一种晶圆片激光切割用的保护膜溶液及晶圆片加工方法与流程

本发明属于芯片制造
技术领域：
，特别涉及应用于激光切割过程中使用的保护膜溶液及使用该保护膜溶液的晶圆片加工方法。
背景技术：
：晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能的集成电路产品。半导体晶圆片(晶圆片也称晶片)在激光切割过程中，要在其上形成各种电路，并且经由表面处理后，切割晶圆片，制造出芯片。其中，切割(即晶圆划片)是半导体芯片制造工艺流程中的一道必不可少的工序，在晶圆制造中属后道工序。将做好芯片的整片晶圆按芯片大小分割成单一的芯片(晶粒)，称之为晶圆划片。现有的切割(又称切断分离)过程是通过切割刀具沿着晶片的切割道进行，但是由于晶圆片切割道宽度变窄，且高精度的半导体切割装置等会在使用时带来一些热效应问题，例如切割道因热而崩裂、破片等，这些会造成加工出来的芯片不良率高。另外，虽然现在的晶圆片切割已经由原来的利用简单刀片切割，演变为利用激光切割，但是激光沿着晶圆片的切割道照射切割时，所产生的热能容易被晶圆吸收，导致热能积累在晶圆上，容易在激光加工过程中造成晶圆片的破裂损害，且热能容易导致硅熔解或热分解，产生硅蒸气而凝结、沉积在晶圆片上，造成晶圆片的周围边缘产生碎屑，而影响产品的可靠度。技术实现要素：为解决上述问题，本发明提供一种晶圆片激光切割用的保护膜溶液，该保护膜溶液能够在待切割的晶圆片表面快速成膜，且形成的保护膜强度高，具有良好的耐热性，能够在进行激光切割时保护晶圆片，使激光经由保护层照射至晶圆片表面，有效避免冷凝后的硅蒸气或其他经由激光切割后产生的碎屑沉积在芯片表面，从而提升制得的芯片(或其他半导体元件)的质量和产品可靠度，另外由保护膜溶液形成的保护膜可以利用纯水或去离子水来移除，具有良好的皮膜移除性。本发明的另一个目的在于提供一种应用该保护膜溶液的晶圆片切割方法，该方法利用上述保护膜溶液在晶圆片表面涂布与干燥处理后形成一层保护膜，再进行激光切割，由于该保护膜溶液可以高度吸收不同功率与高切割速率的光束能量，因此可以有效的避免硅熔解或热分解产生硅蒸气而导致保护膜剥离的问题，且也可防止在芯片的周围边缘产生碎屑或造成切割道烧焦等现象；这样便可防止芯片的表面受到损害，提升制得的芯片(或其他半导体元件)的质量和产品可靠度。为实现上述目的，本发明的技术方案如下:一种晶圆片激光切割用的保护膜溶液，该溶液包括含聚乙烯醇的水溶性树脂、水溶性紫外线吸收剂和溶剂；所述聚乙烯醇的聚合度大于或等于2000，所述聚乙烯醇的碱化度为91-100％；其中以所述聚乙烯醇为100重量份计，所述水溶性紫外线吸收剂的添加量大于10重量份，所述溶剂为60-92重量份。在本发明中，聚乙烯醇受化学结构、碱化度(即醇解度)、聚合度的影响，起主要影响的是聚合度和碱化度，其中，聚合度高分子量会随之高，会表现出溶液粘度高的特性，形成的保护膜物理强度会随分子量的增加而增加，会提升其保护能力；碱化度越高则表示聚乙烯醇对亲水性物质的亲和力越好，越容易溶解，使聚乙烯醇与水溶性紫外线吸收剂和溶剂具有良好的亲和能力及相溶性，因此选用聚合度大于等于2000，碱化度为91-100％的聚乙烯醇，另外该条件下的聚乙烯醇的耐溶剂性好，便于制备保护膜溶液，也使保护膜溶液成膜后强度高，具有良好的耐热性，并能够快速在待切割的晶圆片表面形成保护层，能够在进行激光切割时保护晶圆片，使激光经由保护层照射至晶圆片表面，有效避免冷凝后的硅蒸气或其他经由激光切割后产生的碎屑沉积在芯片表面，从而提升制得的芯片(或其他半导体元件)的质量和产品可靠度。