晶圆结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体加工领域，更具体地，涉及一种便于激光切割划片的晶圆结构。
【背景技术】
[0002]半导体集成电路的制造过程，大致上可分为晶圆制造、晶圆测试、切割、封装及最后的测试。晶圆(wafer)是用于制作硅半导体集成电路制作的晶片，形状通常为圆形。晶圆的尺寸例如为6英寸、8英寸或12英寸。在晶圆上形成由层叠绝缘膜和功能膜组成的功能层，采用功能层形成排列成阵列的多个管芯。然后，在晶圆测试步骤以对管芯作电性测试，将不合格的管芯淘汰，并将合格的管芯从晶圆切割成独立的管芯。之后，封装是将合格的管芯进行包装与打线，形成封装后的芯片，最后需要再进行电性测试以确保集成电路的质量。
[0003]在晶圆上形成多个管芯可以批量获得性能一致性良好的多个产品，并且可以显著降低管芯的制造成本。因此，晶圆切割是现代半导体工艺的必要步骤。晶圆切割的工艺包括机械切割或激光切割。在相邻的管芯之间预先形成划片道。在机械切割时，采用轮刀或片刀沿着划片道切割晶圆，去除划片道中的大部分材料。由于机械切割产生碎肩，因此，在机械切割时还需要清洗去除碎肩。
[0004]激光切割大体可分为两种，其中一种是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的(如0.1_左右)切缝，完成对材料的切割。另一种又称为隐形切割，是指激光聚光于晶圆内部，在晶圆内部形成改质层以形成初始裂纹，然后激光沿着划片道移动，通过扩展晶圆背后的胶膜等方法将晶圆分割成芯片的切割方法。隐形切割具有如下优点:首先，由于晶圆内部改质，因此可以抑制加工肩的产生，减少污染；其次，适用于抗负荷能力差的晶圆(MEMS晶圆等)，且采用干式加工工艺，无需清洗；再次，可以减小切割道宽度，因此有助于减小芯片间隔；最后，避免大功率激光导致切割边缘的不规则。
[0005]与机械切割相比，隐形切割产生很少的碎肩甚至不会产生碎肩，从而可以减少工艺步骤。激光切割的精度高，仅仅需要提供窄的划片道，从而可以提高晶圆的利用率。激光切割的缺点是难以穿透晶圆上的功能层。在晶圆测试中，划片道中的功能层可以提供多个管芯的连接，实现多个管芯的串联或并联测试。然而，如果在划片道中形成功能层，由于功能层的遮挡，在划片道中难以形成连续的初始裂纹，导致管芯的分离失败甚至管芯的损坏。
【实用新型内容】
[0006]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种包括功能层且便于激光切割的晶圆结构。
[0007]提供一种晶圆结构，包括:衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面；多个管芯，所述多个管芯形成于所述衬底的第一表面，所述多个管芯分别包括第一功能层和多个第二功能层；所述第一功能层由划片道隔开，所述划片道用于激光切割；所述第二功能层位于所述划片道中，并且属于相邻两个管芯的所述第二功能层相对设置，位于激光扫描路径的两侧隔开预定距离；以及多个划片标记，所述划片标记设置于所述衬底上，位于所述相对设置的两个第二功能层之间。
[0008]优选地，所述预定距离大于等于5微米。
[0009]优选地，所述划片标记是在所述衬底的第一表面开口的凹槽。
[0010]优选地，所述划片标记是在所述衬底的第二表面开口的凹槽。
[0011 ] 优选地，所述凹槽的延伸方向与激光扫描移动的方向一致。
[0012]优选地，激光切割用于在晶圆内部形成改质层。
[0013]优选地，所述凹槽的宽度小于等于5微米。
[0014]优选地，所述凹槽的深度达到所述激光扫描在所述衬底中的聚焦深度。
[0015]优选地，所述凹槽的延伸方向与激光扫描移动的方向一致，所述管芯为MEMS麦克风，所述凹槽和所述MEMS麦克风的声腔同时形成。
[0016]优选地，所述第二功能层为MEMS麦克风的锚区。
[0017]根据本实用新型的晶圆结构，将功能层设置于划片道中，提高了晶圆的利用效率，降低了成本，激光扫描形成的初始裂纹和划片标记形成大致连续的路径，从而便于激光切割分离相邻的管芯，提高了管芯的成品率。
