一种防止开裂的晶圆结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及半导体技术领域，特别地涉及一种防止开裂的晶圆结构。本实用新型公开了一种防止开裂的晶圆结构，包括一半导体衬底，所述半导体衬底上布有纵横交错的金属网结构，从而整个半导体衬底被金属网结构分割成多个单元网格,芯片形成于金属网结构的单元网格之中的半导体衬底上，单元网格以外的区域建立划片槽位置。本实用新型可以避免在划片过程中半导体衬底开裂，提高产品良率，同时，可使划片槽的宽度尽量小，提高半导体衬底利用率，降低成本。
【专利说明】
一种防止开裂的晶圆结构
技术领域
[0001]本实用新型属于半导体技术领域，具体地涉及一种防止半导体衬底开裂的晶圆结构。
【背景技术】
[0002]半导体芯片都是直接在半导体晶圆(比如4英寸、6英寸、8英寸、12英寸等)上加工，然后把晶圆进行划片切割后分离出许多正方形或长方形的芯片。比如在一个8英寸的晶圆上可以切割出2000多颗4mmX4mm的芯片。在设计芯片的版图时，需要在这些芯片与芯片之间留一定间距作为划片槽。为了节约成本，划片槽越细越好，但划片槽必须满足划片的需求。当前最常见的划片槽的宽度是40-100微米。
[0003]当前的半导体工艺大部分是表面工艺，也就是在半导体晶圆的表面注入离子以及在表面上沉积导电金属层、绝缘层等。随着技术的发展，半导体的体加工工艺逐渐成熟，也有越来越多的应用，比如TSV(Thr0ugh Silicon Via)等。相对于表面加工的表面薄膜加工，体加工直接在半导体晶圆做深加工，加工的深度从几十微米到几百微米，甚至跟晶圆厚度相当。这些被加工出来的构件的材料有些是半导体本身，有些是被替换成不同的材料，比如金属、树脂等。由于材料热膨胀系数的不同，在生产加工过程中会产生很大应力。如果这些构件的体积在芯片中占比大到一定程度，产生的应力就会造成半导体芯片的机械结构不稳定、甚至开裂。公开专利:CN102870175B提出了在芯片外围增加金属边框，以提供机械框架，提高机械鲁棒性，解决了此问题，但其划片时的晶圆结构如图1所示，芯片If与芯片IV之间的划片槽13'的材料仍是半导体本身，比如硅。所以相当于一个很细的硅框里嵌有体积相当的金属(如金属边框120。硅是很脆的材料，这种情况下硅很容易开裂，造成划片时晶圆开裂，从而降低了产品良率，导致成本增高。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于为解决上述问题而提供一种可以避免在划片过程中半导体衬底开裂，提高产品良率，同时，可使划片槽的宽度尽量小，提高半导体衬底利用率，降低成本的晶圆结构。
[0005]为此，本实用新型公开了一种防止开裂的晶圆结构，包括一半导体衬底，所述半导体衬底上布有纵横交错的金属网结构，从而整个半导体衬底被金属网结构分割成多个单元网格，芯片形成于金属网结构的单元网格之中的半导体衬底上，单元网格以外的区域建立划片槽位置。
[0006]进一步的，所述金属网结构由金属条纵横交错形成，由纵横交错金属条所围合成的每个封闭区域即为形成芯片的单元网格。
[0007]进一步的，所述金属网结构包括多个间隔排布的金属框体和连接相邻金属框体的金属连接部，所述金属框体以内的区域即为形成芯片的单元网格。
[0008]更进一步的，连接相邻金属框体的金属连接部是连接金属框体的框边，或者是连接金属框体的框角。
[0009]进一步的，所述金属网结构为铜、银或合金。
[0010]本实用新型的有益技术效果:
[0011]本实用新型通过在半导体衬底上设置纵横交错的金属网结构，将原来半导体衬底材料(如硅)框中嵌有金属变成金属框中嵌有半导体衬底材料，可以避免在划片过程中半导体衬底开裂，提高产品良率，同时，可使划片槽的宽度尽量小，提高半导体衬底利用率，降低成本。
【附图说明】
[0012]图1为【背景技术】的晶圆结构示意图；
[0013]图2为本实用新型实施例一的晶圆结构不意图；
[0014]图3为本实用新型实施例一的芯片一种结构示意图；
[0015]图4为本实用新型实施例一的芯片另一种结构示意图；
[0016]图5为本实用新型实施例二的晶圆结构示意图；
[0017]图6为本实用新型实施例二的芯片结构示意图；
[0018]图7为本实用新型实施例三的晶圆结构示意图；
[0019]图8为本实用新型实施例三的芯片结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]现结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进一步说明。
[0021]由于作为芯片的半导体衬底常规都是使用硅材料，所以本实用新型的实施例以硅衬底为例来说明，但不限于此。
[0022]本实用新型公开了一种防止开裂的晶圆结构，包括一硅衬底，所述硅衬底上布有纵横交错的金属网结构，从而整个半导体衬底被金属网结构分割成多个单元网格，芯片形成于金属网结构的单元网格之中的半导体衬底上，单元网格以外的区域建立划片槽位置，即划片时，沿着单元网格以外的区域进行划片切割。这样就将原来硅框(即划片槽位置的材料为硅材料)中嵌有金属变成金属框中嵌有硅材料，可以避免在划片过程中，因划片产生大量的热，使金属和硅受热产生的膨胀，而由于金属和硅的热膨胀系数不一致，且相差较大，而硅本身又是比较脆的材料，就容易造成在划片时硅衬底开裂的问题，从而提高了产品良率。同时，由于不存在硅开裂问题，可以将划片槽的宽度尽量缩小，提高硅衬底的利用率，降低成本。
