专利名称：晶圆切割方法
晶圆切割方法
技术领域：
本发明大体上与一种晶圆切割方法有关，特别是关于一种针对晶圆级(waferlevel)接合晶圆结构的切割方法。
背景技术：
半导体元件和光电元件的制作流程中会大量使用到磊晶与镀膜制程来形成各种层结构。一般而言，要在一种材料上成长另一种不同的材料，必须要考虑两者原子晶格间的匹配程度，若是两者材料之间的晶格大小差距太大，必然会在界面处产生一应力场，缺陷或差排大多会集中在这类界面处，进而导致后续的镀膜或磊晶结构会有穿遂差排(threadingdislocation)等问题，严重地影响元件的效能。近年来，为了解决上述晶格大小不匹配与镀膜嘉晶时的穿遂差排等问题。晶圆对晶圆接合技术(wafer-to-wafer bonding)系应运开发而出。晶圆对晶圆接合系指将两晶圆接合后，藉由外加能量使接合界面的原子产生反应形成共价键而结合成一体，并使接合介面达到特定的键合强度。完成接合的晶圆接合结构之后可再如同单一晶圆般进行切割制程切割成一个个的晶粒或单元。晶圆对晶圆接合技术能克服材料本身在磊晶技术上的限制，不受限于晶格相异的材料限制，且由于所欲制作的元件是以晶圆型态完成了整体制作后才切割一个个成品单元，故省去了现有技术中要对每一切割下来的半成品单元进行其他繁复的组装流程，无疑大大节省了生产的时间与成本，有利于在半导体与光电产业领域上轻易实现多样化复合基板的制作，深具研究发展与商业化价值。
现今晶圆对晶圆接合技术已应用在许多极具潜力的产业中，诸如微机电领域的微型麦克风、生医领域的微流体感测元件、微电子领域的晶圆级封装(wafer level package,WLP)、绝缘材上覆娃(silicon-on-1nsulator, SOI)基材、光电领域的CMOS影像感测器(CIS)或发光二极管(LED)等元 件的制作,如晶圆级光学元件(wafer level optics, WL0)或是晶圆级相机模组(wafer level camera, WLC),其应用的层面非常广泛。现在请参照图1与图2，其为先前技术中一晶圆对晶圆接合结构(下文中统称为已接合晶圆)100的切割制程示意图。如图1所示，已接合晶圆100是由一第一晶圆110与一第二晶圆120所对接而成，其第二晶圆120的外表面上是布植有锡球130。而如图2所示，在切割制程之前已接合晶圆100会先粘附在一切割胶膜140上，以提供切割时必要的结构支撑后再行切割。然后，进行切割制程，切割已接合晶圆100之一表面，以将已接合晶圆切割为复数个晶粒。然，由于已接合晶圆100是由第一晶圆与第二晶圆所构成，而具有较第一晶圆或第二晶圆厚的厚度，因此在切割已接合晶圆100时容易产生偏移，进而影响切割的精准度。并且，对于某些已接合晶圆100结构而言，其中一晶圆面上会布植有锡球(或凸块)130等接点结构，藉以与电路板电性连接。由于该些锡球130会影响切割胶膜140与已接合晶圆100的粘着，因此在切割制程中容易造成已接合晶圆100无法被稳固的固定住，亦会影响到切割的精准度。
发明内容有鉴于上述现有技术作法无法克服的问题，本发明的目的即在于提供一种新颖的晶圆切割方法，其藉由半切割(half-cut)制程以及改变锡球形成步骤的顺序而使得切粒步骤中切割胶膜与晶圆接合结构之间的粘附不会受到凸出的锡球结构的影响，进而提高后续切割制程的良率与精准度。根据本发明一实施例，其中揭露了一种晶圆切割方法，其步骤包含提供一第一晶圆、提供一第二晶圆并将该第二晶圆与该第一晶圆接合成一已接合晶圆、从该已接合晶圆的一第一面进行半切割动作、在该已接合晶圆的一第二面上设置锡球、以及从该已接合晶圆的第二面进行切粒动作。本发明的晶圆切割方法是采双面的切割(half-cut)制程，较之现有的单次切割制程可更精确稳定地切割总体厚度较厚的已接合晶圆结构。再者，其各晶粒单元的锡球布植步骤系于两次半切割制程·之间进行，可避免现有作法中切割胶膜因突出的锡球结构而无法与晶圆面紧密黏附的问题，进一步提升切割稳定度与精准度。无疑地，本发明的这类目的与其他目的在阅者读过下文以多种图示与绘图来描述的较佳实施例细节说明后将变得更为显见。
