分段式边缘保护屏蔽件的制作方法

本发明涉及分段式边缘保护屏蔽件，具体地，涉及用于等离子体切割晶圆的分段式边缘保护屏蔽件。

背景技术：

在半导体晶圆处理期间，集成电路或裸片形成在由硅或其他材料制成的薄晶圆衬底上。在完成晶圆处理之后，裸片在被封装之前必须被分割或分离成各个裸片。这种分割工艺被称为晶圆切割。用于晶圆切割的一种技术是机械锯切。利用该方法，高速旋转锯用于沿着切线(也称为切割通道或街道)分离相邻的裸片。用于晶圆切割的另一种技术是基于激光的方法，其被称为隐形切割。这些方法都是顺序技术，当在晶圆上存在需要分割的大量裸片时，会变得耗时。机械切割进一步具有的缺点在于会发生碎屑和/或断裂形成，这会降低裸片强度，从而导致裸片可靠性和晶圆产量降低。

等离子体切割是用于晶圆切割的另一种技术。等离子体切割是干蚀刻工艺，其不要求与晶圆物理接触，由此趋于避免诸如裸片碎屑和断裂之类的机械切割的固有问题。利用等离子体切割，完成切割操作的时间不会随着需要被蚀刻的更大量切线和更小裸片而增加，因为等离子体切割利用单个等离子体蚀刻工艺步骤进行晶圆上的所有裸片的同时分离。等离子体切割基于多路复用的深反应离子蚀刻(DRIE)技术，并且可以对安装在标准类型的框架或载体中的晶圆执行。为了准备晶圆用于等离子体切割，使用光刻工艺来露出晶圆上的切线。露出的切线通常延伸到晶圆的边缘，因此可以包括边缘附近的相邻部分裸片。该光刻工艺能够在蚀刻步骤期间实现通过等离子体的直接接入以沿着切线蚀刻穿过晶圆。利用研磨之后的 等离子体切割(PDAG)(也称为研磨后切割(DPG))，晶圆被减薄并在经受等离子体分割工艺之前安装在晶圆载体内的粘合底层或胶上。

如果相对较大的裸片将在晶圆上进行等离子体切割，则切割之前执行的光刻工艺将露出延伸到晶圆边缘的切线。由于它们的尺寸和与晶圆载体中的粘合底层的对应大接触面积，在使用拾取和放置带的释放技术从粘合底层移除裸片用于封装之前，这些裸片(包括位于晶圆边缘附近的部分裸片)在等离子分割之后以及在随后的处理步骤(例如，层压、卸装等)期间临时保持与粘合底层的良好接合。

较小的裸片将具有与粘合底层的较小接触面积。由于在等离子体切割之前执行的光刻工艺将露出延伸到晶圆边缘的切线，所以这些裸片(尤其是位于晶圆边缘附近的部分裸片)在完成等离子体分割之后更显著地易于破碎和断裂并随后与粘合底层的分层。

用于防止这种分层的一种技术是在等离子体切割期间在等离子体蚀刻处理工具的等离子体反应室内使用保护环。保护环被放置在等离子体源和晶圆的表面之间并防止等离子体蚀刻晶圆的包括部分裸片的外围边缘。然而，保护环的使用在晶圆的边缘周围留下未被蚀刻的材料环，这在拾取和放置技术可用于封装裸片之前要求用于去除的附加工艺步骤。

技术实现要素：

根据用于等离子体切割晶圆的分段式边缘保护屏蔽件的实施例，该分段式边缘保护屏蔽件包括外结构和多个等离子体屏蔽边缘区段。外结构限定被配置为对应于晶圆的圆周边缘的内环形边缘。多个等离子体屏蔽边缘区段中的每一个都通过内边缘和侧边缘来限定。内边缘在外结构的环形边缘内部且与外结构的环形边缘同心。侧边缘在内边缘和环形边缘之间延伸。

