切割晶圆的方法与流程

本发明涉及一种切割晶圆的方法，尤其涉及一种分段移除晶圆的切割道结构的切割晶圆的方法。

背景技术：

随着半导体元件的关键尺寸(criticaldimension)的微缩，单一晶圆上可形成更多的晶粒。如此一来，大幅延长使用例如是激光或刀具切割等机械切割制程来切割晶圆所需的时间，因此半导体元件的制造成本也随之提高。利用等离子体切割(plasmadicing)来进行晶圆切割可有效地缩短制程时间。然而，切割道内的测试元件组(testelementgroup，teg)含有例如是铝的不易以干式蚀刻移除或在干式蚀刻过程中会产生不易清除的副产物的材料的情况下，会阻碍等离子体切割的进行。此外，还可能需要以溶液制程去除上述的蚀刻副产物，而可能造成晶粒的损坏。

技术实现要素：

本发明提供一种切割晶圆的方法，可避免直接蚀刻可能含有阻碍蚀刻的金属的测试元件。

本发明的晶圆切割的方法包括：提供晶圆，其中晶圆包括基底、形成于基底中及基底上的多个晶粒以及切割道结构，切割道结构设置于相邻晶粒之间的切割区内，切割道结构包括形成于基底上的至少一绝缘层以及形成于至少一绝缘层中的测试元件；移除至少一绝缘层的位于测试元件周围的部分；将晶圆的前侧附着于第一胶带，其中第一胶带接触多个晶粒与至少一绝缘层的剩余部分；自晶圆的背侧移除基底的交叠于切割区的部分；将晶圆的背侧附着于第二胶带；以及移除第一胶带以及附着于第一胶带上的至少一绝缘层的剩余部分以及测试元件，而使多个晶粒分离地附着于第二胶带上。

基于上述，本发明实施例的切割晶圆的方法包括分段移除晶圆的切割区内的切割道结构。切割道结构设置于基底上，且位于相邻的晶粒之间。在第一阶段中，移除切割道结构的位于周边区域内的部分。切割道结构的周边区域围绕具有测试元件的中心区域。接下来，在第二阶段中，移除基底的交叠于整个切割区的部分。由于切割道结构的位于周边区域内的部分以及基底的交叠于整个切割道区的部分已被移除，故可断开切割道结构的剩余部分(也就是位于中心区域内的部分)与晶粒之间的连接。此时，切割道结构的剩余部分仅附着于胶带上，而不直接连接于晶粒。最后，在第三阶段中，一并移除此胶带与附着于其上的切割道结构的剩余部分。由此可知，本发明实施例的切割晶圆的方法可避免直接移除可能含有阻碍蚀刻的金属的测试元件。因此，本发明实施例的切割晶圆的方法可适用于等离子体切割。相较于通过激光切割或机械切割的方法切割晶圆，以等离子体切割的方法单体化晶圆上的多个晶粒可大幅缩短晶圆切割的时间，故可大幅降低制造成本。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明一些实施例的切割晶圆的方法的流程图；

图2a至图2p是图1所示的切割晶圆的方法的各中间阶段的结构的剖视示意图。

具体实施方式

图1是依照本发明一些实施例的切割晶圆的方法的流程图。图2a至图2p是图1所示的切割晶圆的方法的各中间阶段的结构的剖视示意图。

请参照图1与图2a，进行步骤s100，提供晶圆w。晶圆w包括基底100以及多个晶粒d。在一些实施例中，基底100可为半导体基底或半导体上覆绝缘体(semiconductoroninsulator，soi)基底。半导体基底与soi基底中的半导体材料可包括元素半导体或合金半导体。举例而言，元素半导体可包括si或ge。合金半导体可包括sige、sic、sigec、iii-v族半导体材料或ii-vi族半导体材料。在一些实施例中，基底100可经掺杂为第一导电型或与第一导电型互补的第二导电型。举例而言，第一导电型可为n型，而第二导电型可为p型。各晶粒d形成于基底100上，且一部分的晶粒d可位于基底100中。多个晶粒d可包括主动元件与被动元件，以构成集成电路(未示出)。在一些实施例中，集成电路包括逻辑电路、存储器电路、类比元件电路、其类似者或其组合。以简洁起见，图2a至图2p并未示出出此些集成电路。在一些实施例中，多个晶粒d中的集成电路可彼此相同。在其他实施例中，多个晶粒d中的集成电路也可彼此相异。此外，各晶粒d还可包括密封环(sealring)(省略示出)。密封环围绕上述的集成电路，以在切割晶圆w时吸收应力且保护集成电路。

