一种用于晶圆切割的限位压力卡槽结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于晶圆切割的限位压力卡槽结构，所述用于晶圆切割的限位压力卡槽结构至少包括：一个框体结构，所述框体结构的内侧设有位移槽，所述位移槽内部安装有两条平行设置且之间形成卡槽的限位压力挡板，所述框体结构的一侧连接有用于通过所述位移槽使所述卡槽对准晶圆切割道的步进控制器。本实用新型的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构在切割道处施加一组外力帮助增加类似于Seal?Ring的功能，大大提高晶圆切割时的层间粘接力，防止边缘破裂往内部延伸，本实用新型的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构的设计简单、方便、效率高。
【专利说明】—种用于晶圆切割的限位压力卡槽结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体制造设备领域，特别是涉及一种用于晶圆切割的限位压力卡槽结构。
【背景技术】
[0002]随着现代科学技术的不断进步，半导体产业的发展越来越迅猛，对各种半导体制造工艺的要求也越来越高。目前，半导体芯片的制造过程中是用光刻机在一整片晶圆上批量生产，然后利用划片、裂片将做好的整个芯片分割成所要求的尺寸的单一晶粒，芯片的切割是半导体芯片制造工艺中一道必不可少的工序。目前测封厂对芯片切割常用的方法是直接机械切割或者是先用激光烧出截口，再机械切割。
[0003]由于半导体工艺的不断发展，为了降低信号传输延迟和串扰以及由于介电损失而导致的功耗增加，同时降低寄生电容，超低介电系数材料的应用已经成为趋势，但是如图1所示为各种材料在同一条件下的杨氏模量和热膨胀系数列表，由表可知，超低介电系数材料的杨氏模量为4,远远小于S1、Cu、Si02及低介电系数材料(Low-Kl、Low_K2)的杨氏模量；超低介电系数材料的热膨胀系数为18，远远大于S1、Cu、S12及低介电系数材料(Low-Kl、Low-K2)的热膨胀系数。超低介电系数材料的杨氏模量小、热膨胀系数大，导致其抵抗形变的能力差，很容易在切割过程中在切割边缘产生裂缝，裂缝的延伸会影响芯片的使用甚至会造成芯片受损而报废。
[0004]Seal Ring是现有技术中用于芯片内部增加晶圆切割时的层间粘接力、防止边缘破裂往内部延伸的一种方法，Seal Ring是一个由diff、contact、via和metal等layer按一定规则组成的氧化、钝化层结构，介于芯片和划片槽之间，用于防止芯片在切割时受到机械损伤，但是Seal Ring阻碍机械损伤的强度不够大，不足以抵挡住热应力释放带来的破坏，用Seal Ring提高层间粘接力的提升空间有限,裂缝很有可能穿过Seal Ring延伸至有效芯片区域，不能从根本上有效解决晶圆切割过程中带来的边缘破裂。
[0005]运用目前的切割技术可以分离芯片，但是这种切割芯片的方法很容易导致被切开的芯片断面产生裂纹，造成材料强度降低，影响芯片的性能甚至导致芯片的报废，影响良率。超低介电系数材料在晶圆切割过程中带来的边缘破裂成为一道很难攻克的难题，如何从外部增加类似Seal Ring的力量，使晶圆切割变得简单、高效、良品率高已成为一种新的研究方向。
实用新型内容
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于晶圆切割的限位压力卡槽结构，用于解决现有技术中晶圆切割过程中超低介电系数材料杨氏模量小、热膨胀系数大、抵抗形变的能力差以及Seal Ring不够强壮等带来的切割边缘破裂的问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用于晶圆切割的限位压力卡槽结构，所述用于晶圆切割的限位压力卡槽结构至少包括:一个框体结构，所述框体结构的内侧设有位移槽，所述位移槽内部安装有两条平行设置且之间形成卡槽的限位压力挡板，所述框体结构的一侧连接有用于通过所述位移槽使所述卡槽对准晶圆切割道的步进控制器。
[0008]优选地，所述框体结构设置为长方形。
[0009]优选地，所述限位压力挡板的截面为上宽下窄的直角梯形结构。
[0010]更优选地，两个所述直角梯形截面对称设置，内侧对称边为两条平行的直角边。
[0011]优选地，所述限位压力挡板的着力底部材料为韧性材质。
[0012]优选地，所述两条平行的限位压力挡板之间的卡槽间距设定为30um?70um。
[0013]优选地，所述用于晶圆切割的限位压力卡槽结构安装于切割机台上。
[0014]优选地，所述限位压力卡槽通过外力对晶圆施加压力。
[0015]如上所述，本实用新型的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构，具有以下有益效果:
[0016]1、通过外部设备实现类似Seal Ring的功能。
