专利名称：将用于制备传感器芯片的晶圆切割成晶粒的方法
技术领域：
本发明属于半导体芯片封装技术领域,涉及切割晶圆(wafer)成晶粒(die)的方法，尤其涉及用于制备传感器芯片的晶圆的切割方法。
背景技术：
半导体芯片制造的过程中，包括晶圆(晶圆)制备过程和封装过程，通常地，晶圆制备过程在晶圆厂完成，而封装过程中在封装测试厂完成。晶圆厂完成的晶圆一般已经完成各道后道工序以及相关测试工作。而在封装的过程中，首先，需要将晶圆切割成一个个具有独立电路功能的晶粒，以便进一步将晶粒封装成芯片。
图I所示为现有技术的将晶圆切割成晶粒的方法。现有的切割方法过程主要包括以下步骤
S110，提供后到工序结束后、封装准备前的晶圆；
S120，采用贴膜自动化设备在晶圆正面贴保护模；
S130，研磨晶圆背面实现减薄；
S140，去除正面的保护模；
S150，晶圆背面贴划片膜；
S160，划片切割；以及 S170，高压水清洗。以上切割方法过程对于常规的芯片(例如存储器芯片)的晶圆非常合适。但是对于，特殊类型的晶圆，例如，用于制备传感器芯片的晶圆，实践证明，该切割方法不是很适用。图2所示为现有技术的用于制备传感器芯片的晶粒的基本结构示意图。如图2所示，一般地，用于制备传感器芯片的晶粒10包括形成于硅基衬底11中的腔体15，并且，会在腔体15上面覆盖一层感应膜13，感应膜13的材料可以为SiN等，但是其不是限制性的，其可以根据具体传感器芯片的要求而变化。感应膜13的厚度通常在10-50微米，其相对于硅基衬底，由于厚度太薄并且其底下为镂空的腔体15，因此，感应膜13的机械强度很低。如果采用图I所示的切割过程将传感器芯片的晶圆切割成如图2所示的晶粒，晶圆上的感应膜会在切割过程因各种机械接触而损坏、并导致晶粒的键合面沾污，极其不利于封装的成品率。有鉴于此，有必要提出一种适合于传感器芯片的晶圆的切割方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提高将用于制备传感器芯片的晶圆切割成晶粒的成品率。为解决以上技术问题，本发明提供一种将用于制备传感器芯片的晶圆切割成晶粒的方法，其包括以下步骤(1)提供后道工序结束后、封装准备前的晶圆；
(2)在所述晶圆正面贴保护膜；
(3)研磨所述晶圆背面实现减薄；
(4)所述晶圆背面贴划片膜；
(5)在高于常温条件下揭去所述保护膜；
(6)划片切割所述晶圆；以及
(7)清洗表面颗粒并吹干。较佳地，所述步骤(2)中，采用手动的方式完成贴膜过程，并采用手动的方式裁边 以去除多余的保护膜。较佳地，所述保护膜的厚度基本为200微米。较佳地，通过滚筒滚压所述保护膜以排除晶圆与保护膜之间的气泡。较佳地，所述步骤(3)中，依次包括粗磨过程和精磨过程。其中，所述研磨过程通过双轴研磨设备完成；其中，所述粗磨过程使用第一轴，所述精磨过程中使用第二轴，通过控制所述第一轴和所述第二轴的纵向进给速度以控制研磨的速度。较佳地，所述粗磨过程被分为三个子阶段，三个子阶段期间，所述第一轴的纵向进给速度的范围依次为5±2微米/秒、3±2微米/秒、3±2微米/秒。较佳地，所述精磨过程被分为三个子阶段，三个子阶段期间，第二轴的纵向进给速度的范围依次为O. 5±0. 2微米/秒、O. 3±0. 2微米/秒、O. 3±0. 2微米/秒。较佳地，所述步骤(4)中，带有所述保护膜的晶圆被安装固定在金属圆片环上实现贴所述划片膜。较佳地，所述步骤(5)中，所述高于常温条件的温度范围为35°C至45°C。较佳地，所述步骤(7)中，采用手动擦拭的方法清洗表面颗粒。较佳地，所述步骤(7)中，采用气枪对准晶粒实现表面吹干，其中，所述气枪相对所述晶粒表面的夹角的范围基本为30度至60度。按照本发明提供的方法的又一实施例，其中，在所述步骤(7)之后，还包括步骤
(8)对所切割的晶粒进行检测。本发明的技术效果是，该切割方法中，重点考虑了传感器芯片的晶圆的特殊结构，避免了正面的感应膜在切割过程中破裂或损坏，晶粒的键合面不易沾污，因此，所切割成的晶粒成品率大大提闻。
从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其它目的及优点更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。图I是现有技术的将晶圆切割成晶粒的方法。图2是现有技术的用于制备传感器芯片的晶粒的基本结构示意图。图3是按照本发明实施例提供的用于制备压力传感器芯片的晶圆的切割方法。
具体实施方式
下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解，并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其它实现方式。因此，以下具体实施方式