晶圆w还包括切割道结构sls。切割道结构sls设置于相邻晶粒d之间的切割区slr内。在一些实施例中，切割区slr的宽度范围为60μm至80μm。在一些实施例中，在多个晶粒d之间的切割区slr可彼此相连，而为连续的区域。切割道结构sls包括一或多层绝缘层102。在一些实施例中，切割道结构sls包括多层绝缘层102，且多层绝缘层102堆叠于基底100上。举例而言，绝缘层102的材料可包括氧化硅、氮化硅、聚合物或其组合。此外，切割道结构sls还包括测试元件te。测试元件te形成于多层绝缘层102中，且位于切割区slr的中心区域cr内。切割区slr的周边区域pr位于中心区域cr与相邻的晶粒d之间，且其中并未形成有测试元件te。换言之，切割区slr的周边区域pr内可仅包括绝缘层102。在一些实施例中，中心区域cr的宽度范围可为56μm至76μm，而周边区域pr的宽度可大于2μm。

在一些实施例中，测试元件te可包括多个导电通孔104与多条走线106。各导电通孔104贯穿多层绝缘层102中的一者。各走线106延伸于多层绝缘层102中的一者上，且电性连接于多个导电通孔104中的至少一者。在一些实施例中，测试元件te还包括接垫p。接垫p形成于最顶层的绝缘层102中，且电性连接于最顶层的导电通孔104。在一些实施例中，走线106与接垫p由金属材料构成，且此金属材料不易以干式蚀刻移除或在干式蚀刻制程中易形成不易清除的副产物。举例而言，走线106与接垫p的材料可包括铝或铝合金。另外，导电通孔104的材料可包括钨。

请参照图1与图2b至图2d，进行步骤s102，移除切割道结构sls的位于周边区域pr内的部分。在一些实施例中，切割道结构sls的位于周边区域pr内的部分不包括测试元件te，仅包括多层绝缘层102所构成的堆叠结构的部分。换言之，在步骤s102中，移除多层绝缘层102的位于周边区域pr内的部分。

请参照图2b，移除切割道结构sls的位于周边区域pr内的部分的方法可包括在晶圆w上形成实质上全面覆盖晶圆w的光致抗蚀剂材料层(未示出)。接着，以微影制程图案化此光致抗蚀剂材料层，而形成具有开口s1的光致抗蚀剂层pr1。开口s1暴露出切割道结构sls的周边区域pr。

请参照图2c，以光致抗蚀剂层pr1作为遮罩而移除切割道结构sls的暴露部分。换言之，移除切割道结构sls的周边区域pr内的部分，而保留切割道结构sls的位于中心区域cr内的部分。此时，在切割道结构sls的剩余部分与相邻的晶粒d之间形成间隙。在一些实施例中，移除切割道结构sls的位于周边区域pr内的部分的方法可包括非等向性蚀刻，例如是干式蚀刻。由于切割道结构sls的周边区域pr并不包括测试元件te，因此可不具有阻碍蚀刻制程的金属材料(例如是铝)，而可顺利地以蚀刻制程移除切割道结构sls的上述部分。在一些实施例中，基底100可作为蚀刻停止层。在其他实施例中，也可控制蚀刻制程的时间，以实质上完全移除切割道结构sls的位于周边区域pr内的部分。

请参照图2d，移除光致抗蚀剂层pr1。如此一来，可暴露出晶圆w的前侧fs，也就是暴露出多个晶粒d以及切割道结构sls的剩余部分的表面。在一些实施例中，移除光致抗蚀剂层pr1的方法可包括灰化制程。举例而言，灰化制程所使用的反应性气体包括氧气。在其他实施例中，也可使用湿式溶液制程移除光致抗蚀剂层pr1。

