專利名稱：切割晶片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及切割晶片的方法，在該方法中切割在一面上形成有多個(gè)電子電路的晶片，由此將晶片分成多個(gè)半導(dǎo)體芯片。
背景技術(shù)：
近來要求電子儀器儀表越來越小和越來越輕，因此希望在電子儀器儀表中使用的半導(dǎo)體封裝以及由此結(jié)合在半導(dǎo)體封裝內(nèi)的半導(dǎo)體芯片制得小而輕。這就需要由其獲得半導(dǎo)體芯片的晶片在切割之前具有很小的厚度，例如50微米或更小。
當(dāng)如硅晶片的晶片形成得具有如50微米或更小的很小厚度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生問題。例如，從形成到切割的步驟期間，這種薄晶片會(huì)破裂。
為此，現(xiàn)已提出了處理和切割薄晶片同時(shí)不會(huì)損傷它的各種構(gòu)思。
例如，如JP 2000-306875 A中介紹的，晶片上形成有電路的一面施加有切割帶，通過切割帶將晶片的該面吸到真空吸盤臺(tái)上，通過研磨與電路形成面相對的晶片背面減薄晶片(JP 2000-306875 A的圖9和0031-0033段落)。隨后，通過在沿用于晶片的切割線形成的劃線(標(biāo)記)處用紅外線穿過晶片照射它的背面、使用紅外照相機(jī)觀察劃線以及沿劃線控制和移動(dòng)切割鋸來切割晶片(JP 2000-306875 A的圖10和11以及0037-0038段落)。
根據(jù)JP 2000-306875 A中介紹的方法，不需要研磨晶片使其變薄、將保護(hù)帶施加到晶片的電路形成面用于研磨期間的保護(hù)、然后除去保護(hù)帶并將晶片放置在切割帶上的操作(JP 2000-306875 A的圖4和0008-0010段落)，并且可以得到例如防止薄晶片破裂的效果(JP 2000-306875 A的0042段落)。
在以上的現(xiàn)有技術(shù)中，還存在一種方法，其中代替使用切割鋸，沿切割線用激光照射晶片以熔化晶片來切割晶片。
以上的現(xiàn)有方法存在以下問題通常由旋轉(zhuǎn)的金剛石刀片或類似物制成的切割鋸用在切割步驟中，在晶片(或切割的半導(dǎo)體芯片)中會(huì)產(chǎn)生破裂、邊緣破碎、裂紋等，從而導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片的質(zhì)量和制造成品率下降。
以上的現(xiàn)有技術(shù)方法還存在以下問題需要如紅外照相機(jī)的圖像拾取裝置，該裝置能夠拾取專門從晶片透射的光，這導(dǎo)致設(shè)備的成本增加。
此外，在使用激光束代替切割鋸切割晶片的現(xiàn)有技術(shù)方法中存在以下問題由于激光束熔化了晶片的切割部分，切割的芯片在切割的邊緣處具有突起部分(稱做碎片)，或者由于受熱而損壞了晶片中的電路，這導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片的質(zhì)量和制造成品率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種切割晶片的方法，該方法沒有在半導(dǎo)體芯片中產(chǎn)生由切割晶片造成的破裂、邊緣破碎、裂紋、碎片或電路損壞，并且允許高精度對準(zhǔn)地將晶片切割成芯片，由此提高了半導(dǎo)體芯片的質(zhì)量和制造成品率并且節(jié)約了設(shè)備的制造成本。
于是，本發(fā)明提供了一種切割芯片的方法，其中在一面上形成有多個(gè)電子電路的晶片被切割成各個(gè)半導(dǎo)體芯片，該方法包括以下步驟用光敏抗蝕劑層涂覆與形成有多個(gè)電子電路的一面相對的晶片另一面，沿著用于隨后切斷晶片的切割線，在形成有電子電路的表面上，用能夠穿過晶片的輻射線照射光敏抗蝕劑層使其曝光，顯影光敏抗蝕劑層，由此沿切割線選擇性地除去抗蝕劑層被曝光的那部分的材料，并且在與形成有多個(gè)電子電路的一面相對的另一面上蝕刻晶片以沿著切割線切割晶片。