以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。本文中，晶圆的“正面”是指感应膜所在的一面，晶圆的“背面”是指与“正面”相对的一面。图3所示为按照本发明实施例提供的用于制备压力传感器芯片的晶圆的切割方法。通过该切割方法，切割成多个如图I所示结构的晶粒，该晶粒具有独立的电路功能，从而可以将其封装成芯片。在该实施例中，传感器芯片可以为MEMS(Micro-Electro_MechanicalSystem，微机电系统)传感器芯片，但是这不是限制性的。以下结合图I和图3所示，对该实施例的切割方法进行详细说明。 首先，步骤S210，提供后道工序结束后、封装准备前的晶圆。在该步骤中，一般地，该晶圆已经经过封装前测试。晶圆的具体大小不是限制性的，例如，其可以是直径为4英寸的晶圆、也可以8英寸的晶圆；晶圆中所包含的晶粒的个数也不是限制性的。通常地，该晶圆在晶圆FAB厂制造生产。进一步，步骤S220，在晶圆正面贴保护膜。在该步骤中，由于晶圆正面上形成有如图2所示的、机械强度很低的感应膜，为防止该感应膜在后序的工序中(例如减薄过程)因过大的机械应力而破损，将保护膜贴于晶圆的正面，以全部覆盖晶圆。优选地，保护膜的厚度可以为200微米左右。由于晶圆中包括多个如图2所示的腔体，腔体很可能位于晶圆的边缘并且有可能是未完全成型的腔体，该未完全成型的腔体的开口会在晶圆边缘形成缺口。如果采用传统的机械自动化的方式来对晶圆进行贴膜和裁边，贴膜机会在晶圆边缘的缺口处出现错误识另IJ、从而导致错误走动，容易导致晶圆的碎裂或者导致晶圆中的感应膜的破损。因此，优选地，在该步骤中，采用手动的方式进行贴膜，例如，采用真空镊子吸取晶圆，将其置于工作盘上，在晶圆正面置放适当长度的保护膜，然后用滚筒滚压保护膜以排除晶圆与保护膜之间的气泡。进一步，在裁边过程中也优选地采用手动的方式，例如，采用刀片沿晶圆边缘裁去多余的保护膜。进一步,步骤S230,研磨晶圆背面实现减薄。在该步骤中，在研磨时，晶圆通过其正面固定于研磨工作台上，因此，在一定压力的研磨过程中，保护膜可以起到缓冲压力作用，避免正面的感应磨破损。优选地，研磨过程中包括粗磨和精磨过程，采用双轴研磨设备来实现粗磨和精磨。通常地，双轴研磨设备包括Zl轴和Z2轴，在该实例中，粗磨中使用Zl轴，精磨中使用Z2轴，通过控制每个轴的纵向进给(Feed)速度来实现对研磨速度的控制。并且，该双轴研磨设备能自动探测晶圆的厚度并在研磨过程中实时监测，如果晶圆的厚度被减薄为预定值，按预定速度调整研磨的速度。在该实例中，粗磨过程中，粗磨时，Zl轴的纵向(也即垂直于晶圆的方向)进给分为三个子阶段，具体地，三个子阶段的纵向进给速度值分别可以设置为5±2 Mffl/SeC、3±2 Mffl/sec,3±2 Mm/sec,例如,三个子阶段的纵向进给速度值分别被设置为5Mm/sec、3Mm/sec、3Mm/sec ;精磨时，Z2轴的纵向进给也被分为三个子阶段，具体地，三个子阶段的纵向进给速度值分别可以设置为 O. 5±0· 2 Mm/sec、0. 3±0· 2 Mm/sec、0. 3±0· 2 Mm/sec，例如，三个子阶段的纵向进给速度值分别被设置为O. 5Mm/sec、0. 3Mm/sec、0. 3Pm/sec。通过以上方法调整双轴的纵向进给速度，可以有效减小晶圆正面的感应膜所承受的压力，减小感应膜的破裂可能性。进一步，步骤S240,晶圆背面贴划片月旲。在该步骤中，通过在晶圆背面贴划片膜，为之后的划片切割作准备。划片膜的具体类型不是限制性的。由于在背面贴划片膜的过程中，晶圆的正面也会承受一定压力(例如，贴片滚筒会施加在晶圆的正面来贴膜)，如果按照图I所示的现有技术来贴划片膜，晶圆正面因缺少保护膜的缓冲压力作用而会导致感应膜的破裂。因此，在该发明中，先贴划片膜再去除保护膜，从而，在贴划片膜过程中，保护膜还可以起到缓冲压力的作用，避免感应膜破裂。较佳地，在贴划片膜时，带有保护膜的晶圆被安装固定在金属圆片环上。进一步，步骤S250，在高于常温条件下揭去保护膜。
在该步骤中，如果直接揭去保护膜，保护膜与感应膜之间的粘合力可能会导致保护膜将感应膜带起，从而损伤晶圆上的感应膜。因此，将带有保护膜和贴片膜的晶圆置于一定温度的工作盘上，该温度高于常温，优选地，该温度的范围为35°C至45°C，从而保护膜和晶圆的温度升高，二者之间的粘合力减小，可以避免感应膜因揭去保护膜而破裂。进一步，步骤S260，划片切割。在该步骤中，具体地，所采用的划片切割设备为A-WD-100自动划片机。由于这种类型晶圆的切割槽比较窄，该过程中，优选地，划片刀采用小颗粒、软结合剂、低密度的金刚石划片刀(例如，颗粒直径范围为2微米至6微米，密度为低密度金刚颗粒，软结合剂的类型为标准型)，并且该划片刀也可以减小切割过程的机械应力。可以设定划片切割设备的轴转速以及切割速度，例如，轴的转速为40000转/分钟，切割速度为50毫米/秒，这样，有利于减小切割过程的机械应力。因此，使用该实例中的划片切割方法，晶圆的正面和背面相对不容易产生崩裂的问题，也有利避免感应膜破裂。进一步,步骤S270,清洗表面颗粒并吹干。在该步骤中，通过清洗去除切割形成的颗粒或者之前过程所附带的颗粒(例如硅粉)。现有技术中，清洗过程通常是采用高压水冲洗，这样也会导致在清洗过程感应膜破裂。