[0017]2、大大提闻晶圆切割时的层间粘接力，防止边缘破裂往内部延伸，提闻晶圆切割的良率，尤其适用于超低介电系数材料的晶圆切割中。
[0018]3、设计结构简单易操作、可行性高。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1显示为各种材料的杨氏模量和热膨胀系数列表示意图。
[0020]图2显示为本实用新型的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构俯视示意图。
[0021]图3显示为本实用新型的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构在A-A方向上的截面示意图。
[0022]元件标号说明
[0023]I用于晶圆切割的限位压力卡槽结构
[0024]11框体结构
[0025]12限位压力挡板
[0026]13步进控制器
[0027]2 晶圆
[0028]21有效芯片
[0029]22切割道
[0030]d 卡槽间距
【具体实施方式】
[0031]以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0032]请参阅图2至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0033]实施例一
[0034]如图2至图3所示，本实用新型提供一种用于晶圆切割的限位压力卡槽结构1，所述用于晶圆切割的限位压力卡槽结构I至少包括:
[0035]一个框体结构11，所述框体结构11可以是任何满足生产要求的形状，例如半圆形，弧形，方形等，在本实施例中，所述框体结构11设置为长方形。
[0036]所述框体结构11的内侧设有位移槽，所述位移槽内部安装有两条平行设置且之间形成卡槽的限位压力挡板12，所述两条平行的限位压力挡板12之间的卡槽间距d设定为30um?70um,在本实施例中，卡槽间距d设定为50um。所述限位压力挡板12的截面可以是任意上宽下窄的形状，在本实施例中，所述上宽下窄的截面为直角梯形结构，梯形的宽边在上，窄边在下。两个所述直角梯形截面对称设置，内侧对称边为两条平行的直角边，如图3所示，在本实施例中，所述限位压力挡板12的截面优选为上宽下窄的直角梯形结构，且在y轴方向上对称，内侧对称边为两条平行的直角边，使两个对称直角梯形结构中间预留出一条卡槽，用于作为切割设备的入口 ；直角梯形的宽边与框体结构11相连，直角梯形的窄边作用于晶圆2的切割道22上，尽量使作用于晶圆切割道22处的限位压力挡板12尽量靠近切割线，同时不影响切割设备在两条平行的限位压力挡板12之间的卡槽内进行切割。所述限位压力挡板12的着力底部材料为韧性材质，可以是任意满足生产要求的韧性材质，在本实施例中，作为所述限位压力挡板12的着力底部的韧性材质为橡胶。
[0037]所述框体结构11的一侧连接有用于通过所述位移槽使所述卡槽对准晶圆切割道22的步进控制器13。所述两条限位压力挡板12通过步进控制器13来实现在位移槽内的移动，移动距离根据晶圆有效区域21的宽度进行设定，保证每次移动后所述卡槽都能对准晶圆切割道22。
[0038]所述用于晶圆切割的限位压力卡槽结构I被固定在切割机台上，通过两条限位压力挡板12在切割线的两侧施加压力。
[0039]上述用于晶圆切割的限位压力卡槽结构I的工作原理如下:
[0040]本实用新型的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构I的尺寸不限，根据晶圆的尺寸大小及该用于晶圆切割的限位压力卡槽结构I的框架11的大小，可选择以一个用于晶圆切割的限位压力卡槽结构I从晶圆的一侧通过步进控制器13控制限位压力挡板12单向移动以完成切割，也可以选择以两个用于晶圆切割的限位压力卡槽结构I从晶圆2的两侧同时移动限位压力挡板12来完成切割。如图2所示，本实施例中，选择以两个用于晶圆切割的限位压力卡槽结构I从晶圆2的圆心处分别通过步进控制器13控制限位压力挡板12向两侧移动，两个用于晶圆切割的限位压力卡槽结构I能同时工作，有效提高效率。首先将晶圆2放置在切割机台上，然后将两个本实用新型的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构I分别安装在切割机台上，使其分别位于晶圆2上方。如图2所示，将本实用新型的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构I被固定于晶圆2上方，左右分布，两组限位压力挡板12被设定在接近晶圆2圆心处的两条切割道22上。如图3所示，限位压力挡板12作用于切割线的两侧，中间留有间隙，正好可以用激光或机械设备在间隙中进行切割，限位压力挡板12之间的卡槽间距d设定为30um?70um,在本实施例中，卡槽间距d设定为50um。然后根据晶圆2上芯片的尺寸，设定步进控制器13来控制限位压力挡板12在位移槽内以一定距离移动，移动距离设定为相邻切割道之间的距离，左右两侧的限位压力挡板12分别从晶圆2的圆心处向两侧移动，在切下一组线的时候，切割好的线可以去做移动位置和下压接触的调整，这样操作迅速、有序、效率高。