请参照图1与图2e，在一些实施例中，进行步骤s104，以将研磨胶带gtp附着于晶圆w的前侧fs。本文中晶圆w的前侧fs指晶粒d与切割道结构sls的表面，而晶圆w的背侧bs指基底100的相对于晶粒d与切割道结构sls的表面。在一些实施例中，可将图2d所示的结构倒置之后，使研磨胶带gtp附着于晶圆w的前侧fs。在一些实施例中，在将研磨胶带gtp附着于晶圆w的前侧fs上之后，可通过例如是层压的方法将研磨胶带gtp更紧密地贴合至晶圆w的前侧fs。在一些实施例中，研磨胶带gtp可延伸至晶粒d与切割道结构sls的剩余部分之间的间隙中，而部分填满此间隙。在其他实施例中，研磨胶带gtp也可实质上完全填满此间隙。

请参照图1与图2f，在一些实施例中，进行步骤s106，以自晶圆w的背侧bs薄化基底100。基底100可被减薄至一预设的厚度。在一些实施例中，此预设厚度可实质上等于在晶粒d内基底的厚度。在一些实施例中，经薄化后的基底100的厚度范围可为50μm至300μm。在一些实施例中，可通过研磨或其他方法薄化基底100。

请参照图1与图2g，在一些实施例中，进行步骤s108，以将晶圆w的背侧bs附着于胶带tp上。此时，晶圆w的前侧fs附着于研磨胶带gtp，而背侧bs附着于胶带tp。在一些实施例中，可将图2f所示的结构倒置之后，使胶带tp附着于晶圆w的背侧bs。在一些实施例中，胶带tp连接于框架f。

请参照图1与图2h，在一些实施例中，进行步骤s110，以移除研磨胶带gtp。如此一来，可暴露出晶圆w的前侧fs，也就是暴露出多个晶粒d与切割道结构sls的剩余部分的表面。在一些实施例中，研磨胶带gtp的材料包括感光性材料。在此些实施例中，可通过照光的方式消除研磨胶带gtp的黏性，而使研磨胶带gtp可顺利地由晶圆w的前侧fs剥离。

请参照图1与图2i，进行步骤s112，以将晶圆w的前侧附着于第一胶带tp1。在一些实施例中，连接于胶带tp的框架f可连同晶圆w而一并地附着于第一胶带tp1。此时，晶圆w的背侧bs附着于胶带tp。另一方面，晶圆的前侧fs附着于第一胶带tp1。换言之，第一胶带tp1接触于多个晶粒d的表面，且接触于切割道结构sls的剩余部分(也就是切割道结构sls的位于中心区域cr内的部分)。在一些实施例中，第一胶带tp1可延伸至晶粒d与切割道结构sls的剩余部分之间的间隙中，而部分填满此间隙。在其他实施例中，第一胶带tp1也可实质上完全填满此间隙。

请参照图1与图2j，在一些实施例中，进行步骤s114，以移除胶带tp。如此一来，可暴露出晶圆w的背侧bs。在一些实施例中，胶带tp的材料包括感光性材料。在此些实施例中，可通过照光的方式消除胶带tp的黏性，而使胶带tp可顺利地由晶圆w的背侧bs剥离。在移除胶带tp之前或移除胶带tp之后，可将包括晶圆w、第一胶带tp1与框架f的结构倒置，以使晶圆w的背侧bs朝上。

请参照图1与图2k至图2m，进行步骤s116，自晶圆w的背侧bs移除基底100的交叠于切割区slr的部分。在一些实施例中，自晶圆w的背侧bs移除基底100的交叠于切割区slr的部分的方法可包括依序进行子步骤s116a至子步骤s116d。

请参照图1与图2k，进行子步骤s116a，以在晶圆w的背侧bs上形成光致抗蚀剂层pr2。在一些实施例中，可通过喷涂(spraycoating)的方式将光致抗蚀剂层pr2形成于晶圆w的背侧bs上。此外，在一些实施例中，光致抗蚀剂层pr2可实质上全面地覆盖晶圆w的背侧bs。

请参照图1与图2l，进行子步骤s116b，图案化光致抗蚀剂层pr2。如此一来，在光致抗蚀剂层pr2中形成开口s2。开口s2暴露出基底100的背侧bs，且交叠于切割区slr。在一些实施例中，开口s2的边缘实质上切齐晶粒d的侧壁。

