专利名称：切割晶片的方法
技术领域：
本发明涉及切割晶片的方法，在该方法中切割在一面上形成有多个电子电路的晶片，由此将晶片分成多个半导体芯片。
背景技术：
近来要求电子仪器仪表越来越小和越来越轻，因此希望在电子仪器仪表中使用的半导体封装以及由此结合在半导体封装内的半导体芯片制得小而轻。这就需要由其获得半导体芯片的晶片在切割之前具有很小的厚度，例如50微米或更小。
当如硅晶片的晶片形成得具有如50微米或更小的很小厚度时，会产生问题。例如，从形成到切割的步骤期间，这种薄晶片会破裂。
为此，现已提出了处理和切割薄晶片同时不会损伤它的各种构思。
例如，如JP 2000-306875 A中介绍的，晶片上形成有电路的一面施加有切割带，通过切割带将晶片的该面吸到真空吸盘台上，通过研磨与电路形成面相对的晶片背面减薄晶片(JP 2000-306875 A的图9和0031-0033段落)。随后，通过在沿用于晶片的切割线形成的划线(标记)处用红外线穿过晶片照射它的背面、使用红外照相机观察划线以及沿划线控制和移动切割锯来切割晶片(JP 2000-306875 A的图10和11以及0037-0038段落)。
根据JP 2000-306875 A中介绍的方法，不需要研磨晶片使其变薄、将保护带施加到晶片的电路形成面用于研磨期间的保护、然后除去保护带并将晶片放置在切割带上的操作(JP 2000-306875 A的图4和0008-0010段落)，并且可以得到例如防止薄晶片破裂的效果(JP 2000-306875 A的0042段落)。
在以上的现有技术中，还存在一种方法，其中代替使用切割锯，沿切割线用激光照射晶片以熔化晶片来切割晶片。
以上的现有方法存在以下问题通常由旋转的金刚石刀片或类似物制成的切割锯用在切割步骤中，在晶片(或切割的半导体芯片)中会产生破裂、边缘破碎、裂纹等，从而导致半导体芯片的质量和制造成品率下降。
以上的现有技术方法还存在以下问题需要如红外照相机的图像拾取装置，该装置能够拾取专门从晶片透射的光，这导致设备的成本增加。
此外，在使用激光束代替切割锯切割晶片的现有技术方法中存在以下问题由于激光束熔化了晶片的切割部分，切割的芯片在切割的边缘处具有突起部分(称做碎片)，或者由于受热而损坏了晶片中的电路，这导致半导体芯片的质量和制造成品率下降。
发明内容
本发明旨在解决以上问题，本发明的目的在于提供一种切割晶片的方法，该方法没有在半导体芯片中产生由切割晶片造成的破裂、边缘破碎、裂纹、碎片或电路损坏，并且允许高精度对准地将晶片切割成芯片，由此提高了半导体芯片的质量和制造成品率并且节约了设备的制造成本。
于是，本发明提供了一种切割芯片的方法，其中在一面上形成有多个电子电路的晶片被切割成各个半导体芯片，该方法包括以下步骤用光敏抗蚀剂层涂覆与形成有多个电子电路的一面相对的晶片另一面，沿着用于随后切断晶片的切割线，在形成有电子电路的表面上，用能够穿过晶片的辐射线照射光敏抗蚀剂层使其曝光，显影光敏抗蚀剂层，由此沿切割线选择性地除去抗蚀剂层被曝光的那部分的材料，并且在与形成有多个电子电路的一面相对的另一面上蚀刻晶片以沿着切割线切割晶片。
根据本发明，用能够穿透晶片的辐射线在形成有电路的一面上照射晶片，以沿切割线随后选择性地除去光敏抗蚀剂层的材料。这意味着照射期间可以识别沿切割线在晶片中画出的电路布局和如划线的标记，并且可以沿切割线高精度通过辐射线照射晶片，导致从晶片上切下具有良好外围轮廓的半导体芯片。为了识别电路布局和标记，可以使用拾取可见图像的装置，不需要如红外照相机的专门装置。由此，降低了执行本发明方法的设备成本。
此外，根据本发明，没有使用切割锯或激光束而是通过蚀刻来切割晶片。由此，由晶片分离出的半导体芯片没有破裂、边缘破碎、裂纹、碎片或电路损坏。特别是，在与形成有多个电子电路的一面相对的另一面上蚀刻晶片，因此不存在通过蚀刻负面地影响电子电路的危险，并且避免了电路损坏。
优选地，通过干蚀刻切割晶片。