根据等离子体切割晶圆的方法的实施例，该方法包括：提供晶 圆，该晶圆被图案化为露出晶圆表面上的切线；在晶圆的表面上方提供分段式边缘保护屏蔽件；以及穿过分段式边缘保护屏蔽件等离子体蚀刻晶圆的表面以分割切线内的裸片并分割多个晶圆边缘区域。多个晶圆边缘区域在晶圆的圆周边缘周围被分隔开。

根据晶圆的实施例，该晶圆包括多个分割的裸片和多个分割的晶圆边缘区域。分割的晶圆边缘区域在晶圆的圆周边缘周围被分隔开。

本领域技术人员在阅读以下详细描述并结合附图的基础上将意识到附加的特征和优势。

附图说明

附图的元件没有必要相互成比例。类似的参考标号表示对应的类似部分。各个所示实施例的特征可以组合，除非它们相互排除。在附图中示出并在随附的描述中详细描述实施例。

图1示出了分段式边缘保护屏蔽件的实施例的顶视图。

图2A和图2B分别示出了在等离子体切割之前安装在晶圆载体中的晶圆的实施例的顶视图和截面图。

图3示出了等离子体反应室内的分段式边缘保护屏蔽件的实施例的侧视图。

图4示出了在穿过分段式边缘保护屏蔽件等离子体切割晶圆之后的晶圆的实施例的顶视图。

图5A和图5B分别示出了晶圆的圆周边缘以示出分割的晶圆边缘区域和分割的裸片的实施例的顶视图。

图6示出了分段式边缘保护屏蔽件的实施例的顶视图。

图7示出了用于等离子体切割晶圆的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

图1示出了分段式边缘保护屏蔽件100的实施例的顶视图。分段式边缘保护屏蔽件100用于等离子体切割晶圆，并包括外结构102 和多个等离子体屏蔽边缘区段104。在各个实施例中，分段式边缘保护屏蔽件100由适当的材料制成，诸如铝、氮化铝或陶瓷材料。材料选择可以基于用于切割晶圆的具体等离子体工艺。示例性工艺包括基于氯的工艺和基于氟的工艺。

在所示实施例中，外结构102包括由106处的虚线表示的内环形边缘。内环形边缘106具有对应于将被等离子体切割的晶圆的圆周边缘的圆周。实例包括但不限于200mm晶圆和300mm晶圆。在所示实施例中，分段式边缘保护屏蔽件100包括由环形边缘106周围的槽114分隔开的八个等离子体屏蔽区段104。在其它实施例中，可以使用其它合适数目的等离子体屏蔽边缘区段104。在所示实施例中，每个等离子体屏蔽边缘区段104通过内边缘110来限定，其中内边缘110在环形边缘106内并与环形边缘106同心。内边缘110具有在122处表示的长度。在图1所示实施例中，外结构102和等离子体屏蔽边缘区段104在环形边缘106处接合。每个等离子体屏蔽边缘区段104都包括在内边缘110和环形边缘106之间延伸的侧边缘112。在所示实施例中，相邻的等离子体屏蔽边缘区段104的侧边缘112近似平行。相邻的侧边缘112之间的距离在116处示出。在所示实施例中，距离116在1mm至10mm的范围内。在其他实施例中，距离116可以具有其他适当的值。内边缘110和环形边缘106之间的距离在118处示出。在所示实施例中，距离118在1mm至10mm的范围内。在其他实施例中，距离118可具有其他适当的值。

在所示实施例中，分段式边缘保护屏蔽件100被适配为在等离子体蚀刻处理工具的等离子体反应室内使用。外结构102包括被配置为屏蔽环形边缘106外的等离子体的一个或多个等离子体屏蔽元件，其中相邻等离子体屏蔽边缘区段104的侧边缘112与环形边缘106相交。这被示为内屏蔽边缘120。图1将外结构102示为单个屏蔽环，其在边缘120处提供等离子体屏蔽。

