管芯结构及其制作方法与流程

本发明涉及半导体制作，尤其是涉及制造过程中的晶圆切割技术。

背景技术：

1、在半导体制造中，当在晶圆上生成了管芯之后，通常需要对晶圆进行切割以分离各个管芯(这里“管芯”也称为“裸片”或“裸晶”)，并继续后续的处理，例如通常利用倒装芯片(flip chip)工艺将管芯粘结至基板上。图1示意性地示出了生长有管芯die的晶圆的俯视图，可以看到晶圆上的各管芯由晶圆上的横向划片线hsl与纵向划片线vsl分隔开，这里的划片线可由例如无机物形成。图2a示出该晶圆一部分的截面图，其中仅示出二个管芯die1与die2，每个管芯包括多个触点c(这里图中仅示意性地分别示出一个触点c1与c2)以及集成电路部分(图中分别由t1与t2表示)，并且在划片线sl下方，还包括为各管芯提供的金属层me以及硅层si，金属层me以及硅层si也形成管芯结构的一部分。在本发明中，将划片线sl(包括横向划片线hsl与纵向划片线vsl)及其下方的金属层me与硅层si也统称为街区。这里需要注意的是，图2a中所示出的划片线sl、金属层me以及硅层si仅是示意性的，其尺寸例如厚度等非按比例绘制。

2、图2b示出了传统的晶圆切割分离管芯的示意图，通常采用激光ls例如飞秒激光聚焦扫描划片线sl与金属层me，通过熔化金属层me来实现不同管芯之间的金属层me的移除，该激光扫描也会移除管芯之间的一部分硅层si，从而在管芯之间形成10μm～1000μm的沟槽或沟道。在执行完成激光切割后，通常采用其它工具例如金刚石刀沿着沟槽或沟道切除余下的硅层部分，从而实现管芯的完整切割分离。图2c示意性地示出从晶圆上完成分离的管芯的俯视图，如图所示，在该管芯中，每个管芯具有围绕其边沿的切割区sa，这里每个管芯的边沿可视为集成电路部分t1或t2的外围边沿，由图2b不难理解，该切割区sa由激光与金刚石刀所切割的一部分硅层形成的；此外，由于激光的特性，在该切割区sa中必然包含了由激光在烧融化金属层和硅层时导致的激光融边，例如图2d示出了切割区sa的一角的放大示意图，其中示出了切割区sa的角部的表面，其中在金属层me与金刚石刀切边之间为激光烧融的硅表面，这里以融边lm表示。

3、在半导体倒装工艺中，需要将切割下来的管芯die粘附至基板上，如图3所示，其中管芯die倒装在基板sub上，并通过粘结剂例如环氧树脂exp粘结固定，其中管芯上的各触点c与基板sub上的引线管脚ld电连接。可以看到，为了保证芯片工作的稳定与可靠，这里粘结剂exp粘结效果是非常重要的。然而在传统地采用飞秒激光分离管芯的工艺中，由于飞秒激光的固有属性，导致包括激光融边lm在内的切割区sa粗糙度较低，如图2d所示，可以看到由飞秒激光照射扫描导致的横向切割区与纵向切割区表面比较光滑。因此容易导致粘结剂exp在该激光融边lm等部位分层，从而降低管芯die与基板sub的粘结效果。

技术实现思路

1、本发明提出一种利用传统的激光器例如飞秒激光器来提高切割区的粗糙度以加强粘结剂的粘附效果的工艺以及由此得到的管芯结构。按照本发明的不同实施例，通过利用激光扫描晶圆时促使生成的离子体爆炸来形成具有大粗糙度的切割表面；而在本发明的另一些实施例中，还可以通过避免对已经完成切割的表面的一部分的重复切割来防止该部分表面的粗糙度下降。

2、根据本发明的一个方面，提供一种从晶圆上切割管芯的方法，其中晶圆包括由第一方向与第二方向的切片线分开的多个管芯，并且所述晶圆还包括位于所述切片线之下的硅层以及金属层；其中所述方法包括：利用第一能量密度激光脉冲扫描所述切片线以切割所述切片线及其下方的金属层以及硅层的一部分，其中所述第一能量密度激光脉冲在所述金属层产生等离子体；通过持续所述第一能量密度激光脉冲扫描来加热所述等离子体至第一温度，引起所述等离子体爆炸扩散以在所述硅层的所述一部分的表面上形成具有不规则表面粗糙度的表面。

3、按照本发明的另一方面，提供一种采用本发明的晶圆切割方法得到的管芯结构，包括至少一个管芯，其进一步包括：金属层，位于所述金属层之下的硅层；其中所述硅层包括具有不规则表面粗糙度的表面。

技术特征：

1.一种半导体管芯结构，包括至少一个管芯，其中每个管芯进一步包括：

2.如权利要求1的管芯结构，其中具有不规则表面粗糙度的表面包括：

3.如权利要求2的管芯结构，其中，

4.如权利要求2的管芯结构，其中所述表面包括沿着第一方向切割形成的至少一个第一区域与沿着第二方向切割形成的的至少一个第二区域，其中所述第一区域的尺寸大于所述第二区域的尺寸，其中所述第一区域与第二区域的每一个包含所述第一表面的一部分以及第二表面的一部分。

5.如权利要求1的管芯结构，其中所述不规则表面通过如下方式生成：

6.如权利要求2-4之一的管芯结构，其中所述管芯结构从晶圆切割得到，所述晶圆包括由纵、横划片线分开的多个半导体管芯以及位于切片线下方的金属层以及硅层，其中每条切片线包括与管芯边沿相邻的毗邻区以及位于毗邻区之间的中间区；

7.如权利要求6的管芯结构，其中：

8.一种从晶圆上切割管芯的方法，其中所述晶圆包括由第一方向与第二方向的切片线分开的多个管芯，并且所述晶圆还包括位于所述切片线之下的硅层以及金属层；其中所述方法包括：

9.如权利要求8的方法，其中所述切片线包括中间区以及由所述中间区分开且与被所述切片线分开的二侧的管芯相邻的二个毗邻区；

10.如权利要求9的方法，其中所述第一能量密度大于所述第二能量密度，并且所述第一能量密度激光脉冲具有比所述第二能量密度激光脉冲更高的重频率。

11.如权利要求10的方法，其中，所述第一能量密度与第二能量密度激光脉冲由同一激光器产生，所述方法包括：

12.如权利要求9-11之一的方法，进一步包括以如下方式控制所述激光脉冲的扫描：

13.一种机器可读存储介质，其上存储有机器可读程序，其中所述程序在由处理器执行时使所述处理器权利要求8-12之一的方法。

技术总结
本发明涉及从晶圆上切割管芯的方法及相应的管芯结构，这里晶圆包括由第一方向与第二方向的切片线分开的多个管芯，还包括位于所述切片线之下的硅层以及金属层。该方法包括利用第一能量密度激光脉冲扫描所述切片线以切割所述切片线及其下方的金属层以及硅层的一部分，其中所述第一能量密度激光脉冲在所述金属层产生等离子体；通过持续所述第一能量密度激光脉冲扫描来加热所述等离子体至第一温度，引起所述等离子体爆炸扩散以在所述硅层的所述一部分的表面上形成具有不规则表面粗糙度的表面。

技术研发人员：张天行,戴杨
受保护的技术使用者：英特尔产品（成都）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12