根據(jù)本發(fā)明，用能夠穿透晶片的輻射線在形成有電路的一面上照射晶片，以沿切割線隨后選擇性地除去光敏抗蝕劑層的材料。這意味著照射期間可以識(shí)別沿切割線在晶片中畫出的電路布局和如劃線的標(biāo)記，并且可以沿切割線高精度通過輻射線照射晶片，導(dǎo)致從晶片上切下具有良好外圍輪廓的半導(dǎo)體芯片。為了識(shí)別電路布局和標(biāo)記，可以使用拾取可見圖像的裝置，不需要如紅外照相機(jī)的專門裝置。由此，降低了執(zhí)行本發(fā)明方法的設(shè)備成本。
此外，根據(jù)本發(fā)明，沒有使用切割鋸或激光束而是通過蝕刻來切割晶片。由此，由晶片分離出的半導(dǎo)體芯片沒有破裂、邊緣破碎、裂紋、碎片或電路損壞。特別是，在與形成有多個(gè)電子電路的一面相對的另一面上蝕刻晶片，因此不存在通過蝕刻負(fù)面地影響電子電路的危險(xiǎn)，并且避免了電路損壞。
優(yōu)選地，通過干蝕刻切割晶片。
本發(fā)明的方法進(jìn)一步包括切割晶片的步驟、從晶片除去光敏抗蝕劑層的步驟。
光敏抗蝕劑層可以由正型光敏材料形成。此時(shí)，可以在形成有電路的一面上沿切割線用輻射線照射晶片。由此，可以防止輻射線照射電子電路，即使輻射線具有高能量，輻射線的能量也不會(huì)損傷電子電路。
光敏抗蝕劑層也可以由負(fù)型光敏材料形成。同樣，此時(shí)可以使用具有將光敏抗蝕劑層選擇性地暴露給輻射線的圖形的掩模部件，在形成有電路的一面上沿切割線用輻射線照射晶片。
光敏抗蝕劑層可以由X射線敏感或紅外敏感的材料形成。X射線敏感的材料允許使用具有短波長、良好線性傳播性質(zhì)以及高穿透性的輻射線，進(jìn)而允許高精度地穿過晶片照射切割線，于是提供了由晶片上切下的并具有高精度形成的外圍輪廓的半導(dǎo)體芯片。紅外敏感的材料允許使用具有高穿透性的輻射線，與X射線相比，對人體來說更安全，并且易于操作。特別是，紅外線即使直接照射電路也不會(huì)損壞電子電路。


從下面參考附圖的詳細(xì)說明中本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員能夠很好地明白和理解本發(fā)明的以上和其它目的和優(yōu)點(diǎn)，其中
圖1A到1G按步驟示出了本發(fā)明的用于切割晶片的方法的一個(gè)實(shí)施例，圖2示出了在圖1C所示的實(shí)施例中的曝光步驟，圖3示出了在本發(fā)明的方法的另一實(shí)施例中的曝光步驟，以及圖4示出了晶片的電路形成面。
具體實(shí)施例方式
應(yīng)用了本發(fā)明切割晶片方法的晶片W顯示在圖4中。晶片W由半導(dǎo)體材料例如硅以平板形的形狀形成。在晶片的一面上Wa(下文稱做電路形成面)，大量的電子電路Wc形成柵格形。通過在相鄰電子電路Wc之間切斷(切割)晶片W，晶片W可以分成多個(gè)半導(dǎo)體芯片。
在晶片W的電路形成面上，沿相鄰電子電路Wc之間的切割線(切割期間用于切斷晶片的線)形成劃線S。劃線為切割晶片W期間識(shí)別切割線位置的標(biāo)記(或標(biāo)志)。例如通過蝕刻電路形成面Wa的工藝，可以在電路形成面Wa上形成劃線S。
如圖4所示，不需要沿每個(gè)切割線的全部形成標(biāo)記，例如劃線S。為了形成標(biāo)記，可以使用各種方法，包括在一個(gè)切割線的兩端形成點(diǎn)形標(biāo)記。
此外，當(dāng)在電子電路Wc的基礎(chǔ)上識(shí)別切割線時(shí)，不需要形成標(biāo)記，例如劃線S。
參考圖1A到1G，現(xiàn)在介紹本發(fā)明的切割晶片方法的一個(gè)實(shí)施例。
如示出了研磨步驟的圖1A所示，晶片W放置在晶片支撐物20上，由此形成有電子電路Wc(圖4)的Wa面(即，電路形成面)通過保護(hù)帶(未示出)接觸支撐物20，通過研磨裝置22研磨晶片W的相對面Wb，由此研磨的晶片W具有需要的厚度。