另外，由于该保护膜溶液包括含聚乙烯醇的水溶性树脂、水溶性紫外线吸收剂和溶剂，其具有水溶性好的特性，使在移除保护膜时可以用纯水或者去离子水，也使该形成的保护膜具有良好的皮膜移除性。具体地，所述水溶性紫外线吸收剂包括苯酮类、苯酮磺酸类及其盐类一种或任意种组合。水溶性紫外线吸收剂可强烈吸收紫外线，热稳定性好、可以均匀分布在溶液中。具体地，所述聚乙烯醇的聚合度为2000至3500。一般来说，聚乙烯醇的聚合度增大，水溶液粘度增大，成膜后的强度和耐溶剂性提高，但水中溶解性、成膜后伸长率下降，为了得到良好的成膜后强度，且保证其溶解性，可选用聚合度为2000至3500。具体地，所述溶剂包括水和有机溶剂中一种或两种配合使用。具体地，该溶剂还包括助剂，所述助剂包括表面活性剂、消泡剂和流平剂中一种或任意种配合使用。加入这些助剂，可以在涂布该保护膜溶液在待切割的晶圆片上时，增强涂布均匀性，便于形成高强度的保护膜。一般会使用表面活性剂、消泡剂、流平剂和溶剂所组成的群组添加物作为助剂。具体地，所述表面活性剂为0.01-4重量份，且所述表面活性剂包括聚氧乙烯酯类、聚氧乙烯酸类、聚酸类、脂肪醇烷氧基类、硬脂酸类、丙三醇和磷酸盐类等非离子或阴离子表面活性剂单项或多项配合使用。具体地，所述消泡剂包括甲基酸类、聚酸醋类、聚乙二醇类和高级醇类中一种或任意种配合使用。具体地，所述流平剂为0.1-6重量份，且所述流平剂包括聚氧乙烯酸类、醇酸类、醋酸盐类、丙烯酸类、低级醇类、伯醇类、丙烯酸醋类中一种或任意种配合使用。本发明还提供了一种晶圆片切割方法，其包括以下步骤：s1：提供衬底，所述衬底上放置有晶圆片；s2：在所述晶圆片上形成保护膜，所述保护膜由权利要求1-8任一所述的保护膜溶液涂布后干燥处理而成；s3：以能量光束进行前切割制作工艺，以在所述保护膜与所述材料层中形成至少2个沟槽；s4：用纯水或去离子水移除所述保护膜，以及进行切割制作工艺，自所述沟槽切割所述衬底，以形成至少2个芯片；其中，移除所述保护膜溶液和进行切割制作工艺步骤同时进行，或者在进行切割制作工艺步骤之前移除所述保护膜溶液；所述能量光束包括激光，且所述能量光束的功率为3.9瓦特至8.3瓦特。在本发明中，该方法利用上述保护膜溶液在晶圆片表面涂布与干燥处理后形成一层保护膜，再进行激光切割，由于该保护膜溶液可以高度吸收不同功率与高切割速率的光束能量(特别是3.9瓦特至8.3瓦特功率的能量光束)，因此可以有效的避免硅熔解或热分解产生硅蒸气而导致保护膜剥离的问题，且也可防止在芯片的周围边缘产生碎屑或造成切割道烧焦等现象；这样便可防止芯片的表面受到损害，提升制得的芯片(或其他半导体元件)的质量和产品可靠度。本发明的优势在于：相比于现有技术，本发明提供了一种晶圆片激光切割用的保护膜溶液及晶圆片切割方法，该保护膜溶液能够在待切割的晶圆片表面快速成膜，且形成的保护膜强度高，具有良好的耐热性，能够在进行激光切割时保护晶圆片，使激光经由保护层照射至晶圆片表面，有效避免冷凝后的硅蒸气或其他经由激光切割后产生的碎屑沉积在芯片表面，从而提升制得的芯片(或其他半导体元件)的质量和产品可靠度，另外由保护膜溶液形成的保护膜可以利用纯水或去离子水来移除，具有良好的皮膜移除性。该晶圆片切割方法利用上述保护膜溶液在晶圆片表面涂布与干燥处理后形成一层保护膜，再进行激光切割，由于该保护膜溶液可以高度吸收不同功率与高切割速率的光束能量，因此可以有效的避免硅熔解或热分解产生硅蒸气而导致保护膜剥离的问题，且也可防止在芯片的周围边缘产生碎屑或造成切割道烧焦等现象；这样便可防止芯片的表面受到损害，提升制得的芯片(或其他半导体元件)的质量和产品可靠度。