影像感测器用的晶圆积层体的分断方法
【专利摘要】本发明是有关于一种影像感测器用的晶圆积层体的分断方法。本发明的影像感测器用的晶圆积层体W的分断方法，该影像感测器用的晶圆积层体W，是具有将玻璃晶圆1、与硅晶圆2，通过以包围各光电二极管形成区域3的方式配置的树脂层4贴合而成的构造；使刻划轮10，沿着玻璃晶圆的上面的分断预定线一边进行按压一边转动，借此形成由往厚度方向浸透的裂纹构成的刻划线S；接着，借由从硅晶圆的下面侧沿刻划线以裂断杆14进行按压，使晶圆积层体挠曲而分断玻璃晶圆，并且亦分断硅晶圆。本发明提供的技术方案能够不使用切割锯，而以干式的简单手法具有效果地、且完美地进行分断。
【专利说明】影像感测器用的晶圆积层体的分断方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种用于对图案化形成有CMOS影像感测器的晶圆级封装(waferlevel package ；WLP)的晶圆积层体进行单片化的分断方法。
【背景技术】
[0002]近年来，在重视低电力、高机能、高集成化的移动电话、数字相机、光学滑鼠等各种小型电子机器领域中，CMOS影像感测器的使用急速增加。
[0003]图5是概略性地表示CMOS影像感测器的晶圆级封装(芯片尺寸的单位制品)W1的构成例的剖面图。晶圆级封装W1，具有将(经单片化)玻璃晶圆I与(经单片化)硅晶圆2以夹着树脂隔壁4的方式接合而成的积层构造。
[0004]在娃晶圆2的上面(接合面侧)形成有光电二极管(photod1de)形成区域(感测区域)3，并以树脂隔壁4呈格子状地包围其周围的方式配置，借此使设置有光电二极管形成区域3的内侧空间成为气密状态。进一步地，在(光电二极管形成区域3的外侧的)硅晶圆2的上面形成有金属垫5，在形成有该金属垫5的部分的紧邻下方形成有上下贯通硅晶圆2的通孔(贯通孔)6。在通孔6填充电气导电性佳的导电材7，且在通孔6下端形成有熔接用凸块(bump)8。如此，将形成通孔6并且填充导电材7以进行电气连接的构成称为直通娃晶穿孔(Through Silicon Via ;TSV)。
[0005]另外，在上述的熔接用凸块8的下面，接合已图案化有既定的电气电路的PCB基板等(省略图示)。
[0006]芯片尺寸的单位制品即晶圆级封装Wl，如图6及图7所示，在已将成为母体的大面积的玻璃晶圆I与大面积的娃晶圆2通过树脂隔壁4接合而成的晶圆积层体W之上，借由于X-Y方向延伸的分断预定线L呈格子状地区分而图案化形成多个，并借由沿该分断预定线L分断该晶圆积层体W，而成为(经单片化)芯片尺寸的晶圆级封装W1。
[0007]另外，在分断硅晶圆而成为晶圆级封装的制品的加工中，包含CMOS影像感测器用的制品的加工，现有习知是使用如专利文献I?专利文献4所揭示般的切割锯(dicingsaw)。切割锯，具备进行高速旋转的旋转刀片，且构成为一边对旋转刀片喷射洗净旋转刀片的冷却与切削时产生的切削屑的切削液一边进行切削。
[0008]专利文献1:日本特开平5-090403号公报
[0009]专利文献2:日本特开平6-244279号公报
[0010]专利文献3:日本特开2002-224929号公报
[0011]专利文献4:日本特开2003-051464号公报
[0012]上述的切割锯，由于是借由使用旋转刀片的切削进行分断，因此切削屑大量地产生，即使例如已利用切削液洗净，但亦存在有切削液的一部分残留、或因切削时的飞散而使切削屑附着于封装表面等情况，而成为品质或合格率降低的较大原因。此外，由于必须有用于切削液的供给或废液回收的机构或配管，因此使得装置规模变大。此外，由于是借由切削而分断玻璃晶圆，因此在切削面产生小碎屑(缺欠)的情况相当多，而无法获得较完美的分断面。此外，由于进行高速旋转的旋转刀片的刃前端是以锯齿状形成，因此刃前端的磨耗或破损容易产生而使用寿命较短。进一步地，由于旋转刀片的厚度从强度方面考量无法设成相当薄，而即使是小径亦形成60 μ m以上的厚度，因此存在有切削宽度不仅是必要的且亦成为限制材料的有效利用的因素之一等问题点。
【发明内容】
[0013]本发明的目的在于提供一种能够不使用切割锯，而以干式的简单手法具有效果地、且较完美地进行分断的影像感测器晶圆、封装的分断方法。