隨后，如圖1B所示，用光敏抗蝕劑層2涂覆晶片W的相對面Wb(形成抗蝕劑層的步驟)。例如通過將膏狀光敏樹脂材料施加到晶片W的相對面Wb進(jìn)行抗蝕劑層形成步驟。在本實(shí)施例中，PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)用做形成光敏抗蝕劑層2的光敏樹脂材料。PMMA為正型X射線敏感樹脂材料，并具有暴露到X射線的那部分能夠通過顯影被除去的性質(zhì)。
如圖1C所示，然后晶片W翻轉(zhuǎn)并放置在晶片支撐物20上，由此電路形成面Wa變得朝上并且被曝光。沿劃線S朝晶片W照射X射線26a(圖2)，X射線26a具有0.01到50納米的波長，優(yōu)選約0.4納米，X射線穿過晶片W(曝光步驟)。
如圖1C和圖2的透視圖所示，在曝光步驟中，使用包括下面設(shè)備和裝置的系統(tǒng)照相機(jī)24，提供在晶片支撐物20上，以便能夠拾取晶片支撐物20上的晶片W的圖像；能夠用點(diǎn)形X射線26a照射晶片W的照明裝置26，點(diǎn)形X射線26a作為能夠穿過晶片W的輻射線，與照相機(jī)24的透鏡的軸同心；移動(dòng)照相機(jī)的裝置，圖中沒有示出，并且可以在平行于晶片支撐物20上晶片W的表面的平面中移動(dòng)照相機(jī)24；以及控制單元，例如計(jì)算機(jī)，圖中同樣沒有示出，連接到照相機(jī)24以能夠與其進(jìn)行通信，接收由照相機(jī)24拾取的晶片W的圖像信息，以便分析晶片W中提供的劃線S，并在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上控制用于移動(dòng)照相機(jī)24的裝置，由此沿劃線S移動(dòng)它。
在曝光步驟中，照相機(jī)24拾取支撐物20上晶片W的電路形成面Wa的圖像，控制單元基于來自照相機(jī)24的圖像信息來識(shí)別晶片W中的劃線S，并在識(shí)別結(jié)果的基礎(chǔ)上控制移動(dòng)照相機(jī)的裝置，由此沿劃線S移動(dòng)照相機(jī)24。當(dāng)沿劃線S移動(dòng)照相機(jī)24時(shí)，通過照明裝置26沿劃線S用與照相機(jī)24的透鏡的軸同心的點(diǎn)形X射線26a照射晶片W。X射線26a穿過硅的晶片W，因此，也用X射線26a照射晶片W背面(底面)上的光敏抗蝕劑層2，如圖1C所示。因此，沿劃線S露出光敏抗蝕劑層2。
曝光步驟之后，晶片W翻轉(zhuǎn)，對光敏抗蝕劑層2進(jìn)行顯影步驟，如圖1D所示。對于光敏抗蝕劑層2，使用正型X射線敏感樹脂材料，例如PMMA。因此，暴露到X射線的部分，即沿劃線的那部分光敏抗蝕劑層2在顯影部分中被除去。
曝光的步驟和顯影的步驟構(gòu)成了光刻步驟。
然后從頂面干蝕刻晶片W，即與電路形成面Wa相對的面Wb，以便切割(切割步驟)，如圖1E和1F所示。例如，反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工藝可以用于干蝕刻，由此適當(dāng)?shù)匚g刻由硅或類似物形成的晶片以對其進(jìn)行切割。為了使光致抗蝕劑層2的蝕刻速率小于晶片的，使用干蝕刻期間不化學(xué)反應(yīng)的諸如樹脂的材料，例如PMMA，或者硬度高于硅的樹脂。以此方式，只有沒被光敏抗蝕劑層2覆蓋而暴光的那部分晶片W，即沿切割線的那部分被蝕刻，由此沿切割線切割了晶片W。
隨后，從晶片上(換句話說，從在切割步驟中相互分開的各半導(dǎo)體芯片C上)剝離并除去光敏抗蝕劑層2(除去抗蝕劑層的步驟)，如圖1G所示。
當(dāng)即使光敏抗蝕劑層2保留在與半導(dǎo)體芯片C的電路形成面Wa相對的表面Wb上，對于半導(dǎo)體芯片C的使用光敏抗蝕劑層2也不會(huì)產(chǎn)生問題時(shí)，不需要?jiǎng)冸x光敏抗蝕劑層2(除去抗蝕劑層的步驟)。
