专利名称：管芯切割的化学方法
技术领域：
本发明涉及半导体管芯(semiconductor die)，尤其涉及切割管 芯(singulating die )的方法。
背景技术：
管芯正变得日益复杂，并且可能包含用于在其上构建完整电路的 绝缘和导电材料的大量的薄层。另外，为了提高工作速度并减小功耗， 使用了低电介质常数材料。在一些情况下，除了硅以外的其他材料， 如砷化镓和氮化镓，用于制造用于制造管芯的半导体晶片。这些新的 材料比传统所使用的材料更易碎。
为了有效利用上述材料，通常，由一个晶片制造数千个管芯。然 后，利用所知的各种切割或划片工序中的一种，将该晶片分割成单独 的管芯。在一个例子中，切割工艺使用旋转锯机械地碾碎半导体晶片 的非有源区，直到相邻的管芯相互分离为止。通常，该锯基本上沿直 线路径移动，管芯通常为矩形或正方形。晶片中的每个管芯，为了与 晶片锯开工艺相适应，通常为相同大小或整数倍。
虽然，在过去锯切割已经有效地用于切割管芯，但是对于切割更 新的和更薄的管芯、以及更加易碎的晶片材料并不适用。例如，旋转 锯可能在无意中损坏管芯边缘。尤其，锯可能引起外部边缘或管芯角 落的边缘缺陷，如细微裂缝。这些缺陷可能形成裂缝蔓延区域。因此， 边缘缺陷和裂缝的存在使得在其后的半导体组装工序或最终应用时， 管芯特别易于在从晶片分离处的沿其边界的部位裂开或破碎。上述问 题可能导致成品率损失，而且可能危及最终器件的可操作性。
因此，希望提供一种制造半导体器件的方法，该方法可以使由于 在组装过程中管芯裂开和破碎而引起的损失最小化。另外，提供一种
制造半导体器件的方法，该方法允许在由各种衬底材料，如硅、砷化 硅、氮化硅等构成的一个晶片内制造各种尺寸和形状的管芯，而不会 增加管芯的裂开或破碎的发生。另外，本发明其他的特征和特性参照 附图和本发明的背景，由下述对本发明的详细描述和权利要求而明 了。
以下将参照附图对本发明进行详细说明，在这些附图中相同的符 号代表相同元件。
图l是典型的管芯的剖面图。
图2-4是可以用于制造图1中的典型的管芯的典型方法的不同步 骤中的典型衬底的简化剖面图。
图5是图4中的衬底的顶视图。
图6-9是可以用于制造图1中的典型的管芯的典型方法的不同步 骤中的典型衬底的简化剖面图。
发明内容
以下本发明的详细叙述仅仅是典型示例，并不限制本发明或本发 明的应用。另外，并不被本发明的前述背景所示的任何理论或本发明 的下述详细说明所限。
图1是包含衬底层102和淀积在该衬底层102上的背衬材料104 的切割的管芯100的典型示例。衬底层102可以由构成管芯的常用的 大量衬底材料中的任何一种构成，如硅、砷化镓、氮化镓。衬底层102 还可以包含导电或绝缘材料，在该导电或绝缘材料中形成未说明的器 件部件，如晶体管、互连或其他常用电路部件。衬底层102优选包含 具有降低了的边缘缺陷的光滑的边缘侧壁106。虽然，图l示出了弯 曲的侧壁106，也可以适当采用其他的结构。背衬材料104在制造管 芯100的过程中的刻蚀工艺过程中保护晶片102;并且优选的，是与 其后的封装组装相兼容的材料。背衬材料104可以是金属或非金属。
适合的金属包括但不限于金、钒、钛、Ti/NiV/Au、 Cr/Ag、 Ti/Au， 适合的非金属材料包括但不限于钝化氧化硅、玻璃、氮化物、陶瓷、 或有机物。
参照图2，优选的，由上述与衬底层102有关的材料中的一种构 成的衬底200接合在操作晶片202上。此时，衬底200具有与操作晶 片202相接合的有源表面204、和保持暴露的非有源表面206。衬底 200可以使用现有技术与操作晶片202相接合，如热固环氧、热塑或 有机粘合剂、或蜡。操作晶片202可以由如蓝宝石、石榴石、氧化铝、 陶瓷、玻璃、石英或铁酸盐等任何适合的材料构成。如图3所示，如 果需要的话，可以将来自衬底200的非有源表面206的材料去除，以 减小衬底200的厚度。在另一个优选实施方式中，操作晶片202不与 衬底200相接合，有源表面204与非有源表面206都保持暴露。
