制造半导体芯片的方法以及定位切割部件的方法_2

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元件等。根据本发明的制造方法可以应用于从基板取出包括例如发光元件在内的半导体芯片的方法,并且发光元件可以为例如面发光型半导体激光器、发光二极管或发光晶闸管。另外,根据本发明的制造方法可以应用于从基板取出包括例如光接收元件在内的半导体芯片的方法,并且光接收元件可以为例如接触式图像传感器或线传感器。一个半导体芯片可以包括单个发光元件,并且可以包括布置成阵列形式的多个发光元件。此外,一个半导体芯片可以包括驱动一个发光元件或多个发光元件的驱动电路。另外,基板可以由例如硅、SiC、化合物半导体、蓝宝石等构成。然而,基板不限于此,至少包括半导体的基板(下文统称为半导体基板)可以是由其他材料形成的基板。例如,在硅基板中形成诸如接触式图像传感器等光接收元件,并且可以在由如GaAs等II1-V族化合物构成的半导体基板中形成诸如面发光型半导体激光器或发光二极管等发光元件。
[0044]在下面的说明中,将参考附图描述从形成有多个光接收元件的半导体基板上取出每个半导体芯片的方法。应当指出,附图的比例或形状被夸大以利于理解本发明特征,从而不一定与实际装置的比例或形状相同。
[0045]示例性实施例
[0046]图1是示出根据本发明的示例性实施例的半导体芯片的制造工序的实例的流程图。如图1所示,根据本示例性实施例的制造半导体芯片的方法包括:步骤(S100),形成光接收元件;步骤(S102),形成光阻(光阻剂,又称为光刻胶或光致抗蚀剂)图案;步骤(S104),在半导体基板的正面上形成微沟槽和用于对准的沟槽;步骤(S106),去除光阻图案;步骤(S108),将用于划片的胶带附着到半导体基板的正面上;步骤(SllO),通过机加工等方法研磨基板的背面来使得用于对准的沟槽露出;步骤(S112),利用露出的用于对准的沟槽作为标记来定位划片刀;步骤(S114),利用划片刀来对半导体基板的背面进行划片;步骤(S116),通过机加工等方法来研磨基板的背面而将半导体基板变薄;步骤(S118),用紫外光(UV)照射用于划片的胶带,并且将用于扩展的胶带附着到半导体基板的背面上;步骤(S120),去除用于划片的胶带并且用紫外光照射用于扩展的胶带;以及步骤(S122),拾起半导体芯片并且在电路板等上进行芯片安装。图2A至2C、图3A至3D以及图4A至图4E所示的半导体基板的剖视图对应于步骤SlOO至步骤S122中的对应步骤。
[0047]如图2A所示,在形成光接收元件的步骤(S100)中,在半导体基板W的正面的元件形成区域中形成多个光接收元件100。此处,例如,半导体基板W由硅基板构成。光接收元件100包括例如光电二极管、光电晶体管等。光接收元件100构成例如接触式的图像传感器等。应当注意,在附图中,对于光接收元件100示出了一个区域,但是一个光接收元件100例示了包括在被划片的一个半导体芯片中的元件,并且在用于一个光接收元件100的区域中不仅可以形成一个光接收元件,而且可以形成多个光接收元件或其他电路元件。另外,在半导体基板W的对准区域中形成有当将划片应用于基板时用作对准标记的用于对准的沟槽,如下面将要说明的。
[0048]图5是示出当形成光接收元件的步骤完成时半导体基板W的实例的俯视图。为方便起见,仅在图5中的中央部分示出了光接收元件100。在半导体基板W的正面上,沿矩阵方向以阵列形式形成有多个光接收元件100。光接收元件100的平面区域为近似矩形形状,并且光接收元件100经由切割区域120彼此间隔开,切割区域120是由具有恒定间距S的切割线等限定的。另外,形成有光接收元件的元件形成区域的外侧可以用作对准区域。为方便起见,形成圆圈的点划线代表了元件形成区域与对准区域之间的边界。
[0049]如果完成了光接收元件的形成,则在半导体基板W的正面上形成光阻图案(S102)。如图2B所示,光阻图案130以如下方式制作:半导体基板W的正面的由切割线等限定的切割区域120被露出。通过光刻工序来执行用于形成光阻图案130的制作。
[0050]随后,在半导体基板W的正面上形成微沟槽和用于对准的沟槽(S104)。如图2C所示,微型沟槽(下面,为方便起见,称为微沟槽或正面侧的沟槽)140具有恒定的深度且利用光阻图案130作为掩模而形成在半导体基板W的元件形成区域中,并且在对准区域中形成深度比微沟槽的深度大的用于对准的沟槽AM。微沟槽140沿着切割区域120形成为格子形状。用于对准的沟槽AM是深度比微沟槽140的深度大的凹部,并且形成在相对于基板上的任意基准点预先确定的位置处。