[0041]实施例二
[0042]作为本实用新型的另一优选方案，可以将晶圆2放置在切割机台上，在切割机台上安装本实用新型的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构1，使其位于晶圆2的上方，本实施例中，仍选择以两个本实用新型的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构I同时工作，提高效率。两组限位压力挡板12的设置可根据切割要求自行设定，在本实施例中，两组限位压力挡板12被设置在晶圆2最左侧的相邻的两条切割道22上。两个本实用新型的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构I被固定在切割机台上，两组限位压力挡板12也不通过步进控制机13来实现在位移槽内的移动，而是对切割机台上的晶圆2进行移动，通过外部设备将晶圆2向左侧移动两条切割道的距离，在本实施例中，所述外部设备为步进控制器，同样能实现迅速、有序、闻效的切割。
[0043]综上所述，本实用新型提供的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构I在切割的边缘加一个外力，加强类似Seal Ring的芯片保护功能，大大提高了晶圆切割时的层间粘接力，防止边缘破裂往内部延伸，提高晶圆切割的良率，尤其适用于超低介电系数材料的晶圆切割中。越接近裂缝开始的地方，能量释放越少，裂缝长度越短，将该外力施加于越靠近裂缝开始的地方，其抑制裂缝扩散的作用越强，越能保护有效芯片21不被切割裂缝破坏。如图2及图3所示，在本实施例中，限位压力挡板12被设置于切割道22，并且在y轴方向上轴对称设计，从两侧对切割边缘施力，加强保护作用，能同时保护两侧的有效芯片21，效率大大提高；同时上宽下窄的直角梯形的截面设计能很好的将施加的压力集中于底部的窄边，力口大作用于切割道22上的压强，保护效果更佳。考虑到切割道22上有一些起伏，限位压力挡板12的着力边底部使用韧性材质，有效减小用于晶圆切割的限位压力卡槽结构I对晶圆2的表面带来损伤，对晶圆2上施加的压力也有缓冲作用。同时以步进控制器13控制限位压力挡板12从中间向两边移动，能精准、高效的确定限位压力挡板12的位置，本实用新型方法简单、方便、可行性高。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0044]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种用于晶圆切割的限位压力卡槽结构，其特征在于，所述用于晶圆切割的限位压力卡槽结构至少包括:一个框体结构，所述框体结构的内侧设有位移槽，所述位移槽内部安装有两条平行设置且之间形成卡槽的限位压力挡板，所述框体结构的一侧连接有用于通过所述位移槽使所述卡槽对准晶圆切割道的步进控制器。
2.根据权利要求1所述的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构，其特征在于:所述框体结构设置为长方形。
3.根据权利要求1所述的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构，其特征在于:所述限位压力挡板的截面为上宽下窄的直角梯形结构。
4.根据权利要求3所述的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构，其特征在于:两个所述直角梯形截面对称设置，内侧对称边为两条平行的直角边。
5.根据权利要求1所述的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构，其特征在于:所述限位压力挡板的着力底部材料为韧性材质。
6.根据权利要求1所述的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构，其特征在于:所述两条平行的限位压力挡板之间的卡槽间距设定为30um?70um。
7.根据权利要求1所述的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构，其特征在于:所述用于晶圆切割的限位压力卡槽结构安装于切割机台上。
8.根据权利要求1所述的用于晶圆切割的限位压力卡槽结构，其特征在于:所述限位压力卡槽通过外力对晶圆施加压力。
【文档编号】B28D7/04GK203818360SQ201420230447
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月7日 优先权日:2014年5月7日
【发明者】文智慧, 殷原梓, 杨梅, 高保林, 苏新亭 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司