根據(jù)本實(shí)施例切割晶片的方法，通過干蝕刻切斷(切割)晶片W，同時(shí)沒有使用切割鋸或激光束，因此，被切割的半導(dǎo)體芯片C沒有破裂、邊緣破碎、裂紋、碎片或電路損壞。根據(jù)本發(fā)明，即使從厚度為50微米或更小的薄晶片上切割晶片，也可以得到?jīng)]有破裂、邊緣破碎、裂紋、碎片或電路損壞的半導(dǎo)體芯片。
而且，在電路形成面Wa用穿過晶片W的X射線26a照射晶片W，因此，可以識(shí)別在電路形成面Wa畫出的劃線S，穿過晶片的輻射線可以高精度對準(zhǔn)地射向劃線S，由此提供了具有高精度外圍輪廓的切割的半導(dǎo)體芯片C。
此外，通過使用用于光敏抗蝕劑層2的正型光敏材料，并且通過沿切割線照射晶片W，可以沿切割線除去光敏抗蝕劑層2，因此，電子電路Wc沒有被X射線26a照射，這防止了由X射線26a的能量造成的電子電路Wc的破壞。
根據(jù)以上實(shí)施例，通過包括以下裝置的系統(tǒng)可以進(jìn)行光敏抗蝕劑層2的曝光步驟能夠拾取正?？梢姽鈭D像的照相機(jī)24，能夠發(fā)射如X射線的輻射線穿過晶片W的照明裝置26，用于移動(dòng)照相機(jī)24的裝置，以及分析來自照相機(jī)24的圖像信息并控制移動(dòng)照相機(jī)24的裝置的控制單元。
通過使用具有短波長、良好線性傳播特性以及高穿透性的X射線，高精度地通過穿過晶片的輻射線照射晶片中的切割線，可以制備從晶片切割的并具有高精度形成的外圍輪廓的半導(dǎo)體芯片C。
在以上實(shí)施例中，光敏抗蝕劑層2形成在與晶片W的電路形成面Wa相對的面Wb上。光敏抗蝕劑層可以形成在晶片的電路形成面上，可以在電路形成面上通過干蝕刻切割晶片。然而此時(shí)，在電子電路上施加和剝離光敏層2期間或在電路形成面干蝕刻晶片期間，會(huì)損壞電子電路，對于電子電路的質(zhì)量而言，這不優(yōu)選的。
本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改。
例如，曝光的步驟不限于移動(dòng)照相機(jī)24，這也可以通過移動(dòng)朝向晶片W的點(diǎn)形輻射線來完成。例如，可以使用通過沿切割線的穿透輻射線照射晶片的備選工藝。在備選工藝中，如圖3所示，提供照明裝置(光源)28，照明裝置能夠徑向地發(fā)射與照相機(jī)24的透鏡軸同心的穿透輻射線28a。掩模部件30設(shè)置在照明裝置28和晶片W之間，在掩模部件中具有用于通過發(fā)射的輻射線28a使其僅沿著晶片W中的切割線的狹縫，通過使用照相機(jī)24和控制掩模部件30移動(dòng)到正確位置處的控制單元(沒有示出)，使掩模部件30中的狹縫與晶片W中劃線的位置對準(zhǔn)，可以優(yōu)選地使掩模部件30設(shè)置在掩模部件30幾乎與晶片W接觸的位置處。隨后，由照明裝置28發(fā)出穿透輻射線28，由此沿切割線照射晶片W。在此情況下，對于阻擋穿透輻射線28a的那部分掩模部件30，可以使用不透過X射線的包括鉛的材料。
此外，穿透輻射線不限于X射線。例如，可以使用紅外射線作為穿透光。此時(shí)，可以使用紅外線可以曝光并且可以顯影的紅外光敏型樹脂材料作為光敏抗蝕劑層。紅外射線允許使用具有高穿透性的穿透輻射線，與X射線相比對于人體更安全，并且易于操作。
當(dāng)使用紅外線作為穿透輻射線時(shí)，與使用X射線不同，即使用輻射線照射電子電路也不會(huì)使其損壞。因此，在使用紅外線時(shí)，也可以使用負(fù)型光敏材料作為光敏抗蝕劑層，負(fù)型光敏材料可以固化它的露出部分，由此使沒有被曝光的部分通過顯影除去。在此情況下，用于曝光步驟的系統(tǒng)包括能夠發(fā)射紅外線的照明裝置，代替圖3中發(fā)射X射線的照明裝置，形成掩模部件以具有與圖3中的掩模部件30的圖形相反的圖形，僅阻擋了對應(yīng)于晶片中切割線位置處的紅外線。
本發(fā)明不限于切割晶片的應(yīng)用，并且也可以應(yīng)用于在由硅制成的部件中，例如晶片中形成通孔或凹槽。