图6以600示出了分段式边缘保护屏蔽件的另一实施例，其中，外结构102包括在602处示出的八个单独的等离子体屏蔽元件，其 在边缘120处提供等离子体屏蔽。等离子体屏蔽元件602中的每一个都包括在120处表示的内屏蔽边缘，其邻接环形边缘106。边缘120位于相邻的等离子体屏蔽边缘区段104的侧边缘112之间，其中侧边缘112与环形边缘106相交。在其他实施例中，外结构102或外结构602可以具有其他适当形状或尺寸以在边缘120处屏蔽等离子体。

图2A和图2B分别示出了在等离子体切割之前安装在晶圆载体204中的晶圆202的实施例的顶视图和截面图。晶圆载体204包括框架206和粘合带或底层208。晶圆202包括对齐凹口210。晶圆202包括顶表面212和圆周边缘214。在所示实施例中，晶圆202在安装在粘合底层208上之前通过研磨工艺减薄。对于等离子体切割，具有晶圆202的晶圆载体204在等离子体蚀刻工具的等离子体反应室内放置在分段式边缘保护屏蔽件100下方(还参见图3)。为了准备晶圆202用于等离子体切割，使用光刻工艺露出晶圆上的切线216-218。垂直切线216和水平切线218环绕将被分割的每个裸片(也参见图5B)。露出的切线216-218延伸到晶圆202的边缘214。

图3以300示出了位于等离子体反应室内部的分段式边缘保护屏蔽件100的实施例的侧视图。用于分段式边缘保护屏蔽件100的截面图在图1中被示为参考图3的虚线。在晶圆202被图案化以露出切线216-218并安装至粘合底层208之后，晶圆载体204被转送至等离子体反应室。分段式边缘保护屏蔽件100被放置在晶圆202的表面212上方，它们之间相距适当的距离(以312示出)。分段式边缘保护屏蔽件100的环形边缘106具有在参考线106的端部处示出的圆周，其与晶圆202的圆周边缘214对齐(参见参考线304和310)。分段式边缘保护屏蔽件100的内边缘110与晶圆202的表面212对齐，如参考线306和308所示。一旦分段式边缘保护屏蔽件100和晶圆载体204被放置到位，晶圆202的表面212就可以暴露给等离子体302以蚀刻穿过露出的切线来完成等离子体切割工艺。

图4示出了在如图3所示穿过分段式边缘保护屏蔽件100等离 子体切割晶圆202之后与晶圆202对应的晶圆402的实施例的顶视图。图5A和图5B分别示出了在等离子体切割之后对应于晶圆402的圆周边缘414的实施例的晶圆502的圆周边缘514的顶视图，并示出了分割的晶圆边缘区域502和分割的裸片506-508。图4以及图5A和图5B一起示出了晶圆402和502包括多个分割的裸片506-508以及在晶圆402和502的圆周边缘414和514周围分别分隔开的多个分割的晶圆边缘区域502的实施例。如图5A所示，每个分割的晶圆边缘区域502都包括对应的边缘区段504。为了分割晶圆边缘区域502和裸片506-508，穿过分段式边缘保护屏蔽件100的等离子体302蚀刻晶圆202的表面212。如图3所示，分段式边缘保护屏蔽件100的环形边缘106与晶圆202的圆周边缘214对齐。分段式边缘保护屏蔽件100为每个等离子体屏蔽边缘区段104在内边缘110处和侧边缘112处提供了等离子体屏蔽，并且进一步在相邻的等离子体屏蔽边缘区段104之间的边缘120处提供等离子体屏蔽。由等离子体屏蔽边缘区段104提供的屏蔽在图4中由对应的边缘区段404示出以及在图5中由对应的边缘区段504示出。边缘区段404包括与晶圆402的圆周边缘414同心的内边缘410。内边缘410具有在422处表示的长度。边缘区段404包括在晶圆402的圆周边缘414和内边缘410之间延伸的侧边缘412。在所示实施例中，相邻边缘区段404的侧边缘412近似平行。相邻边缘区段404的相邻侧边缘412之间的距离在416处表示。在所示实施例中，距离416在1mm至10mm的范围内。在其他实施例中，距离116可具有其他适当的值。在424处表示在用于边缘区段404的内边缘410与晶圆402的圆周边缘414之间的距离或长度。在所示实施例中，所有边缘区段404的侧边缘412都具有相同的长度或距离424。在所示实施例中，距离424在1mm至10mm的范围内。在其他实施例中，距离424可以具有其他适当的值。

