化鋁、 陶瓷、玻璃、石英或鐵酸鹽等任何適合的材料構(gòu)成。如圖3所示，如 果需要的話，可以將來(lái)自襯底200的非有源表面206的材料去除，以 減小襯底200的厚度。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，操作晶片202不與 襯底200相接合，有源表面204與非有源表面206都保持暴露。
接下來(lái)，在襯底200上將背襯材料104淀積為圖案(圖4)。在 襯底200未與操作晶片202相接合的實(shí)施方式中，可以將背襯材料104 淀積在有源表面204上。如果操作晶片202與襯底200相接合，則背 襯材料104優(yōu)選地淀積在非有源表面206上?？梢允褂萌魏我阎牡?積工藝。例如濺射可以用于將背襯材料104淀積在非有源表面206上。 此外，可以進(jìn)行光刻工藝，以使背村材料104在襯底200上形成圖案。 在如此的工序中，淀積背襯材料104以覆蓋襯底200的非有源表面 206。按照期望的圖案，將光刻膠材料淀積在背襯材料104上，并將 未用光刻膠材料保護(hù)的背襯材料104部分刻蝕掉。在另一個(gè)例子中， 在襯底200上進(jìn)行遮蔽掩模工藝。此時(shí)，將描繪期望圖案輪廓的掩模 放置在襯底200的非有源表面上，將背襯材料104淀積在襯底200和 掩模上。然后，將掩模從襯底200上移走，而保留在村底200上的背 襯材料104形成期望的圖案。
期望的圖案可以具有各種結(jié)構(gòu)。典型的圖案500如圖5所示。在 該實(shí)施方式中，圖案500至少包含第一管芯部分210和利用條帶216 與第一管芯部分210相連接的第二管芯部分202。第一管芯部分210 和第二管芯部分212彼此相鄰，每個(gè)分別具有邊緣224和226。第一和第二管芯部分210和212具有與管芯100的期望形狀相對(duì)應(yīng)的形狀。 此時(shí)，第一和第二管芯部分210和212可以是多邊形(如矩形228)、 非矩形(如圓形230)、和具有任意的期望邊數(shù)(如五邊形、六邊形 232、七邊形等)。優(yōu)選的，管芯形狀可以具有圓形的角部234或尖 銳的角部235。雖然此處只討論了兩個(gè)管芯部分210和212，但可知 在該圖案中可以包含多于2種管芯形狀，如在圖5中所描述的那樣。
設(shè)置條帶216以將管芯部分(如210和212 )的邊緣連接在一起。 為此，條帶216相對(duì)很窄。條帶的數(shù)量必須足夠，以獲得在其后的工 藝步驟中能夠?qū)⒌谝缓偷诙苄颈３衷谝黄鸬慕Y(jié)構(gòu)。
在一個(gè)典型實(shí)施方式中，將背襯材料104淀積在襯底200上以形 成圖案500。參照?qǐng)D4和圖5，具有與第一管芯部分210相同形狀的 第一管芯形狀部分250、具有與第一管芯部分212相同形狀的第一管 芯形狀部件252、以及與條帶216形狀相似的條帶254形成在支持材 料104中。條帶254將第一管芯部分250連接到第二管芯部分252上。
接下來(lái)，如圖6所示，將襯底200的這些沒(méi)有用背襯材料104 保護(hù)的部分去除，形成壁106，并不完全地將襯底200至少分隔為第 一管芯236和第二管芯238。該步驟例如可以利用化學(xué)刻蝕進(jìn)行，如 可以使用各向同性干法或濕法刻蝕，或各向異性刻蝕工藝。優(yōu)選的， 進(jìn)行橫向刻蝕襯底200的部分235的化學(xué)刻蝕工藝。在任何情況下， 第一和第二管芯236和238至少利用條帶254保持相互附著。
然后，利用任何常用方法將操作晶片202與襯底200相分離，如 加熱或暴露給如丙酮等合適的化學(xué)劑。在該步驟中，第一和第二管芯 236與238仍舊利用條帶254而相互附著。然后，將粘合帶220連接 到背襯材料104上，如圖7所示?？梢允褂猛ǔＳ糜诎雽?dǎo)體處理的任 意類型的膠帶。
接下來(lái)，如圖如8所示，斷開(kāi)帶254,從而分離第一與第二管芯 236和238。例如，可以使用能夠斷裂條帶連接物的鋸來(lái)鋸斷帶254。 優(yōu)選的，使用直接作用于條帶254的激光或高壓水流將第一與第二管 芯部分236和238熱分離。另外，如圖8所示，第一和第二管芯部分236和238可以使用常用的移除工具240分離，該移除工具從條帶220 上抬起第二管芯部分212或任意其他的管芯部件。例如，第一或第二 管芯236和238可以使用彈性?shī)A頭(collet pick )或其他適合的工具拾 起或放下。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以將條帶254如圖9所示地移除。
一旦分離，半導(dǎo)體管芯還可以為最終應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步處理。例如，背襯材料104可以用于管芯的焊料貼合或管芯的環(huán)氧貼合工藝。