因此，优选地，采用手动擦拭的方法清洗表面颗粒，例如，用纯水手动轻轻地擦洗晶粒的表面。吹干过程中，可以采用气枪对准晶粒表面吹干，气枪所采用的气体的气流速度不宜太大，以避免感应膜破裂；另外，气枪和晶粒表面之间呈一定角度，例如，30度至60度。以上实施例的清洗吹干过程也可以避免感应膜破裂，并避免晶粒的键合面沾污。至此，晶圆的切割过程结束，晶圆被切割成多个独立的完整的晶粒，该晶粒通过后序的封装键合过程形成传感器芯片。因此，以上切割方法过程完全适用于MEMS传感器芯片的晶圆的切割，感应膜不易破裂，大大提高了切割形成的晶粒的成品率。本领域技术人员应当理解的是，该实施例的切割方法过程不仅限于本实施例MEMS传感器芯片的晶圆，任何带有感应膜的传感器芯片的晶圆均适用于该切割方法过程。在又一实施例中，虽然，使用图3所示的方法可以大大提高所切割的晶粒的成品率，但是，也有可能存在晶粒破裂等情况，因此，在以上步骤S270之后，还可以对切割形成的晶粒进行检测，例如采用50-200倍的显微镜观察晶粒表面，观察感应膜是否破裂等，将不符合要求的晶粒去除。
以上例子主要说明了本发明的切割方法，尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。
权利要求
1.一种将用于制备传感器芯片的晶圆切割成晶粒的方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)提供后道工序结束后、封装准备前的晶圆； (2)在所述晶圆正面贴保护膜； (3)研磨所述晶圆背面实现减薄； (4)所述晶圆背面贴划片膜； (5)在高于常温条件下揭去所述保护膜； (6)划片切割所述晶圆；以及 (7)清洗表面颗粒并吹干。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，采用手动的方式完成贴膜过程，并采用手动的方式裁边以去除多余的保护膜。
3.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述保护膜的厚度基本为200微米。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过滚筒滚压所述保护膜以排除晶圆与保护膜之间的气泡。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，依次包括粗磨过程和精磨过程。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述研磨过程通过双轴研磨设备完成；其中，所述粗磨过程使用第一轴，所述精磨过程中使用第二轴，通过控制所述第一轴和所述第二轴的纵向进给速度以控制研磨的速度。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述粗磨过程被分为三个子阶段，三个子阶段期间，所述第一轴的纵向进给速度的范围依次为5±2微米/秒、3±2微米/秒、3±2微米/秒。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述精磨过程被分为三个子阶段，三个子阶段期间，所述第二轴的纵向进给速度的范围依次为O. 5±0. 2微米/秒、O. 3±0. 2微米/秒、O. 3±0. 2微米/秒。
9.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，带有所述保护膜的晶圆被安装固定在金属圆片环上实现贴所述划片膜。
10.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述高于常温条件的温度范围为35°C至45°C。
11.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤(7)中，采用手动擦拭的方法清洗表面颗粒。
12.如权利要求I或11所述的方法，其特征在于，所述步骤(7)中，采用气枪对准晶粒实现表面吹干，其中，所述气枪相对所述晶粒表面的夹角的范围基本为30度至60度。
13.如权利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步骤(7)之后，还包括步骤(8)对所切割的晶粒进行检测。
全文摘要
本发明提供一种将用于制备传感器芯片的晶圆切割成晶粒的方法，属于半导体芯片封装技术领域。该方法包括步骤(1)提供后道工序结束后、封装准备前的晶圆；(2)在所述晶圆正面贴保护膜；(3)研磨所述晶圆背面实现减薄；(4)所述晶圆背面贴划片膜；(5)在高于常温条件下揭去所述保护膜；(6)划片切割所述晶圆；以及(7)清洗表面颗粒并吹干。该方法具有所切割的晶粒成品率高的特点。
文档编号H01L21/78GK102760699SQ20111010683
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者卜林 申请人:无锡华润安盛科技有限公司