参照图3以及图5A和图5B，穿过分段式边缘保护屏蔽件100等离子体蚀刻晶圆202的表面212在垂直切线516和水平切线518 之间分割裸片506-508，并且分割在晶圆502的圆周边缘514周围分隔开的多个晶圆边缘区域502。为了说明的目的，在图5A和图5B中，垂直切线516之间的间距和水平切线518之间的间距是不同的。针对以508a示出的分割的裸片，以516a和518a示出了这种间距。分割晶圆边缘区域502包括蚀刻与边缘区段504相邻且在边缘区段504外的部分裸片的互连切线516-518。这些部分裸片在图5A中示为位于边缘区段504边界与晶圆边缘区域502边界之间。边缘区段504边界与晶圆边缘区域502边界之间的切线516-518示出了在等离子体蚀刻工艺期间被分割的部分裸片的互连切线。因为边缘区域504内的裸片(未示出)由于被等离子体屏蔽边缘区段104屏蔽免受等离子体302而不被切割，所以晶圆边缘区域502包括这些裸片。这使得拾取和放置带的释放技术在同一工艺步骤期间从粘合底层208去除晶圆边缘区域502和裸片506-508。

在所示实施例中，垂直切线之间的间距(参见516a)可以大于、等于或小于水平切线之间的间距(参见518a)。相邻切线之间的最大距离被限定为间距516a或518a中的较大者。如果间距516a等于间距518a，则相邻切线之间的最大距离为间距516a或间距518a。在图4以及图5A和图5B所示的实施例中，边缘区段404的内边缘410具有长度422，长度422大于相邻切线之间的最大距离。参照图5A，间距518a(例如，裸片508a的高度)大于间距516a(例如，裸片508a的宽度)，并且是用于晶圆502的相邻切线之间的最大间距或距离。在所示实施例中，边缘区段404的内边缘410具有长度422，长度422大于相邻切线之间的最大距离。在图5中，以518a示出该最大距离。

图5B示出了其中分割的裸片506位于相邻边缘区段504的侧边缘之间的实施例。相邻边缘区段404(如图4所示)的侧边缘412之间的距离416大于图5B所示的相邻切线516或518之间的最大距离，使得裸片506足够小来适应在相邻的边缘区段504之间。裸片518位于相邻边缘区段504之间的区域之外。

图7示出了用于等离子体切割晶圆的方法的实施例的流程图。以700示出了该方法。在702中，提供晶圆202。晶圆202被图案化来露出晶圆202的表面212上的切线216-218。在704中，在晶圆202的表面212上方设置分段式边缘保护屏蔽件100。在706中，穿过分段式边缘保护屏蔽件100等离子体蚀刻晶圆202的表面212，以分割切线516-518内的裸片506-508并分割在晶圆502的圆周边缘514周围分隔开的多个晶圆边缘区域502。

诸如“下方”、“之下”、“下部”、“上方”、“上部”等的空间相对术语用于易于描述以解释一个元件相对于第二元件的定位。这些术语旨在涵盖除与图中所示不同的定向之外的器件的不同定向。此外，诸如“第一”、“第二”等的术语也用于描述各个元件、区域、部分等，并且也不用于限制。类似的术语在说明书中表示类似的元件。

如本文所使用的，术语“具有”、“包含”、“包括”、“含”等是开放性术语，其表示所提元件或特征的存在，但是不排除附加的元件或特征。冠词“一个”、“一”和“该”旨在包括多个和单个，除非另有明确指示。

当考虑上述范围的变化和应用时，应该理解，本发明不限于上面的描述，也不限于附图。相反，本发明仅通过以下权利要求及其合法等效来限制。