目前，已經(jīng)提供了由具有有源表面和非有源表面的襯底制造半導(dǎo) 體器件的方法。在一個(gè)典型實(shí)施方式中，該方法包括以下步驟在襯 底的非有源表面上將背襯材料淀積為圖案，該圖案至少具有第一管芯 部分、與第一管芯部分相鄰的第二管芯部分、和連接第一管芯部分與 第二管芯部分的條帶；從襯底的非有源表面的沒(méi)有淀積背襯材料的部 分去除材料，從而將襯底部分分離為通過(guò)所淀積的背襯材料的帶而相 互連接的第一管芯和第二管芯；以及斷開(kāi)條帶連接物，以將第一管芯 從第二管芯分離。
在另一個(gè)典型實(shí)施方式中，淀積步驟可以包括以下步驟在襯底 的非有源表面上，放置具有在其中形成的圖案的輪廓的遮蔽掩模；在 遮蔽掩模和襯底的非有源表面上淀積背襯材料，從而在襯底上形成圖 案。替代地，淀積步驟可以包括淀積金屬。替代地，淀積步驟可以包 括淀積非金屬。在另一個(gè)典型實(shí)施方式中，淀積步驟可以包括在襯底 的非有源表面上淀積背襯材料，在所淀積的背襯材料上將光刻膠淀積 為圖案，其中至少將所淀積的背襯材料的一部分暴露，并刻蝕所暴露 的背襯材料。
在另一實(shí)施方式中，第一管芯部分是圓形的。在另一個(gè)實(shí)施方式 中，第一管芯部分為具有圓形或尖銳角部的多邊形。在又一個(gè)實(shí)施方 式中，該方法還包括將操作晶片接合到襯底的有源表面上。替代地， 該方法還包括在將操作晶片接合到襯底的有源表面上之后，減小襯底 的厚度。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括從操作晶片上移除襯底， 以及在移除步驟之后，將襯底粘合在膠帶上。替代地，該方法包括在從襯底的非有源表面的沒(méi)有淀積背襯材料的部分去除材料的步驟之
后，將襯底粘合在膠帶上。
在一個(gè)典型實(shí)施方式中，從襯底的非有源表面的沒(méi)有淀積背襯材 料的部分去除材料的步驟包括刻蝕襯底。在另一個(gè)典型實(shí)施方式中， 刻蝕襯底的步驟包括各相同性干法刻蝕村底。在另一個(gè)實(shí)施方式中， 刻蝕襯底的步驟包括各相同性濕法刻蝕襯底。替代地，斷開(kāi)條帶連接 物的步驟包含鋸斷條帶連接物。
在另一個(gè)典型方法中，該方法包括以下步驟將操作晶片接合在 襯底的有源表面上；減小襯底的非有源表面的厚度；在襯底的非有源 表面上將背襯材料淀積為圖案，該圖案至少具有第一管芯部分、與第 一管芯部分相鄰的第二管芯部分、和連接第一管芯部分與第二管芯部 分的條帶；化學(xué)地去除襯底非有源表面的沒(méi)有淀積背襯材料的部分， 以將襯底部分分離為由所淀積的背襯材料的條帶而相互連接的第一 管芯和第二管芯；從襯底上移除操作晶片；將所淀積的背襯材料連接 在膠帶上；斷開(kāi)條帶以分離第一管芯與第二管芯。在一個(gè)實(shí)施方式中， 化學(xué)去除步驟還包括刻蝕襯底的暴露部分。在另一個(gè)實(shí)施方式中，第 一管芯部分為圓形。在又一個(gè)實(shí)施方式中，第一管芯部分為具有圓形 或尖銳角部的多邊形。
在另一個(gè)典型實(shí)施方式中，由襯底制造管芯的方法包括以下步 驟在襯底的有源表面上將背襯層淀積為圖案，該圖案至少具有第一 管芯、與第一管芯相鄰的第二管芯、和連接第一管芯與第二管芯的條 帶；刻蝕襯底的有源表面的沒(méi)有淀積背襯層的部分，以將襯底部分分 離為第 一和第二管芯，同時(shí)利用條帶保持第一管芯與第二管芯相互連 接；斷開(kāi)條帶以分離第一管芯與第二管芯。
雖然至少一個(gè)典型實(shí)施方式已經(jīng)在本發(fā)明的上述詳細(xì)描述中進(jìn) 行了闡明，但應(yīng)該理解的是仍存在大量的變化例。也應(yīng)該理解，典型 實(shí)施方式或典型例僅為示例，并不會(huì)限制本發(fā)明的范圍、應(yīng)用或結(jié)構(gòu)。 另外，上述詳細(xì)的描述為本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供實(shí)現(xiàn)本發(fā)明典型實(shí)施 方式的指導(dǎo)方針，在不脫離由權(quán)利要求和其合法等價(jià)物所限定的本發(fā) 明范圍內(nèi)，可以對(duì)所描述的實(shí)施方式中說(shuō)明的要素的功能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行 各種變更。
權(quán)利要求
1.一種由具有有源表面和非有源表面的襯底制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括在襯底的非有源表面上將背襯材料淀積為圖案，該圖案至少具有第一管芯部分、與第一管芯部分相鄰的第二管芯部分、和連接第一管芯部分與第二管芯部分的條帶；從襯底的非有源表面上的沒(méi)有淀積背襯材料的部分去除材料，以將襯底部分分離為利用所淀積的背襯材料的條帶所連接的第一管芯和第二管芯；斷開(kāi)條帶連接物以分離第一管芯與第二管芯。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，淀積步驟包括 在襯底的非有源表面上方放置具有在其中形成的圖案的輪廓的遮蔽掩模；在遮蔽掩模和襯底的非有源表面上淀積背襯材料，以在襯底上形 成圖案。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，淀積步驟包括淀積金屬。