【附图说明】
[0018]通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:
[0019]图1是根据参考设计的晶圆结构的立体示意图。
[0020]图2a至2b是根据本实用新型的第一实施例的晶圆结构的俯视图和截面图。
[0021]图3a至3c是根据本实用新型的第二实施例的晶圆结构的俯视图、截面图以及激光扫描后划片道截面的初始裂纹示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。
[0023]应当理解，在描述某个结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将该结构翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“A直接在B上面”或“A在B上面并与之邻接”的表述方式。
[0024]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本申请中，术语“晶圆结构”采用晶圆形成且包括半导体衬底和功能层的半导体结构，其中，晶圆主要用于提供半导体器件的衬底。
[0025]在本实用新型中，激光切割可以是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞的切割，也可以是通过形成改质层以胶膜扩展使管芯分离的隐形切割。为了进一步提高晶圆的利用效率，可以将管芯的一部分功能层设置在划片道中。本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
[0026]图1是根据参考设计的晶圆结构的立体示意图。如图1所示，晶圆结构100包括半导体衬底110、位于半导体衬底110的第一表面上的多个功能层150、160、170和180。胶膜层120位于半导体衬底110相对的第二表面。该晶圆结构100提供管芯D1和D2，其中，管芯D1包括半导体衬底110的一部分、功能层150以及功能层170，管芯D2包括半导体衬底110的另一部分、功能层160以及功能层180。功能层150和功能层160由划片道隔开，功能层170和功能层180位于划片道中，并且相对设置。
[0027]根据管芯D1和D2的类型不同，功能层150和160的结构不同。例如，管芯D1和D2可以为模拟电路或数字电路，其中，功能层用于形成晶体管的至少一部分结构。采用绝缘膜作为晶体管的层间电介质，采用金属膜形成到达有源区的接触和导电通道。管芯D1和D2还可以是微机电系统(MEMS)芯片，例如MEMS麦克风，则功能层用于形成MEMS结构。在管芯D1和D2为MEMS麦克风时，每个管芯对应于一个MEMS麦克风。
[0028]在激光切割时，将激光L1聚焦于半导体衬底110内部形成改质层以形成初始裂纹。激光L1沿着划片道移动。由于在划片道中存在着功能层170和功能层180，激光L1入射的能量被功能层散射掉，因此激光L1难以到达功能层170和功能层180的下方。结果，在划片道中难以形成笔直并连续的初始裂纹。在胶膜120扩展时，功能层下方易产生不规则断裂纹(如蛇形纹)，影响芯片上方功能层的正常工作。
[0029]图2a和图2b是根据本实用新型的第一实施例的晶圆结构的俯视图和截面图。在图2a中的线AA示出图2b所示截面图的截取位置。
[0030]参照图2a和图2b，晶圆结构200包括半导体衬底210、位于半导体衬底210的第一表面上的多个功能层231、232、241和242。胶膜220位于半导体衬底210相对的第二表面。
[0031]该晶圆结构200提供四个管芯D1、D2、D3和D4。管芯D3包括半导体衬底210的一部分、功能层231以及功能层232，管芯D4包括半导体衬底210的另一部分、及功能层241以及功能层242。其中，功能层231和功能层241通过划片道隔开，功能层232和功能层242位于划片道中，功能层232和功能层242相对设置，功能层232和功能层242位于激光扫描路径的两侧并隔开预定距离，该预定距离大于等于5微米。