请参照图1与图2m，进行子步骤s116c，以经图案化的光致抗蚀剂层pr2为遮罩移除基底100的被开口s2暴露出的部分。在一些实施例中，实质上完全移除基底100的交叠于切割区slr的部分，以在基底100中形成开口s3。开口s3暴露出切割道结构sls的位于中心区域cr内的部分(包含绝缘层102与测试元件te)。此时，由于切割道结构sls的位在中心区域cr相对两侧的部分(也就是切割道结构sls的位于周边区域pr内的部分)已被移除，故切割道结构sls的位于中心区域cr内的部分不再直接连接于晶粒d，而是附着于第一胶带tp1上。再者，由于位于切割区slr内的结构已被移除或自晶粒d分离，故可使多个晶粒d单体化。在一些实施例中，可通过等离子体切割(plasmadicing)的方法移除基底100的被开口s2暴露的部分。在一些实施例中，可调整等离子体切割的时间，以实质上完全移除基底100的交叠于切割区slr的部分。在其他实施例中，也可以切割区slr中最远离第一胶带tp1的绝缘层102作为等离子体切割制程的停止层。此外，在一些实施例中，等离子体切割的蚀刻剂(或称为反应气体)包括硫氟化合物，但本发明并不以此为限。

请参照图1与图2n，进行子步骤s116d，以移除经图案化的光致抗蚀剂层pr2。如此一来，可实质上完整地暴露出晶圆w的背侧bs(也就是多个晶粒d的背侧)。在一些实施例中，移除光致抗蚀剂层pr2的方法可包括灰化制程。举例而言，灰化制程所使用的反应性气体包括氧气。在其他实施例中，也可使用湿式溶液制程移除光致抗蚀剂层pr2。

请参照图1与图2o，进行步骤s118，以将晶圆w的背侧bs(也就是多个晶粒d的背侧)附着于第二胶带tp2。在一些实施例中，可将图2n所示的结构倒置之后，使晶圆w的背侧bs(也就是多个晶粒d的背侧)附着于第二胶带tp2。在一些实施例中，连接于第一胶带tp1的框架f可连同晶圆w而一并地附着于第二胶带tp2。此时，晶圆w的前侧fs(包括多个晶粒d的前侧以及切割道结构sls的剩余部分的表面)仍附着于第一胶带tp1上，而晶圆w的背侧(也就是多个晶粒d的背侧)附着于第二胶带tp2上。

请参照图1与图2p，进行步骤s120，以移除第一胶带tp1。由于切割道结构sls的剩余部分(位于中心区域cr内的部分)仅附着于第一胶带tp1上而不直接连接于晶粒d，故在移除第一胶带tp1时也会一并移除切割道结构sls的此些部分。换言之，在步骤s120中，会移除第一胶带tp1以及附着于第一胶带tp1上的绝缘层102的剩余部分以及测试元件te。此时，留下分离地附着于第二胶带tp2上的多个晶粒d。在一些实施例中，第一胶带tp1的材料包括感光性材料。在此些实施例中，可通过照光的方式消除第一胶带tp1的黏性，而使第一胶带tp1可顺利地由晶圆w的前侧fs剥离。

在一些实施例中，在移除第一胶带tp1之后，可利用拾取工具pt分别将多个晶粒d自第二胶带tp2取下。所属领域中具有通常知识者可依据需求选用适合的拾取工具，本发明并不以此为限。至此，已完成本发明一些实施例的切割晶圆的方法。此外，在完成晶圆的切割之后，可对取下的晶粒d进行后续的封装制程。

综上所述，本发明实施例的切割晶圆的方法包括分段移除晶圆的切割区内的切割道结构。切割道结构设置于基底上，且位于相邻的晶粒之间。在第一阶段中，移除切割道结构的位于周边区域内的部分。切割道结构的周边区域围绕具有测试元件的中心区域。接下来，在第二阶段中，移除基底的交叠于整个切割区的部分。由于切割道结构的位于周边区域内的部分以及基底的交叠于整个切割道区的部分已被移除，故可断开切割道结构的剩余部分(也就是位于中心区域内的部分)与晶粒之间的连接。此时，切割道结构的剩余部分仅附着于胶带上，而不直接连接于晶粒。最后，在第三阶段中，一并移除此胶带与附着于其上的切割道结构的剩余部分。由此可知，本发明实施例的切割晶圆的方法可避免直接移除可能含有阻碍蚀刻的金属的测试元件。因此，本发明实施例的切割晶圆的方法可适用于等离子体切割。相较于通过激光切割或机械切割的方法切割晶圆，以等离子体切割的方法单体化晶圆上的多个晶粒可大幅缩短晶圆切割的时间，故可大幅降低制造成本。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。