图1与图2为先前技术中一晶圆对晶圆接合结构的切割制程示意图。图3 11为本发明晶圆切割方法流程一系列步骤的示意图，其中:图3与图4为根据本发明晶圆切割方法流程中晶圆对晶圆接合步骤的不意图；图5与图6为根据本发明晶圆切割方法流程中对已接合晶圆进行半切步骤的示意图；图7与图8为根据本发明晶圆切割方法流程中锡球形成步骤的示意图；图9与图10为根据本发明晶圆切割方法流程中另一晶圆切割步骤的示意图；图11为根据本发明晶圆切割方法流程中最后的成品脱膜步骤的示意图。100 已接合晶圆110 第一晶圆120 第二晶圆130 锡球140 切割胶膜200 接合晶圆210 第一晶圆220 第二晶圆230 阵列单元240 切割胶膜250 切割轮锯260 切割道270 锡球
280 切割胶膜290 切割道292 晶粒
具体实施方式现在文中将对本发明的实施例其随附图示中所描绘的例子作细节说明。然，其并非要将该些实施例限定在后文中将描述的实施方式，且文中的实施方式系提出来让阅者能轻易并完整地了解本发明的范畴与精神。在图示中，某些元件与结构的尺寸与厚度为了清楚之故会被夸大表示。请参照图3至图11，其依序描绘出本发明晶圆切割方法的步骤流程。首先请同时参照图3与图4，其描绘出根据本发明晶圆切割方法流程中晶圆对晶圆接合步骤的示意图。本发明的晶圆切割方法的对象物主要为由多片晶圆所接合而成的单一晶圆或结构体，在下文中通称其为已接合晶圆。首先，提供一第一晶圆210与一第二晶圆220。然后，利用晶圆对晶圆接合技术对接第一晶圆210与第二晶·圆220而形成一已接合晶圆200。在本发明实施例中，第一晶圆210与第二晶圆220可为由各种晶圆堆叠之晶圆叠层结构，如一已制作完成的镜头晶圆或感测器晶圆，其上形成有以阵列方式排列的镜头单元或感测器单元。第一晶圆210与第二晶圆220亦可为制作一单一晶圆级镜头模组(WLC)中所需的各晶圆叠层组件，如各透镜晶圆组件。第一晶圆210与第二晶圆220会先经过晶圆接合机台精确地对位使得其上对应的各阵列单元230能彼此对准，之后才进行接合动作，其晶圆接合方式包含但不限定于阳极处理式、共晶式、黏合式、融合式、绝缘上覆硅、热压式等接合方式。须注意，图中的第一晶圆210与第二晶圆220仅为一例示，在其他实施例中，已接合晶圆200亦可能由两个以上的晶圆(如三到四片晶圆)彼此对接而成。接着请参照图5与图6，其描绘出本发明晶圆切割方法流程中对已接合晶圆进行半切割制程之示意图。如图5与图6所示，已接合晶圆200在进行半切割制程前会先粘附在一切割胶膜240上，且切割胶膜240系用来暂时固定住已接合晶圆200，以提供已接合晶圆200在进行半切割制程时必要的结构支撑，并使半切割制程能更稳定地进行以提高切割的精准度。然后，对已接合晶圆200之一表面进行半切割制程，利用一切割轮锯250沿着已接合晶圆200的切割面上预先定义好的切割道260进行。半切割制程的切割深度系小于已接合晶圆200的整体厚度h，其中尤以切割面端的晶圆(即第一晶圆210)厚度为佳，但不限于此。在本实施例中，切割胶膜240可为电子级胶膜(blue tape)、紫外线胶膜(UV tape)、或是热脱胶膜等，其具有高黏性以在半切割过程中牢固地粘住晶圆，避免脱粒、毛边、位移、背崩、断片等现象发生。再者，切割胶膜240须能在之后经由特殊处理(如加热、照UV光等)而消除其黏性，以顺利从晶圆面上取下。当已接合晶圆200的其中一面粘上切割胶膜240后，半切割制程即可从已接合晶圆200未粘有切割胶膜240的另一面来施作。接着请参照图7与图8，其描绘出本发明晶圆切割方法流程中锡球形成步骤之示意图。如图7所示，在完成半切割制程后，粘着于已接合晶圆200非切割面(即第二晶圆220的那一面)上的切割胶膜240会先经过脱胶处理(如加热或紫外光固化)而与已接合晶圆200脱离。而如图8所示，之后在已接合晶圆200脱离切割胶膜240之表面上布植多个锡球(或凸块)270以作为已接合晶圆200上各阵列单元对外的接点。于实作中，最后从已接合晶圆200上切割下来的各晶圆级元件成品(如一微镜头模组)会藉由该些锡球270与一电路板或其他封装结构上的接垫连结，使制作完成的各晶圆级元件可以固定在电路板上并与之达成电性连结。在本发明实施例中，锡球270仅会布植在已接合晶圆200的其中一面上，其材质可包含锡、银、铜、铅或其合金等成分。