影像传感器用晶圆积层体的分断方法及分断装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种影像传感器晶圆、封装的分断方法及装置，在本发明的影像传感器用晶圆积层体(W)的分断方法中，该影像传感器用晶圆积层体(W)，具有将玻璃晶圆(1)、与硅晶圆(2)，通过以围绕各光二极管形成区域(3)的方式配置的树脂层(4)贴合而成的构造；该分断方法，例如，使刻划轮(10)沿着玻璃晶圆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，并且也分断硅晶圆。借由上述技术方案，本发明的分断方法及装置可不使用切割锯，而以干式的简单手法具效果地、且完美地进行分断。
【专利说明】
影像传感器用晶圆积层体的分断方法及分断装置
技术领域
[0001]本发明是关于一种用于对图案化形成有CMOS影像传感器的晶圆级封装(waferlevel package ;WLP)的晶圆积层体进行单片化的分断方法及分断装置。
【背景技术】
[0002]近年来，在重视低电力、高机能、高积体化的移动电话、数码相机、光学鼠标等各种小型电子机器领域中，CMOS影像传感器的使用急速增加。
[0003]图5是概略性地表示CMOS影像传感器的晶圆级封装(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)形成有光二极管(photod1de)区域(感测区域)3，并以树脂隔壁4呈格子状地围绕其周围的方式配置，借此使设置有光二极管区域3的内侧空间成为气密状态。进一步地，在(光二极管区域3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硅晶穿孔(ThroughSilicon Via ；TSV)。
[0005]另外，在上述熔接用凸块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W1，如图6及图7所示，在将成为母体的大面积玻璃晶圆I与大面积硅晶圆2通过树脂隔壁4接合而成的晶圆积层体W之上，借由在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，在分断娃晶圆而成为晶圆级封装制品的加工中，包含CMOS影像传感器用制品的加工，现有习知以往是使用如专利文献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所产生的切削肩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，因此切削肩大量地产生，即使已利用切削液进行洗净，也存在有切削液一部分残留、或因切削时飞散而使切削肩附着于封装表面等的情况，而成为质量或良率降低的较大原因。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肩(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虑并无法设成相当薄，而即使是小径者也形成60 μπι以上的厚度，因此存在有切削宽度不仅是必要的且也成为限制材料有效利用的因素之一等问题点。
【发明内容】
[0013]本发明谋求上述现有习知课题的解决，目的在于提供一种至少在玻璃晶圆的分断中能够不使用切割锯，而以干式的简单手法具效果地、且较完美地进行分断的影像传感器晶圆、封装的分断方法。
[0014]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的一种影像传感器用晶圆积层体的分断方法，该影像传感器用晶圆积层体，是具有将玻璃晶圆、与纵横地图案化形成有多个光二极管形成区域的硅晶圆，通过以围绕该各光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，沿着该玻璃晶圆上面的分断预定线形成刻划线，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，分断玻璃晶圆，并且也分断硅晶圆。
[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]前述的分断方法，其中也可对该硅晶圆的下面，在成为该玻璃晶圆上面的该分断预定线位置背面的位置，预先形成切槽后以裂断杆进行按压。
[0017]本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种影像传感器用晶圆积层体的分断装置，该影像传感器用晶圆积层体，是具有将玻璃晶圆、与纵横地图案化形成有多个光二极管形成区域的硅晶圆，通过以围绕该各光二极管形成区域的方式配置的树脂层贴合而成的构造；该分断装置，具有沿该玻璃晶圆上面的分断预定线形成刻划线的刻划线形成装置、以及借由从该硅晶圆的下面侧沿该刻划线以裂断杆进行按压而分断该玻璃晶圆并且也分断该硅晶圆的分断装置。
[0018]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。
[0019]前述的分断装置，其进一步地，也可具有切槽形成装置，该切槽形成装置，是对该硅晶圆的下面，在成为该玻璃晶圆上面的该分断预定线位置背面的位置，预先形成切槽。
[0020]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玻璃晶圆切削的情形般需要切削宽度，而能够有效利用材料，并且能够抑制碎肩等的产生，而能够以较完美的切断面分断。此外，由于不产生切削肩，因此能够不产生因切削肩附着导致的质量劣化或不良品。
[0021]尤其是在本发明中，并未如现有习知的利用切割锯进行玻璃晶圆切削般使用切削液，而是在干的环境下分断玻璃晶圆，因此具有可省略用于切削液供给或废液回收的机构或配管，且也可省略切断后洗净或干燥步骤而能够精巧化地构成装置的效果。
[0022]在上述分断方法中，也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背面的位置，预先形成切槽后以裂断杆进行按压。该硅晶圆的切槽也可借由切割锯而形成。
[0023]借此，在利用该裂断杆进行玻璃晶圆分断时，也能够容易地从该槽、且以较完美的分断面分断硅晶圆。
[0024]另外，在形成TSV晶圆积层体中，借由在加工该TSV通孔的步骤时也形成该切槽，而能够简化切槽的加工步骤。
【附图说明】
[0025]图1表示本发明的分断方法第一阶段的图式。
[0026]图2表示本发明的分断方法第二阶段的图式。
[0027]图3表示图2的其他实施例的图式。
[0028]图4(a)及图4(b)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表示CMOS影像传感器用晶圆级封装的一例的剖面图。
[0030]图6表示成为母材的CMOS影像传感器用晶圆积层体的一部分的剖面图。
[0031]图7表示图6的CMOS影像传感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
[0034]S:刻划线
[0035]W:晶圆积层体
[0036]Wl:晶圆级封装
[0037]1:玻璃晶圆
[0038]2:娃晶圆
[0039]10:刻划轮
[0040]1a:刃前端
[0041]14:裂断杆
[0042]15:沟槽
【具体实施方式】
[0043]以下，根据图式说明本发明的影像传感器用晶圆积层体的分断方法的细节。