本发明的方法进一步包括切割晶片的步骤、从晶片除去光敏抗蚀剂层的步骤。
光敏抗蚀剂层可以由正型光敏材料形成。此时，可以在形成有电路的一面上沿切割线用辐射线照射晶片。由此，可以防止辐射线照射电子电路，即使辐射线具有高能量，辐射线的能量也不会损伤电子电路。
光敏抗蚀剂层也可以由负型光敏材料形成。同样，此时可以使用具有将光敏抗蚀剂层选择性地暴露给辐射线的图形的掩模部件，在形成有电路的一面上沿切割线用辐射线照射晶片。
光敏抗蚀剂层可以由X射线敏感或红外敏感的材料形成。X射线敏感的材料允许使用具有短波长、良好线性传播性质以及高穿透性的辐射线，进而允许高精度地穿过晶片照射切割线，于是提供了由晶片上切下的并具有高精度形成的外围轮廓的半导体芯片。红外敏感的材料允许使用具有高穿透性的辐射线，与X射线相比，对人体来说更安全，并且易于操作。特别是，红外线即使直接照射电路也不会损坏电子电路。
从下面参考附图的详细说明中本领域中的普通技术人员能够很好地明白和理解本发明的以上和其它目的和优点，其中
图1A到1G按步骤示出了本发明的用于切割晶片的方法的一个实施例，图2示出了在图1C所示的实施例中的曝光步骤，图3示出了在本发明的方法的另一实施例中的曝光步骤，以及图4示出了晶片的电路形成面。
具体实施例方式
应用了本发明切割晶片方法的晶片W显示在图4中。晶片W由半导体材料例如硅以平板形的形状形成。在晶片的一面上Wa(下文称做电路形成面)，大量的电子电路Wc形成栅格形。通过在相邻电子电路Wc之间切断(切割)晶片W，晶片W可以分成多个半导体芯片。
在晶片W的电路形成面上，沿相邻电子电路Wc之间的切割线(切割期间用于切断晶片的线)形成划线S。划线为切割晶片W期间识别切割线位置的标记(或标志)。例如通过蚀刻电路形成面Wa的工艺，可以在电路形成面Wa上形成划线S。
如图4所示，不需要沿每个切割线的全部形成标记，例如划线S。为了形成标记，可以使用各种方法，包括在一个切割线的两端形成点形标记。
此外，当在电子电路Wc的基础上识别切割线时，不需要形成标记，例如划线S。
参考图1A到1G，现在介绍本发明的切割晶片方法的一个实施例。
如示出了研磨步骤的图1A所示，晶片W放置在晶片支撑物20上，由此形成有电子电路Wc(图4)的Wa面(即，电路形成面)通过保护带(未示出)接触支撑物20，通过研磨装置22研磨晶片W的相对面Wb，由此研磨的晶片W具有需要的厚度。
随后，如图1B所示，用光敏抗蚀剂层2涂覆晶片W的相对面Wb(形成抗蚀剂层的步骤)。例如通过将膏状光敏树脂材料施加到晶片W的相对面Wb进行抗蚀剂层形成步骤。在本实施例中，PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)用做形成光敏抗蚀剂层2的光敏树脂材料。PMMA为正型X射线敏感树脂材料，并具有暴露到X射线的那部分能够通过显影被除去的性质。
如图1C所示，然后晶片W翻转并放置在晶片支撑物20上，由此电路形成面Wa变得朝上并且被曝光。沿划线S朝晶片W照射X射线26a(图2)，X射线26a具有0.01到50纳米的波长，优选约0.4纳米，X射线穿过晶片W(曝光步骤)。
如图1C和图2的透视图所示，在曝光步骤中，使用包括下面设备和装置的系统照相机24，提供在晶片支撑物20上，以便能够拾取晶片支撑物20上的晶片W的图像；能够用点形X射线26a照射晶片W的照明装置26，点形X射线26a作为能够穿过晶片W的辐射线，与照相机24的透镜的轴同心；移动照相机的装置，图中没有示出，并且可以在平行于晶片支撑物20上晶片W的表面的平面中移动照相机24；以及控制单元，例如计算机，图中同样没有示出，连接到照相机24以能够与其进行通信，接收由照相机24拾取的晶片W的图像信息，以便分析晶片W中提供的划线S，并在分析结果的基础上控制用于移动照相机24的装置，由此沿划线S移动它。