须注意本发明图中所示的锡球270尺寸为清楚描述之故而夸大表示，在实作中，锡球270的直径可能仅在数百微米(μπι)之间，且每一阵列单元系可布植有多颗锡球。接着请参照图9与图10，其描绘出本发明晶圆切割方法流程中另一晶圆切割步骤的示意图。在完成了前述的锡球布植步骤后，已接合晶圆200经过半切割制程的表面(即第一晶圆210的那一面)会先黏附上另一切割胶膜280，以利进行一切割制程。于本发明的其他实施例中，在已接合晶圆200经过半切割制程的表面粘附切割胶膜280的步骤亦可于锡球布植步骤之前进行，以助于稳定地固定住已接合晶圆200，进而准确布植锡球270于各阵列单元上。如图10所示，类似于本案图6的步骤，切割轮锯250会沿着已接合晶圆200布植有锡球270的那一面(即第二晶圆220的那一面)上预先定义好的切割道290进行切割制程。第二晶圆220上的切割道290系与第一晶圆210上的切割道260对齐，使得整个切割制程完成后已接合晶圆200会被分成复数个晶粒292，例如多个个别独立的晶片或成品单元。于本实施例中，切割制程的切割深度与半切割制程的切割深度的总和系大于或等于已接合晶圆200的整体厚度h，以将已接合晶圆200切割为晶粒292。本发明的切割制程亦可为半切割制程且切割深度小于已接合晶圆200的整体厚度h，但不限于此，其中切割制程的切割深度尤以切割面端的晶圆，即第二晶圆220，的厚度为较佳，且不以此为限。接着请参照图11，在已接合晶圆200完成晶粒292切割后，粘附在第二晶圆220上的切割胶膜280会经由照射UV光或是加热固化等处理以去除其黏性。本发明的晶圆切割方法的一大特点在于，其切割是采双面的切割(half-cut)制程，意即已接合晶圆200并非经由单一切割制程来分离各晶粒292，而是分别从已接合晶圆200的两面各进行一道半切割制程始得以完成切割程序。采用此作法的缘故在于一般已接合晶圆200的总体厚度h会过大，单次的切割制程是无法精确稳定地切割出各晶粒292，故采用两面切割的方式为之。并且，第一次半切割制程较佳从未有要布植锡球270的表面进行，如第一晶圆210的那一面，且布植锡球270的步骤较佳进行于两次半切割制程之间，使得切割胶膜280不至于因粘附于布植有锡球270的表面而产生粘着不稳固的情况。藉此，第二次半切割制程可避免因粘着不稳固而造成切割偏移。本领域之技艺人士将可轻易了解到在维持本发明教示之前提下，本发明之元件与方法步骤可加以修改或变形成多种态样。以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。
权利要求
1.一种晶圆切割方法，其包含下列步骤: 提供一已接合晶圆，其中该已接合晶圆是由一第一晶圆与一第二晶圆接合而成； 对该已接合晶圆的一第一面进行一半切割制程； 在该已接合晶圆相对于该第一面的一第二面上设置锡球；以及对该已接合晶圆的该第二面进行一切割制程，以切割出复数个晶粒。
2.按权利要求1所述的晶圆切割方法，其中还包含在进行该半切割制程之前将该已接合晶圆的该第二面粘贴于一切割胶膜。
3.按权利要求1所述的晶圆切割方法，其中还包含在进行该切割制程之前将该已接合晶圆的该第一面粘贴于一切割胶膜。
4.按权利要求1所述的晶圆切割方法，其中该第一晶圆与该第二晶圆为晶圆级光学元件晶圆。
5.按权利要求4所述的晶圆切割方法，其中该第一晶圆为镜头模组晶圆。
6.按权利要求4所述的晶圆切割方法，其中该第二晶圆为感测器晶圆。
全文摘要
一种晶圆切割方法，其步骤包含将一第一晶圆与一第二晶圆接合成一已接合晶圆、从该已接合晶圆的第一面进行半切割动作、在该已接合晶圆的第二面上设置锡球、以及从该已接合晶圆的第二面进行切割动作。藉由半切割制程以及改变锡球形成步骤的顺序而使得切粒步骤中切割胶膜与晶圆接合结构之间的粘附不会受到凸出的锡球结构的影响，进而提高后续切割制程的良率与精准度。
文档编号B28D5/00GK103085176SQ20111034836
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年11月3日
发明者黄腾德 申请人:奇景光电股份有限公司