[0014]为了达成上述目的，在本发明中提出了如以下的技术性的手段。亦即，本发明的分断方法，是影像感测器用的晶圆积层体的分断方法，该影像感测器用的晶圆积层体，是具有将玻璃晶圆、与纵横地图案化形成有多个光电二极管形成区域的硅晶圆，通过以包围各该光电二极管形成区域的方式配置的树脂层贴合而成的构造；该分断方法，使沿着圆周棱线具有刃前端的刻划轮，沿着该玻璃晶圆的上面的分断预定线一边进行按压一边转动，借此形成由往厚度方向浸透的裂纹构成的刻划线；接着，借由从该硅晶圆的下面侧沿该刻划线以裂断杆进行按压，使该晶圆积层体挠曲而使玻璃晶圆的裂纹进一步地浸透从而分断玻璃晶圆，并且亦分断娃晶圆。
[0015]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0016]前述的影像感测器用的晶圆积层体的分断方法，其中在该硅晶圆的下面，在成为该玻璃晶圆上面的该分断预定线位置的背面的位置，预先形成切槽后以裂断杆进行按压。
[0017]前述的影像感测器用的晶圆积层体的分断方法，其中在该晶圆积层体形成有TSV，在加工该TSV的通孔的步骤时，亦形成该切槽。
[0018]借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点:
[0019]根据本发明，由于在以裂断杆进行分断时，玻璃晶圆的裂纹往厚度方向浸透并分断，因此无需如现有习知的利用切割锯进行切削的情形般需要切削宽度，而能够有效利用材料，并且能够抑制碎屑等产生，而能够以较完美的切断面分断。此外，由于不产生切削屑，因此能够不产生因切削屑的附着导致的品质劣化或不良品。
[0020]尤其是在本发明中，并未如现有习知的切割锯般使用切削液，而是在干的环境下进行分断，因此具有可省略用于切削液的供给或废液回收的机构或配管，且亦可省略切断后的洗净或干燥步骤而能够精巧化地构成装置的效果。
[0021 ] 在上述分断方法中，亦可在该硅晶圆的下面，在成为该玻璃晶圆上面的该分断预定线位置的背面的位置，预先形成切槽后以裂断杆进行按压。
[0022]借此，在利用该裂断杆进行玻璃晶圆分断时，亦能够容易地从该沟槽、且以较完美的分断面分断硅晶圆。
[0023]另外，在形成TSV的晶圆积层体中，借由于加工该TSV的通孔的步骤时，亦形成该切槽，而能够简化切槽的加工步骤。
[0024]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是表示本发明的分断方法的第一阶段的图式。
[0026]图2是表示本发明的分断方法的第二阶段的图式。
[0027]图3是表示图2的其他实施例的图式。
[0028]图4(a)和图4(b)是表示本发明中使用的刻划轮与其保持具部分的图式。
[0029]图5是表示CMOS影像感测器用的晶圆级封装的一例的剖面图。
[0030]图6是表示成为母材的CMOS影像感测器用晶圆积层体的一部分的剖面图。
[0031]图7是表示图6的CMOS影像感测器用晶圆积层体的概略性的俯视图。
[0032]【主要元件符号说明】
[0033]L:分断预定线S:刻划线
[0034]W:晶圆积层体Wl:晶圆级封装
[0035]1:玻璃晶圆 2:硅晶圆
[0036]10:刻划轮 1a:刃前端
[0037]14:裂断杆 15:沟槽
【具体实施方式】
[0038]以下，根据图式说明本发明的影像感测器用的晶圆积层体的分断方法的细节。
[0039]图1是表示本发明的分断方法的第一阶段、即表示成为加工对象的CMOS影像感测器用的晶圆积层体W的一部分剖面。晶圆积层体W的构造，是与上述的图5?图7所示基本上相同的构造。
[0040]亦即，将成为母体的大面积(例如直径为8英寸)的玻璃晶圆1、与配置于其下面侧的硅晶圆2，通过格子状的树脂隔壁4接合。
[0041]在硅晶圆2的上面(接合面侧)设置有光电二极管形成区域(感测区域)3。在光电二极管形成区域3形成有光电二极管阵列，以作为影像感测器的受光面而发挥功能。而且，在光电二极管形成区域3附近，形成有金属垫5，在形成有该金属垫5的部分的紧邻下方，形成有上下贯通硅晶圆2的通孔(贯通孔)6。在通孔6填充电气导电性佳的导电材7 (TSV)，在通孔6下端形成有熔接用凸块8。另外，在上述的熔接用凸块8的下面，接合已图案化有既定的电气电路的PCB基板等(省略图示)。
[0042]该CMOS影像感测器用晶圆积层体W，如图7所示般借由沿于X_Y方向延伸的格子状的分断预定线L分断而单片化，将芯片尺寸的单位制品即晶圆级封装Wl取出。
[0043]接着针对分断加工顺序进行说明。在沿着分断预定线L分断晶圆积层体W时，首先，使用如图4(a)和图4(b)所示般的刻划轮10在玻璃晶圆I的表面加工由裂纹(往厚度方向浸透的龟裂)构成的刻划线。