接下来，在衬底200上将背衬材料104淀积为图案(图4)。在 衬底200未与操作晶片202相接合的实施方式中，可以将背衬材料104 淀积在有源表面204上。如果操作晶片202与衬底200相接合，则背 衬材料104优选地淀积在非有源表面206上。可以使用任何已知的淀 积工艺。例如溅射可以用于将背衬材料104淀积在非有源表面206上。 此外，可以进行光刻工艺，以使背村材料104在衬底200上形成图案。 在如此的工序中，淀积背衬材料104以覆盖衬底200的非有源表面 206。按照期望的图案，将光刻胶材料淀积在背衬材料104上，并将 未用光刻胶材料保护的背衬材料104部分刻蚀掉。在另一个例子中， 在衬底200上进行遮蔽掩模工艺。此时，将描绘期望图案轮廓的掩模 放置在衬底200的非有源表面上，将背衬材料104淀积在衬底200和 掩模上。然后，将掩模从衬底200上移走，而保留在村底200上的背 衬材料104形成期望的图案。
期望的图案可以具有各种结构。典型的图案500如图5所示。在 该实施方式中，图案500至少包含第一管芯部分210和利用条带216 与第一管芯部分210相连接的第二管芯部分202。第一管芯部分210 和第二管芯部分212彼此相邻，每个分别具有边缘224和226。第一和第二管芯部分210和212具有与管芯100的期望形状相对应的形状。 此时，第一和第二管芯部分210和212可以是多边形(如矩形228)、 非矩形(如圆形230)、和具有任意的期望边数(如五边形、六边形 232、七边形等)。优选的，管芯形状可以具有圆形的角部234或尖 锐的角部235。虽然此处只讨论了两个管芯部分210和212，但可知 在该图案中可以包含多于2种管芯形状，如在图5中所描述的那样。
设置条带216以将管芯部分(如210和212 )的边缘连接在一起。 为此，条带216相对很窄。条带的数量必须足够，以获得在其后的工 艺步骤中能够将第一和第二管芯保持在一起的结构。
在一个典型实施方式中，将背衬材料104淀积在衬底200上以形 成图案500。参照图4和图5，具有与第一管芯部分210相同形状的 第一管芯形状部分250、具有与第一管芯部分212相同形状的第一管 芯形状部件252、以及与条带216形状相似的条带254形成在支持材 料104中。条带254将第一管芯部分250连接到第二管芯部分252上。
接下来，如图6所示，将衬底200的这些没有用背衬材料104 保护的部分去除，形成壁106，并不完全地将衬底200至少分隔为第 一管芯236和第二管芯238。该步骤例如可以利用化学刻蚀进行，如 可以使用各向同性干法或湿法刻蚀，或各向异性刻蚀工艺。优选的， 进行横向刻蚀衬底200的部分235的化学刻蚀工艺。在任何情况下， 第一和第二管芯236和238至少利用条带254保持相互附着。
然后，利用任何常用方法将操作晶片202与衬底200相分离，如 加热或暴露给如丙酮等合适的化学剂。在该步骤中，第一和第二管芯 236与238仍旧利用条带254而相互附着。然后，将粘合带220连接 到背衬材料104上，如图7所示。可以使用通常用于半导体处理的任 意类型的胶带。
接下来，如图如8所示，断开带254,从而分离第一与第二管芯 236和238。例如，可以使用能够断裂条带连接物的锯来锯断带254。 优选的，使用直接作用于条带254的激光或高压水流将第一与第二管 芯部分236和238热分离。另外，如图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分离，该移除工具从条带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可以使用弹性夹头(collet pick )或其他适合的工具拾 起或放下。在另一个实施方式中，可以将条带254如图9所示地移除。
一旦分离，半导体管芯还可以为最终应用进行进一步处理。例如，背衬材料104可以用于管芯的焊料贴合或管芯的环氧贴合工艺。
目前，已经提供了由具有有源表面和非有源表面的衬底制造半导 体器件的方法。在一个典型实施方式中，该方法包括以下步骤在衬 底的非有源表面上将背衬材料淀积为图案，该图案至少具有第一管芯 部分、与第一管芯部分相邻的第二管芯部分、和连接第一管芯部分与 第二管芯部分的条带；从衬底的非有源表面的没有淀积背衬材料的部 分去除材料，从而将衬底部分分离为通过所淀积的背衬材料的带而相 互连接的第一管芯和第二管芯；以及断开条带连接物，以将第一管芯 从第二管芯分离。
