本发明涉及半导体加工技术领域，具体涉及一种等离子基片切割方法，以及用于等离子切割的掩膜。
背景技术：
在半导体工业中，半导体基片上包括多个处理加工区，各个处理加工区之间由分隔线隔离。处理加工区在经过大量如刻蚀、沉积、掺杂等处理工艺后形成了所需要的半导体器件，需要进行基片的切割，将整个基片切割为多个半导体模块，这些模块内具有加工完成的半导体功能结构，最后这些半导体模块会被封装到外壳中形成应用于各个领域的芯片。传统的基片切割方法是利用电锯等机械方法切割基片，但是这种切割方法存在明显的弊端：切割占据的基片面积较大，需要为切割预留大于0.1mm的宽度的分隔线；切割的线条只能是直线排列，上述两个特点会造成基片上表面大量面积无法作为处理加工区利用，形成巨大浪费。所以现在等离子切割越来越受到欢迎，因为等离子切割只需要在基片表面利用旋涂或者喷涂工艺涂覆一层光刻胶，然后曝光显影，在光刻胶上形成需要切割的图形掩膜。再利用光刻较掩膜向下进行等离子深硅刻蚀，形成很深的沟道，最后翻转基片利用机械研磨对基片背面进行减薄最终使得各个刻蚀形成的沟道两侧的处理加工区分离。利用光刻胶形成切割图形的分隔线宽度可以在远小于0.1mm(100um)，甚至可以达到几个微米，所以分隔线占地面积小，同时光刻胶上形成的图形可以根据需要任意设计，最终可以达到最优化的排布，能够安排最大面积的处理加工区。所以等离子切割能显著提高基片的利用率。但是等离子刻蚀也存在一些问题，比如光刻较材质较软，在基片翻转减薄时背面的巨大压力会使得光刻较破损，造成晶元上半导体器件的损坏，而且光刻胶去除需要将基片放置到专用的真空反应腔内，利用等离子和氧气将光刻胶氧化反应掉，这些专用反应腔占据大量洁净室空间而且成本高昂，同时等离子还会对基片表面造成潜在的破坏。
所以业内需要开发一种新的等离子基片切割方法，同时避免上述利用等离子进行切割时出现的各种缺点。
技术实现要素：
本发明公开一种等离子基片切割方法，所述基片上具有多个处理加工区，不同处理加工区之间包括分隔线，所述切割方法包括：步骤一、贴附水溶性感光膜到基片表面；步骤二、翻转基片使得基片背面朝上，利用机械研磨设备减薄所述基片背面材料层；步骤三、在完成减薄基片背面材料后，在基片背面贴附切割保护膜；步骤四、完成基片背面贴附切割保护膜后，翻转基片并将基片放入等离子刻蚀腔，利用所述水溶性感光膜为掩膜进行等离子刻蚀，使得基片上形成多条深沟槽；步骤五、完成等离子刻蚀后，将基片放入水溶液中去除所述水溶性感光膜。在执行步骤五后利用所述切割保护膜将所述基片从水溶液中取出，然后取下贴附在切割保护膜上的切割后形成的多个基片有效部分，所述有效部分对应基片的至少一处理加工区。
本发明等离子基片切割方法还包括水溶性感光膜曝光步骤，在水溶性感光膜上形成切割图形，所述图形的线宽小于30um。其中水溶性感光膜曝光步骤可以设置在所述步骤一、二之间进行也可以是在步骤三、四之间进行。所述等离子刻蚀步骤中利用所述切割图形为掩膜向下刻蚀基片，所述切割图形为各个处理加工区之间的分隔线的组合。
其中等离子刻蚀步骤使中形成的多条深沟槽贯穿基片的上表面和下表面，使得基片上的各个处理加工区互相分离。或者等离子刻蚀形成的沟槽在底部还剩余小于50um的基片材料层，通过后续工艺将各个处理加工区分离。
本发明所述的用于等离子基片切割方法的水溶性感光膜，所述水溶性感光膜由水溶性丙烯酸树脂制成，厚度小于等于40um。
附图说明
图1为本发明基片切割方法处理流程示意图；
图2为本发明基片切割方法处理流程第二实施例示意图。
具体实施方式
以下结合附图1，说明本发明的具体实施例。本发明公开了一种新的基片切割方法，如图1所示，本发明切割方法包括S11-S16等多个步骤。其中基片10内靠近上表面一定厚度区域10a包括处理加工后形成的半导体器件，基片下部10b层大部分为晶体硅。感光膜20由于是固体的干膜，机械强度远大于传统的光刻较，所以可以经受后续机械减薄过程中的压力而不被损坏。
在切割过程中依次执行步骤S11：在基片10上表面贴附或者放置一层固体的感光膜20；