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，淀積步驟包括淀積非金屬。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，淀積步驟包括 在襯底的非有源表面上淀積背襯材料；在所淀積的背襯材料上將光刻膠淀積為圖案，其中所淀積的背襯 材料的至少一部分被暴露； 刻蝕暴露的背襯材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一管芯部分是圓形的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一管芯部分是具有圓 形或尖銳角部的多邊形。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括 將操作晶片接合在襯底的有源表面上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括在將操作晶片接合在襯底的有源表面上的步驟之后，減小襯底的厚度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括 從操作晶片上移除襯底；以及 在移除步驟之后，將襯底連接在膠帶上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括 在從襯底的非有源表面上的沒(méi)有淀積背襯材料的部分去除材料的步驟之后，將襯底連接在膠帶上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，從襯底的非有源表面上的沒(méi)有淀積背村材料的部分去除材料的步驟包括刻蝕襯底。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，刻蝕襯底的步驟包括在襯底上使用干法刻蝕工藝。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，刻蝕襯底的步驟包括在襯底上使用濕法刻蝕工藝。
15. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，斷開(kāi)條帶連接物的步驟包括鋸開(kāi)條帶連接器。
16. —種由襯底制造管芯的方法，該方法包括 將操作晶片接合在襯底的有源表面上； 減小襯底的非有源表面的厚度；在襯底的非有源表面上將背襯材料淀積為圖案，該圖案至少具有第一管芯部分、與第一管芯部分相鄰的第二管芯部分、和連接第一管芯部分與第二管芯部分的條帶；化學(xué)地去除襯底的非有源表面的沒(méi)有淀積背襯材料的部分，以將襯底部分分離為由所淀積的背襯材料的條帶而相互連接的第一管芯與第二管芯；從襯底上去除操作晶片；將所淀積的背襯材料連接在膠帶上；斷開(kāi)條帶以分離第一管芯與第二管芯。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，化學(xué)去除步驟還包括 刻蝕襯底的暴露部分的步驟。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，第一管芯部分是圓形的。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，第一管芯部分是具有 圓形或尖銳角部的多邊形。
20. —種由襯底制造管芯的方法，該方法包括 在襯底的有源表面上將背襯層淀積為圖案，該圖案至少具有第一管芯部分、與第一管芯部分相鄰的第二管芯部分、和連接第一管芯部 分與第二管芯部分的條帶；刻蝕襯底的有源表面的沒(méi)有淀積背襯層的部分，以將襯底部分地 分離為第一管芯與第二管芯，同時(shí)利用條帶保持第一管芯與第二管芯 相互連接；斷開(kāi)條帶，以分離第一管芯與第二管芯。
全文摘要
一種利用由具有有源表面(204)和非有源表面(206)的襯底(200)制造半導(dǎo)體器件方法。該方法包括在襯底(206)的非有源表面上，將背襯材料(104)淀積為圖案(500)，該圖案至少具有第一管芯部分(210)、與第一管芯部分(210)相鄰的第二管芯部分(212)、和連接第一管芯部分(210)和第二管芯部分(212)的條帶(216)；從襯底(206)的非有源表面上的沒(méi)有淀積背襯材料的部分去除材料，以將襯底(200)部分分離為由所淀積的背襯材料的條帶(254)所連接的第一管芯(236)和第二管芯(238)；并斷開(kāi)條帶連接物(254)以分離第一管芯(236)和第二管芯(238)。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101203938SQ200680022503
公開(kāi)日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月22日
發(fā)明者布賴恩·W.·孔迪, 戴維·J.·多爾蒂, 馬赫什·K.·沙阿 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司