在另一个典型实施方式中，淀积步骤可以包括以下步骤在衬底 的非有源表面上，放置具有在其中形成的图案的轮廓的遮蔽掩模；在 遮蔽掩模和衬底的非有源表面上淀积背衬材料，从而在衬底上形成图 案。替代地，淀积步骤可以包括淀积金属。替代地，淀积步骤可以包 括淀积非金属。在另一个典型实施方式中，淀积步骤可以包括在衬底 的非有源表面上淀积背衬材料，在所淀积的背衬材料上将光刻胶淀积 为图案，其中至少将所淀积的背衬材料的一部分暴露，并刻蚀所暴露 的背衬材料。
在另一实施方式中，第一管芯部分是圆形的。在另一个实施方式 中，第一管芯部分为具有圆形或尖锐角部的多边形。在又一个实施方 式中，该方法还包括将操作晶片接合到衬底的有源表面上。替代地， 该方法还包括在将操作晶片接合到衬底的有源表面上之后，减小衬底 的厚度。在另一个实施方式中，该方法包括从操作晶片上移除衬底， 以及在移除步骤之后，将衬底粘合在胶带上。替代地，该方法包括在从衬底的非有源表面的没有淀积背衬材料的部分去除材料的步骤之
后，将衬底粘合在胶带上。
在一个典型实施方式中，从衬底的非有源表面的没有淀积背衬材 料的部分去除材料的步骤包括刻蚀衬底。在另一个典型实施方式中， 刻蚀衬底的步骤包括各相同性干法刻蚀村底。在另一个实施方式中， 刻蚀衬底的步骤包括各相同性湿法刻蚀衬底。替代地，断开条带连接 物的步骤包含锯断条带连接物。
在另一个典型方法中，该方法包括以下步骤将操作晶片接合在 衬底的有源表面上；减小衬底的非有源表面的厚度；在衬底的非有源 表面上将背衬材料淀积为图案，该图案至少具有第一管芯部分、与第 一管芯部分相邻的第二管芯部分、和连接第一管芯部分与第二管芯部 分的条带；化学地去除衬底非有源表面的没有淀积背衬材料的部分， 以将衬底部分分离为由所淀积的背衬材料的条带而相互连接的第一 管芯和第二管芯；从衬底上移除操作晶片；将所淀积的背衬材料连接 在胶带上；断开条带以分离第一管芯与第二管芯。在一个实施方式中， 化学去除步骤还包括刻蚀衬底的暴露部分。在另一个实施方式中，第 一管芯部分为圆形。在又一个实施方式中，第一管芯部分为具有圆形 或尖锐角部的多边形。
在另一个典型实施方式中，由衬底制造管芯的方法包括以下步 骤在衬底的有源表面上将背衬层淀积为图案，该图案至少具有第一 管芯、与第一管芯相邻的第二管芯、和连接第一管芯与第二管芯的条 带；刻蚀衬底的有源表面的没有淀积背衬层的部分，以将衬底部分分 离为第 一和第二管芯，同时利用条带保持第一管芯与第二管芯相互连 接；断开条带以分离第一管芯与第二管芯。
虽然至少一个典型实施方式已经在本发明的上述详细描述中进 行了阐明，但应该理解的是仍存在大量的变化例。也应该理解，典型 实施方式或典型例仅为示例，并不会限制本发明的范围、应用或结构。 另外，上述详细的描述为本领域的技术人员提供实现本发明典型实施 方式的指导方针，在不脱离由权利要求和其合法等价物所限定的本发 明范围内，可以对所描述的实施方式中说明的要素的功能和结构进行 各种变更。
权利要求
1.一种由具有有源表面和非有源表面的衬底制造半导体器件的方法，该方法包括在衬底的非有源表面上将背衬材料淀积为图案，该图案至少具有第一管芯部分、与第一管芯部分相邻的第二管芯部分、和连接第一管芯部分与第二管芯部分的条带；从衬底的非有源表面上的没有淀积背衬材料的部分去除材料，以将衬底部分分离为利用所淀积的背衬材料的条带所连接的第一管芯和第二管芯；断开条带连接物以分离第一管芯与第二管芯。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，淀积步骤包括 在衬底的非有源表面上方放置具有在其中形成的图案的轮廓的遮蔽掩模；在遮蔽掩模和衬底的非有源表面上淀积背衬材料，以在衬底上形 成图案。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，淀积步骤包括淀积金属。