附图说明图1是本发明所实施的晶圆片激光切割用的保护膜溶液及晶圆片切割方法中覆有保护膜溶液的硅晶片照片。图2是本发明的实施例1中用1.5w、3.9w、8.3w激光对覆有保护膜的硅晶片进行前切割制作工艺后的切割道的照片。图3是本发明的实施例2中用1.5w、3.9w、8.3w激光对覆有保护膜的硅晶片进行前切割制作工艺后的切割道的照片。图4是本发明的实施例3中用1.5w、3.9w、8.3w激光对覆有保护膜的硅晶片进行前切割制作工艺后的切割道的照片。图5是本发明的比较例中用1.5w、3.9w、8.3w激光对覆有保护膜的硅晶片进行前切割制作工艺后的切割道的照片。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明的技术方案如下：实施例1：如图1-2，首先制得保护膜溶液，该保护膜溶液包括：7.5g的聚乙烯醇(聚合度为2000-3500，碱化度为91-100％)；0.5g的aq18(本实施例所用的紫外线吸收剂由2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(英文名2-hydroxy-4-methoxybenzophenone)和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸(英文名2-hydroxy-4-methoxybenzophenone-5-sulfonicacid)混合；溶剂92g。然后将上述保护膜溶液旋转涂布在硅晶片上，进行干燥处理，使该保护膜溶液在硅晶片上形成一层保护膜；在切割道上的保护膜的厚度为0.5-1.0μm，之后，分别在功率为1.5w、3.9w、8.3w的激光加工设备处理上述表面覆盖有保护膜的硅晶片；之后用纯水移除保护膜并观察硅晶片上的情况，发现无残留保护膜溶液及无烧焦现象，且加工后的界面宽度与激光设定参数直径相当，显示并不受保护膜溶液涂层所影响。实施例2：如图1和图3，首先制得保护膜溶液，该保护膜溶液包括：7.5g的聚乙烯醇(聚合度为2000-3500，碱化度为91-100％)；1.0g的aq18(本实施例所用的紫外线吸收剂由2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(英文名2-hydroxy-4-methoxybenzophenone)和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸(英文名2-hydroxy-4-methoxybenzophenone-5-sulfonicacid)混合)；溶剂92g。然后将上述保护膜溶液旋转涂布在硅晶片上，进行干燥处理，使该保护膜溶液在硅晶片上形成一层保护膜；在切割道上的保护膜的厚度为0.5-1.0μm，之后，分别在功率为1.5w、3.9w、8.3w的激光加工设备处理上述表面覆盖有保护膜的硅晶片；之后用纯水移除保护膜并观察硅晶片上的情况，发现无残留保护膜溶液及无烧焦现象，且加工后的界面宽度与激光设定参数直径相当，显示并不受保护膜溶液涂层所影响。实施例3：如图1和图4，首先制得保护膜溶液，该保护膜溶液包括：7.5g的聚乙烯醇(聚合度为2000-3500，碱化度为91-100％)；0.5g的bp4(本实施例所用的紫外线吸收剂，英文名2-hydroxy-4-methoxybenzophenone-5-sulfonicacid，中文名2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸)；溶剂92g。