S12：翻转基片10使得基片背面朝上，然后利用机械研磨设备将基片背面晶体硅材料层减薄，直到10b材料层厚度减到适合进行等离子深硅刻蚀的厚度。
S13在减薄后的基片背面贴附切割固定膜30，切割固定膜30可以由有机聚合物制成，能够将切割流程完成后形成的多个半导体模块固定在整张切割保护膜上，便于转移，避免这些模块散落。
S14:再次翻转基片，使得感光膜20朝上，随后将设计好的切割图形曝光投影到感光膜20上，使得感光膜上形成切割图形的沟槽T1。
S15将完成感光膜曝光的基片放入等离子刻蚀腔中，利用感光膜为掩膜向下刻蚀基片，直到沟槽T1向下刻蚀到切割保护膜30表面形成第二深度的沟槽T2。
S16：感光膜20是水溶性的，将完成等离子刻蚀的基片放入水溶液中，使得水溶性感光膜20溶解消除，最终利用切割保护膜30将基片上各个半导体模块从水溶液中取出，进行后续的工序。
本发明还提供第二实施例的切割方法，包括下述各个步骤S21-S26：
S21：与S11相同，将感光膜20贴附到基片上表面。
S22：与S14相同，将设计好的切割图形曝光投影到感光膜20上，使得感光膜上形成切割图形的沟槽T1。
S23：将基片翻转，使得基片背面朝上，利用机械研磨设备将基片背面晶体硅材料层减薄，直到10b材料层厚度减到适合进行等离子深硅刻蚀的厚度。
S24:在基片背面贴上切割固定膜30。
S25：再次翻转基片，使得感光膜20朝上，利用感光膜上的形成的切割图形为掩膜向下对基片10进行等离子刻蚀，直到刻蚀沟槽T1向下延伸到切割固定膜30，形成深沟槽T2，互相联通的深沟槽T2将各个半导体模块互相分隔。
S26：与S16相同，将完成等离子刻蚀的基片放入水溶液中，使得水溶性感光膜20溶解消除，最终利用切割保护膜30将基片上各个半导体模块从水溶液中取出，进行后续的工序。
上述两种基片切割工艺中的步骤S15和S25中通过等离子对基片进行刻蚀过程中，刻蚀的深度也可以不刻蚀穿整片基片，到达切割固定膜30，而是留很薄的基片材料层如小于50um的硅材料层，最佳的需要小于25um。不同的半导体模块通过这种刻蚀后剩余的的硅材料层连接可以使得基片在后续传输过程中定位更精准，在需要分离这些半导体模块时可以将切割固定膜30放入专用设备拉伸，这些残留的薄层会在拉力作用下断裂，最终使得所有半导体模块互相分离。
本发明由于采用了水溶性的固体感光膜作为刻蚀掩膜，所以可以将基片翻转，利用感光膜为底部缓冲层在基片被进行减薄加工。同时由于本发明感光膜是水溶性的，在去除过程中可以选择直接将一片或多片基片放入水溶液中直接溶化感光膜层。相比现有技术光刻较无法执行减薄加工，而且去除光刻胶需要昂贵的设备和缓慢的处理效率，本发明方法中采用了水溶性的固体感光膜具有明显的优势。本发明水溶性的固体感光膜材料可以选择水溶性丙烯酸树脂，也可以是其它可以用于本发明领域的树脂。本发明所用水溶性感光膜可以用溶液聚合法合成该水溶性树脂干膜，本发明采用的丙烯酸树脂膜厚约为30um，其在曝光显影后能够获得15-30um线宽(critical dimension)的图形。采用不同的原材料配比和和合成方法可以获得不同分解析度的的感光树脂薄膜，只要这些感光薄膜的曝光后形成的图形的线宽能够达到10-30um就可以应用于本发明应用领域，这个解析度远小于现有技术基片切割装置能达到的100um。所以采用本发明切割方法后基片上的有效处理区域面积显著增加，增加了产量降低了成本。
本发明由于采用水溶性感光干膜作为等离子切割的掩膜材料层，所以能够耐受减薄过程中的机械压力，也能够在等离子刻蚀完成后只用水溶液溶解就能去除感光膜，所以能够大幅简化等离子切割流程，避免对基片表面的破坏，同时还降低了成本，具有明显的竞争优势。本发明所述基片可以是晶体硅的基片也可以是复合基片比如硅和绝缘材料层(SOI)叠加形成的基片，只要能够采用等离子刻蚀的基片均属于本发明应用范围。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。