[0023]实施例一:
[0024]如图2所示，本实施例中，金属网结构是由纵横交错的金属条23形成，本实施例中，优选为由垂直相交的金属条23形成，但不限于此，从而形成类似棋盘状的结构，金属条23可以是银、铜或其它合适的合金或金属，由金属条23所围合成的每个封闭区域即为形成芯片21的单元网格，芯片21形成于金属网结构的单元网格之中的半导体衬底上，这样就变成金属框中嵌有硅材料，单元网格以外的区域即金属条23建立划片槽位置，划片时，沿着金属条23进行切割，当金属条23的宽度等于或小于划片槽的宽度时，切割后的芯片21如图3所示，没有金属边框，当金属条23的宽度大于划片槽的宽度时，切割后的芯片21如图4所示，具有金属边框22，金属边框22为芯片21提供机械框架，提高机械鲁棒性和散热性，防止在划片过程中或使用中由于受热开裂。本实施例的金属网结构较简单，制作过程比较简便，但其耗费的金属材料较多，浪费大。
[0025]实施例二:
[0026]本实施例中，金属网结构包括多个间隔排布的方形金属框体32和连接相邻金属框体32的框边的金属连接部33组成，如图5所示，金属框体32的框边和金属连接部33可以是银、铜或其它合适的合金或金属，金属框32以内的区域即为形成芯片31的单元网格，芯片31形成于金属网结构的单元网格之中的半导体衬底上，本实施例中，金属连接件33的横截面为条状，当然在其它实施例中，也可以是其它形状，如块状、三角形或梯形等，数量可以根据实际需要而定，图5示出的是每对相邻金属框体的框边有两个金属连接件33。单元网格以外的区域即金属框体32的框边和它们之间的缝隙区域建立划片槽位置，划片时，沿着金属框体32的框边和/或他们之间的间隙进行切割，当划片槽的宽度大于或等于两个相邻金属框体32的框边的厚度以及它们之间间隙宽度之和时，切割后的芯片31没有金属边框，可以参照图3所示；当划片槽的宽度小于两个相邻金属框体32的框边的厚度以及它们之间间隙宽度之和，但大于等于它们之间间隙宽度时，切割后的芯片31具有金属边框，可以参照图4;当划片槽的宽度小于两个相邻金属框边之间间隙宽度时，切割后的芯片31具有金属边框32和部分金属连接部33，如图6所示。本实施例中，金属网结构图案较复杂，但其耗费的金属材料较省，有利于节约资源。
[0027]实施例三:
[0028]本实施例中，金属网结构包括多个间隔排布的方形金属框体42和连接相邻四个金属框体42的框角的金属连接部43组成，如图7所示，金属框体42和金属连接部43可以是银、铜或其它合适的合金或金属，金属框42以内的区域即为形成芯片41的单元网格，芯片41形成于金属网结构的单元网格之中的半导体衬底上。本实施例中，金属连接部43的横截面为“X”状，这样材料更省，当然在其它实施例中，也可以是其它形状，如块状、棱形或圆形等。单元网格以外的区域即金属框体42的框边和它们之间的缝隙区域建立划片槽位置，划片时，沿着金属框体42的框边边和/或它们之间的间隙进行切割，当划片槽的宽度大于或等于两个相邻金属框体42的框边的厚度以及它们之间间隙宽度之和时，切割后的芯片41没有金属边框，可以参照图3;当划片槽的宽度小于两个相邻金属框体42的框边的厚度以及它们之间间隙宽度之和，但大于等于它们之间间隙宽度时，切割后的芯片41具有金属边框，可以参照图4;当划片槽的宽度小于两个相邻金属框体42的框边之间间隙宽度时，切割后的芯片41具有金属边框42和部分金属连接部43，如图8所示。本实施例中，金属网结构图案较复杂，但其耗费的金属材料较省，有利于节约资源。
[0029]当然，在其它实施例中，金属网结构可以是实施例一、实施例二和实施例三的任意结合，都能将原来硅框中嵌有金属变成金属框中嵌有硅材料，可以避免在划片过程中产生的应力，使硅衬底开裂的问题，从而提高了产品良率。同时，由于不存在硅开裂问题，可以将划片槽的宽度尽量缩小，提高硅衬底的利用率，降低成本。
[0030]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种防止开裂的晶圆结构，包括一半导体衬底，其特征在于:所述半导体衬底上布有纵横交错的金属网结构，从而整个半导体衬底被金属网结构分割成多个单元网格，芯片形成于金属网结构的单元网格之中的半导体衬底上，单元网格以外的区域建立划片槽位置。2.根据权利要求1所述的防止开裂的晶圆结构，其特征在于:所述金属网结构由金属条纵横交错形成，由纵横交错金属条所围合成的每个封闭区域即为形成芯片的单元网格。3.根据权利要求1所述的防止开裂的晶圆结构，其特征在于:所述金属网结构包括多个间隔排布的金属框体和连接相邻金属框体的金属连接部，所述金属框体以内的区域即为形成芯片的单元网格。4.根据权利要求3所述的防止开裂的晶圆结构，其特征在于:连接相邻金属框体的金属连接部是连接金属框体的框边，或者是连接金属框体的框角。5.根据权利要求1至4任一项所述的防止开裂的晶圆结构，其特征在于:所述金属网结构为铜、银或合金。
【文档编号】H01L21/78GK205542790SQ201620065392
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月22日
【发明人】王明亮, 林风
【申请人】英麦科（厦门）微电子科技有限公司