在曝光步骤中，照相机24拾取支撑物20上晶片W的电路形成面Wa的图像，控制单元基于来自照相机24的图像信息来识别晶片W中的划线S，并在识别结果的基础上控制移动照相机的装置，由此沿划线S移动照相机24。当沿划线S移动照相机24时，通过照明装置26沿划线S用与照相机24的透镜的轴同心的点形X射线26a照射晶片W。X射线26a穿过硅的晶片W，因此，也用X射线26a照射晶片W背面(底面)上的光敏抗蚀剂层2，如图1C所示。因此，沿划线S露出光敏抗蚀剂层2。
曝光步骤之后，晶片W翻转，对光敏抗蚀剂层2进行显影步骤，如图1D所示。对于光敏抗蚀剂层2，使用正型X射线敏感树脂材料，例如PMMA。因此，暴露到X射线的部分，即沿划线的那部分光敏抗蚀剂层2在显影部分中被除去。
曝光的步骤和显影的步骤构成了光刻步骤。
然后从顶面干蚀刻晶片W，即与电路形成面Wa相对的面Wb，以便切割(切割步骤)，如图1E和1F所示。例如，反应离子蚀刻(RIE)工艺可以用于干蚀刻，由此适当地蚀刻由硅或类似物形成的晶片以对其进行切割。为了使光致抗蚀剂层2的蚀刻速率小于晶片的，使用干蚀刻期间不化学反应的诸如树脂的材料，例如PMMA，或者硬度高于硅的树脂。以此方式，只有没被光敏抗蚀剂层2覆盖而暴光的那部分晶片W，即沿切割线的那部分被蚀刻，由此沿切割线切割了晶片W。
随后，从晶片上(换句话说，从在切割步骤中相互分开的各半导体芯片C上)剥离并除去光敏抗蚀剂层2(除去抗蚀剂层的步骤)，如图1G所示。
当即使光敏抗蚀剂层2保留在与半导体芯片C的电路形成面Wa相对的表面Wb上，对于半导体芯片C的使用光敏抗蚀剂层2也不会产生问题时，不需要剥离光敏抗蚀剂层2(除去抗蚀剂层的步骤)。
根据本实施例切割晶片的方法，通过干蚀刻切断(切割)晶片W，同时没有使用切割锯或激光束，因此，被切割的半导体芯片C没有破裂、边缘破碎、裂纹、碎片或电路损坏。根据本发明，即使从厚度为50微米或更小的薄晶片上切割晶片，也可以得到没有破裂、边缘破碎、裂纹、碎片或电路损坏的半导体芯片。
而且，在电路形成面Wa用穿过晶片W的X射线26a照射晶片W，因此，可以识别在电路形成面Wa画出的划线S，穿过晶片的辐射线可以高精度对准地射向划线S，由此提供了具有高精度外围轮廓的切割的半导体芯片C。
此外，通过使用用于光敏抗蚀剂层2的正型光敏材料，并且通过沿切割线照射晶片W，可以沿切割线除去光敏抗蚀剂层2，因此，电子电路Wc没有被X射线26a照射，这防止了由X射线26a的能量造成的电子电路Wc的破坏。
根据以上实施例，通过包括以下装置的系统可以进行光敏抗蚀剂层2的曝光步骤能够拾取正常可见光图像的照相机24，能够发射如X射线的辐射线穿过晶片W的照明装置26，用于移动照相机24的装置，以及分析来自照相机24的图像信息并控制移动照相机24的装置的控制单元。
通过使用具有短波长、良好线性传播特性以及高穿透性的X射线，高精度地通过穿过晶片的辐射线照射晶片中的切割线，可以制备从晶片切割的并具有高精度形成的外围轮廓的半导体芯片C。
在以上实施例中，光敏抗蚀剂层2形成在与晶片W的电路形成面Wa相对的面Wb上。光敏抗蚀剂层可以形成在晶片的电路形成面上，可以在电路形成面上通过干蚀刻切割晶片。然而此时，在电子电路上施加和剥离光敏层2期间或在电路形成面干蚀刻晶片期间，会损坏电子电路，对于电子电路的质量而言，这不优选的。
本发明不限于以上实施例，可以在本发明的范围内进行各种修改。
例如，曝光的步骤不限于移动照相机24，这也可以通过移动朝向晶片W的点形辐射线来完成。例如，可以使用通过沿切割线的穿透辐射线照射晶片的备选工艺。在备选工艺中，如图3所示，提供照明装置(光源)28，照明装置能够径向地发射与照相机24的透镜轴同心的穿透辐射线28a。掩模部件30设置在照明装置28和晶片W之间，在掩模部件中具有用于通过发射的辐射线28a使其仅沿着晶片W中的切割线的狭缝，通过使用照相机24和控制掩模部件30移动到正确位置处的控制单元(没有示出)，使掩模部件30中的狭缝与晶片W中划线的位置对准，可以优选地使掩模部件30设置在掩模部件30几乎与晶片W接触的位置处。随后，由照明装置28发出穿透辐射线28，由此沿切割线照射晶片W。在此情况下，对于阻挡穿透辐射线28a的那部分掩模部件30，可以使用不透过X射线的包括铅的材料。