[0044]图1表示本发明的分断方法第一阶段、即表示成为加工对象的CMOS影像传感器用晶圆积层体W的一部分剖面。晶圆积层体W的构造，与上述图5?图7所示基本上相同的构造。
[0045]亦即，将成为母体的大面积(例如直径为8英寸(注:1英寸=2.54厘米))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。
[0046]在硅晶圆2的上面(接合面侧)设置有光二极管形成区域(感测区域)3。在光二极管形成区域3形成有光二极管阵列，以作为影像传感器的受光面而发挥功能。而且，在光二极管形成区域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电气电路的PCB基板等(省略图示)。
[0047]该CMOS影像传感器用晶圆积层体W，如图7所示借由沿于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。
[0048]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，例如使用如图4(a)及图4(b)所示的刻划轮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。
[0049]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。
[0050]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台板(省略图示)的上方沿分断预定线L方向移动的方式形成。
[0051]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形成于晶圆级封装Wl的树脂隔壁4的外侧。
[0052]对玻璃晶圆I形成刻划线，亦可借由利用激光(例如，紫外线(UV)激光)照射而在基板表面形成剥离(形成槽)或改质区域、在基板内部形成改质区域而进行，亦可借由利用激光(例如，红外线(IR)激光)加热与冷却产生热应力龟裂进展而进行。
[0053]亦即，玻璃晶圆I的刻划线，可借由使激光的焦点位于玻璃晶圆I内部而对玻璃晶圆I照射激光，在玻璃晶圆I内部沿分断预定线L形成多光子吸收的改质区域而形成。此夕卜，玻璃晶圆I的刻划线，亦可借由利用热应力分布的初期龟裂进展方法而形成。在该方法中，例如，对玻璃晶圆I的表面形成初期龟裂(触发裂纹)，从初期龟裂一边扫描激光一边进行照射加热，并且追随于其后对加热区域从冷却机构的喷嘴喷射冷媒。可借由此时由加热所产生的压缩应力、与接着的急速冷却所产生的伸张应力而产生的基板厚度方向的热应力分布(温度分布)，在玻璃晶圆I的表面使初期龟裂(裂纹)沿分断预定线L进展而形成刻划线。
[0054]另外，在本发明中，如上述般，包含由激光所形成的多光子吸收在基板表面或内部形成的改质区域、由剥离所形成的槽及由热应力分布所产生的龟裂，统称为「刻划线」。
[0055]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，可也在硅晶圆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，例如，可利用切割锯来形成。此外，该沟槽15，若在例如对晶圆积层体W的硅晶圆2，以RIE(Reactive-1on etching)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。
[0056]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、亦即裂纹往厚度全局浸透而分断玻璃晶圆1，并且硅晶圆2也沿沟槽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。
[0057]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而被分断，因此能够抑制如现有习知的利用切割锯进行切削情形的碎肩等的产生，能够以较完美的切断面分断。此外，由于也在硅晶圆2预先沿分断预定线L设置有沟槽15，因此也能够对硅晶圆2沿沟槽15以较完美的分断面进行分断。
[0058]另外，娃晶圆2，在多数的情形(借由研削)，其厚度为25 μπι?100 μm，非常地薄，因此即使未设有如上述的沟槽15，也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，也可省略加工沟槽15的步骤。
[0059]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，无需如现有习知的玻璃晶圆利用切割锯进行切削加工的情形般需要切削宽度，而能够有效利用材料。此外，由于不产生切削肩，因此能够不产生因切削肩附着导致的质量劣化或不良品。尤其是在本发明中，并未如现有习知的玻璃晶圆利用切割锯切削般使用切削液，而是在干的环境下分断玻璃晶圆，因此可省略用于切削液供给或废液回收的机构或配管，能够精巧化地构成装置。
[0060]在本发明中，在利用裂断杆14进行裂断加工时，也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，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挠曲程度的厚度。
[0061]以上，虽已针对本发明的代表性的实施例进行了说明，但本发明并不特定于上述的实施形态，可在达成该目的、不脱离申请专利范围的范围内适当地进行修正、变更。
[0062]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。
[0063]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。
【主权项】
1.一种影像传感器用晶圆积层体的分断方法，该影像传感器用晶圆积层体，是具有将玻璃晶圆、与纵横地图案化形成有多个光二极管形成区域的硅晶圆，通过以围绕该各光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: 沿着该玻璃晶圆上面的分断预定线形成刻划线； 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，而分断该玻璃晶圆，并且也分断该硅晶圆。2.根据权利要求1所述的影像传感器用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背面的位置，预先形成切槽后以裂断杆进行按压。3.一种影像传感器用晶圆积层体的分断装置，该影像传感器用晶圆积层体，是具有将玻璃晶圆、与纵横地图案化形成有多个光二极管形成区域的硅晶圆，通过以围绕该各光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，具有: 沿该玻璃晶圆上面的分断预定线形成刻划线的刻划线形成装置、以及 借由从该硅晶圆的下面侧沿该刻划线以裂断杆进行按压而分断该玻璃晶圆并且也分断该硅晶圆的分断装置。4.根据权利要求3所述的影像传感器用晶圆积层体的分断装置，其特征在于其进一步具有切槽形成装置，该切槽形成装置，是对该硅晶圆的下面，在成为该玻璃晶圆上面的该分断预定线位置背面的位置，预先形成切槽。
【文档编号】H01L21/67GK105826180SQ201510009652
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年1月8日
【发明人】上村刚博
【申请人】三星钻石工业股份有限公司