如上所述，本發(fā)明的切割晶片的方法由于沒有產(chǎn)生破裂、邊緣破碎、裂紋、碎片或電路損壞，可以增強(qiáng)半導(dǎo)體芯片的質(zhì)量和制造成品率，并允許高精度地將晶片切割成各芯片并且可以降低設(shè)備的成本。
權(quán)利要求
1.一種切割晶片的方法，其中在一面上形成有多個(gè)電子電路的晶片被切割成各個(gè)半導(dǎo)體芯片，該方法包括以下步驟用光敏抗蝕劑層涂覆與形成有多個(gè)電子電路的一面相對的晶片的另一面，沿用于隨后切斷晶片的切割線，在形成有電子電路的一面，用能夠穿過晶片的輻射線照射光敏抗蝕劑層使其曝光，顯影光敏抗蝕劑層，由此沿切割線選擇性地除去抗蝕劑層被曝光的那部分的材料，以及在與形成有多個(gè)電子電路的一面相對的另一面上蝕刻晶片以沿著切割線切割晶片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過干蝕刻切割晶片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在切割晶片的步驟之后，從晶片上除去光敏抗蝕劑層的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中光敏抗蝕劑層由正型光敏材料形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中正型光敏材料為X射線敏感或紅外敏感材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中光敏抗蝕劑層由負(fù)型光敏材料形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中負(fù)型光敏材料為紅外敏感材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用沿切割線移動(dòng)的點(diǎn)形輻射線照射晶片。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中對于用點(diǎn)形輻射線照射，所使用的系統(tǒng)包括能夠拾取正?？梢姽鈭D像的照相機(jī)，能夠發(fā)射穿過晶片的輻射線的照明裝置，用于移動(dòng)照相機(jī)的裝置，以及分析來自照相機(jī)的圖像信息并控制移動(dòng)照相機(jī)的裝置的控制單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中使用掩模用徑向發(fā)射的輻射線照射晶片，以沿切割線暴露到穿過掩模的輻射線。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中對于徑向發(fā)射的輻射線的照射，系統(tǒng)包括能夠拾取正常可見光圖像的照相機(jī)，能夠徑向發(fā)射穿過晶片的輻射線的照明裝置，具有將光敏抗蝕劑層選擇性曝光到輻射線的圖形的掩模部件，以及分析來自照相機(jī)的圖像信息并控制移動(dòng)掩模到正確位置的控制單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中被切割的晶片為硅。
全文摘要
一種切割晶片的方法，其中在一面上形成有多個(gè)電子電路的晶片被切割成各個(gè)半導(dǎo)體芯片，該方法包括以下步驟用光敏抗蝕劑層涂覆與形成有多個(gè)電子電路的一面相對的晶片的另一面，沿用于隨后切斷晶片的切割線，在形成有電子電路的一面，用能夠穿過晶片的輻射線照射光敏抗蝕劑層以使其曝光，顯影光敏抗蝕劑層，由此沿切割線選擇性地除去抗蝕劑層被曝光的那部分的材料，以及在與形成有多個(gè)電子電路的一面相對的另一面上蝕刻晶片以沿著切割線切割晶片。
文檔編號H01L21/70GK1518072SQ200410039319
公開日2004年8月4日 申請日期2004年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月20日
發(fā)明者坂口秀明, 東光敏 申請人:新光電氣工業(yè)株式會(huì)社