此外，穿透辐射线不限于X射线。例如，可以使用红外射线作为穿透光。此时，可以使用红外线可以曝光并且可以显影的红外光敏型树脂材料作为光敏抗蚀剂层。红外射线允许使用具有高穿透性的穿透辐射线，与X射线相比对于人体更安全，并且易于操作。
当使用红外线作为穿透辐射线时，与使用X射线不同，即使用辐射线照射电子电路也不会使其损坏。因此，在使用红外线时，也可以使用负型光敏材料作为光敏抗蚀剂层，负型光敏材料可以固化它的露出部分，由此使没有被曝光的部分通过显影除去。在此情况下，用于曝光步骤的系统包括能够发射红外线的照明装置，代替图3中发射X射线的照明装置，形成掩模部件以具有与图3中的掩模部件30的图形相反的图形，仅阻挡了对应于晶片中切割线位置处的红外线。
本发明不限于切割晶片的应用，并且也可以应用于在由硅制成的部件中，例如晶片中形成通孔或凹槽。
如上所述，本发明的切割晶片的方法由于没有产生破裂、边缘破碎、裂纹、碎片或电路损坏，可以增强半导体芯片的质量和制造成品率，并允许高精度地将晶片切割成各芯片并且可以降低设备的成本。
权利要求
1.一种切割晶片的方法，其中在一面上形成有多个电子电路的晶片被切割成各个半导体芯片，该方法包括以下步骤用光敏抗蚀剂层涂覆与形成有多个电子电路的一面相对的晶片的另一面，沿用于随后切断晶片的切割线，在形成有电子电路的一面，用能够穿过晶片的辐射线照射光敏抗蚀剂层使其曝光，显影光敏抗蚀剂层，由此沿切割线选择性地除去抗蚀剂层被曝光的那部分的材料，以及在与形成有多个电子电路的一面相对的另一面上蚀刻晶片以沿着切割线切割晶片。
2.根据权利要求1的方法，其中通过干蚀刻切割晶片。
3.根据权利要求1的方法，还包括在切割晶片的步骤之后，从晶片上除去光敏抗蚀剂层的步骤。
4.根据权利要求1的方法，其中光敏抗蚀剂层由正型光敏材料形成。
5.根据权利要求4的方法，其中正型光敏材料为X射线敏感或红外敏感材料。
6.根据权利要求1的方法，其中光敏抗蚀剂层由负型光敏材料形成。
7.根据权利要求6的方法，其中负型光敏材料为红外敏感材料。
8.根据权利要求1的方法，其中用沿切割线移动的点形辐射线照射晶片。
9.根据权利要求8的方法，其中对于用点形辐射线照射，所使用的系统包括能够拾取正常可见光图像的照相机，能够发射穿过晶片的辐射线的照明装置，用于移动照相机的装置，以及分析来自照相机的图像信息并控制移动照相机的装置的控制单元。
10.根据权利要求1的方法，其中使用掩模用径向发射的辐射线照射晶片，以沿切割线暴露到穿过掩模的辐射线。
11.根据权利要求10的方法，其中对于径向发射的辐射线的照射，系统包括能够拾取正常可见光图像的照相机，能够径向发射穿过晶片的辐射线的照明装置，具有将光敏抗蚀剂层选择性曝光到辐射线的图形的掩模部件，以及分析来自照相机的图像信息并控制移动掩模到正确位置的控制单元。
12.根据权利要求1的方法，其中被切割的晶片为硅。
全文摘要
一种切割晶片的方法，其中在一面上形成有多个电子电路的晶片被切割成各个半导体芯片，该方法包括以下步骤用光敏抗蚀剂层涂覆与形成有多个电子电路的一面相对的晶片的另一面，沿用于随后切断晶片的切割线，在形成有电子电路的一面，用能够穿过晶片的辐射线照射光敏抗蚀剂层以使其曝光，显影光敏抗蚀剂层，由此沿切割线选择性地除去抗蚀剂层被曝光的那部分的材料，以及在与形成有多个电子电路的一面相对的另一面上蚀刻晶片以沿着切割线切割晶片。
文档编号H01L21/70GK1518072SQ200410039319
公开日2004年8月4日 申请日期2004年1月19日 优先权日2003年1月20日
发明者坂口秀明, 东光敏 申请人:新光电气工业株式会社