[0044]刻划轮10，是以超硬合金或烧结钻石等工具特性佳的材料形成，并在圆周棱线(外周面)形成有刃前端10a。具体而言,虽较佳为使用直径为I?6mm、较佳为1.5?4mm,且刃前端角度为85?150度、较佳为105?140度，但可根据被加工的玻璃晶圆I的厚度或种类而适当地选择。
[0045]该刻划轮10，呈可旋转地被支持于保持具11，并通过升降机构12而被保持于刻划头(省略图示)。刻划头，是以能够在水平载置晶圆积层体W的台板(省略图示)的上方沿分断预定线L的方向移动的方式形成。
[0046]而且，如图1所示，借由使刻划轮10在玻璃晶圆I的表面沿分断预定线一边进行按压一边转动，而在玻璃晶圆I形成由裂纹构成的刻划线S。该刻划线S，较佳为以浸透至玻璃晶圆I厚度的一半左右的裂纹形成。另外，刻划线S是形成于晶圆级封装Wl的树脂隔壁4的外侧。
[0047]接着，在图2所示的第二阶段中，反转基板(晶圆积层体W)，在玻璃晶圆I的外侧面(与接合面侧相反面)，配置以夹着刻划线S的方式沿其两侧延伸的左右一对承受台13、13，从硅晶圆2的外面侧(与接合面相反面)朝向刻划线S以长条的裂断杆14按压。在该情形，可亦在硅晶圆2的相对于刻划线S的外侧面(与接合面相反面)沿分断预定线L预先加工有沟槽15。该沟槽15，若在例如对晶圆积层体W的硅晶圆2，以RIE(ReaCtive-1onetching)等沟槽加工技术加工通孔6时，利用相同加工技术同时形成，则可有效率地进行加工。
[0048]借由该裂断杆14的按压，将玻璃晶圆I及硅晶圆2往与按压方向相反侧挠曲，玻璃晶圆I的刻划线S、亦即裂纹往厚度全域浸透而分断玻璃晶圆1，并且硅晶圆2亦沿沟槽15分断，借此将经单片化的晶圆级封装Wl沿分断预定线L完全分断。
[0049]在该分断中，玻璃晶圆1，是以成为刻划线S的裂纹往厚度方向浸透的方式被分断，因此能够抑制如现有习知的利用切割锯进行切削的情形般的碎屑等的产生，能够以较完美的切断面分断。此外，由于亦在硅晶圆2预先沿分断预定线L设置有沟槽15，因此亦能够对硅晶圆2沿沟槽15以较完美的分断面进行分断。
[0050]另外,娃晶圆2,在多数的情形(借由研削)，其厚度为25 μ m?100 μ m,非常地薄，因此即使未设有如上述般的沟槽15，亦能够借由利用裂断杆14的按压所产生的挠曲，而与玻璃晶圆I的分断同时地且容易地分断。因此，亦可省略加工沟槽15的步骤。
[0051]如上述般，在利用裂断杆14进行裂断加工时，由于玻璃晶圆I的刻划线S的裂纹往厚度方向浸透而分断，因此，无需如现有习知的利用切割锯进行切削的情形般需要切削宽度，而能够有效利用材料。此外，由于不产生切削屑，因此能够不产生因切削屑的附着导致的品质劣化或不良品。尤其是在本发明中，并未如现有习知的切割锯般使用切削液，而是在干的环境下进行分断，因此可省略用于切削液的供给或废液回收的机构或配管，能够精巧化地构成装置。
[0052]在本发明中，在利用裂断杆14进行裂断加工时，亦可取代承受玻璃晶圆I的左右一对承受台13、13，而如图3所示般，将缓冲材16配置成与玻璃晶圆I的面相接，该缓冲材16是具有能够凹陷玻璃晶圆I挠曲的程度的厚度。
[0053]本发明的分断方法，可利用于贴合有玻璃晶圆与硅晶圆的晶圆积层体的分断。
[0054]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种影像感测器用的晶圆积层体的分断方法，该影像感测器用的晶圆积层体，是具有将玻璃晶圆、与纵横地图案化形成有多个光电二极管形成区域的硅晶圆，通过以包围各该光电二极管形成区域的方式配置的树脂层贴合而成的构造；其特征在于: 使沿着圆周棱线具有刃前端的刻划轮，沿着该玻璃晶圆的上面的分断预定线一边进行按压一边转动，借此形成由往厚度方向浸透的裂纹构成的刻划线； 接着，借由从该硅晶圆的下面侧沿该刻划线以裂断杆进行按压，使该晶圆积层体挠曲而使玻璃晶圆的裂纹进一步地浸透从而分断玻璃晶圆，并且亦分断硅晶圆。
2.根据权利要求1所述的影像感测器用的晶圆积层体的分断方法，其特征在于:其中在该硅晶圆的下面，在成为该玻璃晶圆上面的该分断预定线位置的背面的位置，预先形成切槽后以裂断杆进行按压。
3.根据权利要求2所述的影像感测器用的晶圆积层体的分断方法，其特征在于:其中在该晶圆积层体形成有直通硅晶穿孔，在加工该直通硅晶穿孔的通孔的步骤时，亦形成该切槽。
【文档编号】H01L27/146GK104425527SQ201410345791
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】上村刚博 申请人:三星钻石工业股份有限公司