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中，淀积步骤包括淀积非金属。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中，淀积步骤包括 在衬底的非有源表面上淀积背衬材料；在所淀积的背衬材料上将光刻胶淀积为图案，其中所淀积的背衬 材料的至少一部分被暴露； 刻蚀暴露的背衬材料。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中，第一管芯部分是圆形的。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中，第一管芯部分是具有圆 形或尖锐角部的多边形。
8. 根据权利要求1所述的方法，还包括 将操作晶片接合在衬底的有源表面上。
9. 根据权利要求8所述的方法，还包括在将操作晶片接合在衬底的有源表面上的步骤之后，减小衬底的厚度。
10. 根据权利要求9所述的方法，还包括 从操作晶片上移除衬底；以及 在移除步骤之后，将衬底连接在胶带上。
11. 根据权利要求1所述的方法，还包括 在从衬底的非有源表面上的没有淀积背衬材料的部分去除材料的步骤之后，将衬底连接在胶带上。
12. 根据权利要求l所述的方法，其中，从衬底的非有源表面上的没有淀积背村材料的部分去除材料的步骤包括刻蚀衬底。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中，刻蚀衬底的步骤包括在衬底上使用干法刻蚀工艺。
14. 根据权利要求12所述的方法，其中，刻蚀衬底的步骤包括在衬底上使用湿法刻蚀工艺。
15. 根据权利要求l所述的方法，其中，断开条带连接物的步骤包括锯开条带连接器。
16. —种由衬底制造管芯的方法，该方法包括 将操作晶片接合在衬底的有源表面上； 减小衬底的非有源表面的厚度；在衬底的非有源表面上将背衬材料淀积为图案，该图案至少具有第一管芯部分、与第一管芯部分相邻的第二管芯部分、和连接第一管芯部分与第二管芯部分的条带；化学地去除衬底的非有源表面的没有淀积背衬材料的部分，以将衬底部分分离为由所淀积的背衬材料的条带而相互连接的第一管芯与第二管芯；从衬底上去除操作晶片；将所淀积的背衬材料连接在胶带上；断开条带以分离第一管芯与第二管芯。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中，化学去除步骤还包括 刻蚀衬底的暴露部分的步骤。
18. 根据权利要求16所述的方法，其中，第一管芯部分是圆形的。
19. 根据权利要求16所述的方法，其中，第一管芯部分是具有 圆形或尖锐角部的多边形。
20. —种由衬底制造管芯的方法，该方法包括 在衬底的有源表面上将背衬层淀积为图案，该图案至少具有第一管芯部分、与第一管芯部分相邻的第二管芯部分、和连接第一管芯部 分与第二管芯部分的条带；刻蚀衬底的有源表面的没有淀积背衬层的部分，以将衬底部分地 分离为第一管芯与第二管芯，同时利用条带保持第一管芯与第二管芯 相互连接；断开条带，以分离第一管芯与第二管芯。
全文摘要
一种利用由具有有源表面(204)和非有源表面(206)的衬底(200)制造半导体器件方法。该方法包括在衬底(206)的非有源表面上，将背衬材料(104)淀积为图案(500)，该图案至少具有第一管芯部分(210)、与第一管芯部分(210)相邻的第二管芯部分(212)、和连接第一管芯部分(210)和第二管芯部分(212)的条带(216)；从衬底(206)的非有源表面上的没有淀积背衬材料的部分去除材料，以将衬底(200)部分分离为由所淀积的背衬材料的条带(254)所连接的第一管芯(236)和第二管芯(238)；并断开条带连接物(254)以分离第一管芯(236)和第二管芯(238)。
文档编号H01L21/00GK101203938SQ200680022503
公开日2008年6月18日 申请日期2006年6月13日 优先权日2005年6月22日
发明者布赖恩·W.·孔迪, 戴维·J.·多尔蒂, 马赫什·K.·沙阿 申请人:飞思卡尔半导体公司