然后将上述保护膜溶液旋转涂布在硅晶片上，进行干燥处理，使该保护膜溶液在硅晶片上形成一层保护膜；在切割道上的保护膜的厚度为0.5-1.0μm，之后，分别在功率为1.5w、3.9w、8.3w的激光加工设备处理上述表面覆盖有保护膜的硅晶片；之后用纯水移除保护膜并观察硅晶片上的情况，发现无残留保护膜溶液及无烧焦现象，且加工后的界面宽度与激光设定参数直径相当，显示并不受保护膜溶液涂层所影响。比较例：如图1和图5，首先制得保护膜溶液，该保护膜溶液包括：7.5g的聚乙烯醇(聚合度为2000-3500，碱化度为91-100％)；溶剂92g。然后将上述保护膜溶液旋转涂布在硅晶片上，进行干燥处理，使该保护膜溶液在硅晶片上形成一层保护膜；在切割道上的保护膜的厚度为0.5-1.0μm，之后，分别在功率为1.5w、3.9w、8.3w的激光加工设备处理上述表面覆盖有保护膜的硅晶片；之后用纯水移除保护膜并观察硅晶片上的情况，发现无残留保护膜溶液，但是有严重烧焦现象，且加工后的界面宽度与激光设定参数直径相当，显示并不受保护膜溶液涂层所影响，只受紫外线吸收剂影响，进而导致保护膜溶液无法承受高功率8.3w热能。下表1为对实施例1、实施例2、实施例3和比较例的覆有保护膜溶液的硅晶片分别进行1.5w、3.9w及8.3w功率的激光加工处理后的切割道情况。表1实施例1、实施例2、实施例3和比较例中硅晶片经加工处理后的切割道情况参照表1，在实施例1、实施例2及实施例3中，经过1.5w、3.9w及8.3w功率的激光加工处理后，并无产生切割道烧焦的现象。同样的，在比较例中，经过1.5w及3.9w功率的激光加工处理后，无产生切割道烧焦的现象。但是，经过8.3w功率的激光加工处理后，比较例的覆有保护膜溶液的硅晶片却产生了切割道烧焦的现象。由此可知，比较例中所形成的保护膜溶液较无法耐受8.3w高功率的激光加工处理。其中，在实施例1-3和比较例中使用的晶圆片为硅晶片；在实施例1、实施例2和实施例3中所使用的aq18、bp4均为中国台湾永光化学公司制造的化合物。二者相关参数分别如下表2。表2aq18和bp4的相关参数ph(10％水溶液)分解温度/℃自然温度/℃密度：比重(水＝1)闪火点/℃aq182-3＞200＞4501.70＞200bp41-2＞250＞4001.30＞150本发明的优势在于：相比于现有技术，本发明所实现的晶圆片激光切割用的保护膜溶液及晶圆片切割方法，该保护膜溶液能够在待切割的晶圆片表面快速成膜，且形成的保护膜强度高，具有良好的耐热性，能够在进行激光切割时保护晶圆片，使激光经由保护层照射至晶圆片表面，有效避免冷凝后的硅蒸气或其他经由激光切割后产生的碎屑沉积在芯片表面，从而提升制得的芯片(或其他半导体元件)的质量和产品可靠度，另外由保护膜溶液形成的保护膜可以利用纯水或去离子水来移除，具有良好的皮膜移除性。该晶圆片切割方法利用上述保护膜溶液在晶圆片表面涂布与干燥处理后形成一层保护膜，再进行激光切割，由于该保护膜溶液可以高度吸收不同功率与高切割速率的光束能量，因此可以有效的避免硅熔解或热分解产生硅蒸气而导致保护膜剥离的问题，且也可防止在芯片的周围边缘产生碎屑或造成切割道烧焦等现象；这样便可防止芯片的表面受到损害，提升制得的芯片(或其他半导体元件)的质量和产品可靠度。以上列举了本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12