[0051]微沟槽140的正面侧的宽度Sa与形成在光阻图案130中的开口的宽度近似相同,并且微沟槽140的宽度Sa例如从几μ m到数十μ m。另外,微沟槽140的深度Da为例如近似12 μπι至近似100 μπι,并且形成为至少比诸如光接收元件等功能元件深。同时,用于对准的沟槽AM的正面侧的宽度Sb与形成在光阻图案130中的开口的宽度近似相同,并且例如,宽度Sb大于微沟槽140的宽度Sa,为数十μπι。另外,用于对准的沟槽AM的距基板正面的深度Db形成为比微沟槽140距基板正面的深度Da深。如图5所示,例如,多个用于对准的沟槽AM可以形成在元件形成区域外的外周区域中,S卩,可以形成在对准区域中。通常,用于对准的沟槽ΑΜ-1、ΑΜ-2、ΑΜ-3和ΑΜ-4分别以半导体基板W的中心为基准点在X方向和Y方向上由两个芯片形成。下面将详细描述形成微沟槽140和用于对准的沟槽AM的方法。
[0052]在用普通划片刀来形成微沟槽140的情况下,切割区域120的间距S增加到近似40 μπι至60 μπι,这为沟槽宽度以及划片刀的基于切削量(chipping amount)的余留(margin)宽度之和。同时,在半导体工序中形成微沟槽140的情况下,不仅沟槽宽度窄,而且用于切割的余留宽度变得比使用划片刀的情况下的余留宽度窄。也就是说,切割区域120之间的间距S会变窄,因此,通过将光接收元件高密度地布置在晶圆上,可以使得所获得的半导体芯片的数量得到增加。本示例性实施例的“正面侧”指形成有光接收元件等的功能元件的表面侧,并且“背面侧”指与“正面侧”相反的表面侧。
[0053]随后,去除光阻图案(S106)。如图3A所示,如果从半导体基板的正面去除光阻图案130,则在正面上露出沿着切割区域120形成的微沟槽140,并使得用于对准的沟槽AM在对准区域中露出。
[0054]随后,附着UV固化型的用于划片的胶带(S108)。如图3B所示,带有粘合剂层的用于划片的胶带150附着到基板的位于光接收元件侧的正面上。
[0055]随后,通过研磨基板的背面,在基板的背面侧露出用于对准的沟槽AM(SllO)。如图3C所示,使基板变薄至研磨位置C作为基板厚度Dc,并且到达用于对准的沟槽AM,但不到达微沟槽140。也即,满足关系Da〈Dc〈Db。通过例如背面研磨(机加工)来使基板变薄,并且可以通过沿水平方向或竖直方向移动旋转的磁体160,形成恒定厚度的基板。可以通过化学机械抛光(CMP)使基板变薄。如图3D所示,如果半导体基板W变薄到研磨位置C,则用于对准的沟槽AM在基板的背面侧露出。
[0056]随后,利用露出的用于对准的沟槽作为对准标记,将切割部件定位到微沟槽140(S112)o在该实例中,将划片刀用作切割部件。利用在基板的背面侧露出的用于对准的沟槽AM作为对准标记,定位布置在基板的背面侧的划片刀或划片刀装置。感测在基板的背面侧露出的用于对准的沟槽的感测单元用于上述定位步骤,利用感测单元的感测结果,将划片刀相对于对应的微沟槽定位。感测单元是例如对基板的背面侧进行成像的成像照相机,基于由成像照相机俘获的基板背面的图像来识别用于对准的沟槽AM的图案和位置,并基于识别的结果将划片刀定位到对应的微沟槽。如图5所示,例如,在用于对准的沟槽AM在半导体基板W的X方向和Y方向上分别由两个芯片形成的情况下,从俘获的图像识别出四个用于对准的沟槽AM-1至AM-4。随后,利用用于对准的沟槽AM-1和AM-2来执行X方向上的定位,并且利用用于对准的沟槽AM-3和AM-4来执行Y方向上的定位。通过这样做,将划片刀相对于要切割出的微沟槽定位。如果完成了划片刀的二维方向上的定位,则执行划片刀的Z方向上的定位。Z方向是半导体基板W的厚度方向,并且通过Z方向的定位来确定形成在背面侧的沟槽170的深度。
[0057]如果定位完成,则从基板的背面侧沿着微沟槽140利用划片刀执行半划片(S112)。定位的划片刀在旋转的同时沿X方向和Y方向水平地移动。结果,如图4A所示,朝向微沟槽140形成背面侧的沟槽170。
[0058]图6A和图6B是示出利用划片刀形成的背面侧的沟槽的示意性剖视图。划片刀300在旋转的同时从背面沿着微沟槽140切割半导体基板W,从而在半导
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