CN103722623A - 脆性材料基板的裂断用治具及裂断方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种脆性材料基板的裂断用治具及裂断方法。本发明可不损伤功能区域而将具有沿纵向及横向整齐排列而形成的功能区域的半导体晶圆裂断。当将半导体晶圆10裂断时预先格子状地形成划线。当进行裂断时，是使用平板状的裂断用治具20。裂断用治具20具有与半导体晶圆10的划线的间距相同间距的格子状的槽23、24，且在由该槽所包围的各区域的中心分别具有保护孔21。而且，以使半导体晶圆10的功能区域与裂断用治具20的保护孔21相对应的方式进行位置对准，沿划线抵压裂断棒33而进行裂断。如此一来，当裂断时功能区域11并不直接与裂断用治具接触，故而可不损伤而将半导体晶圆裂断成多个芯片。

Description

脆性材料基板的裂断用治具及裂断方法

技术领域

本发明涉及一种在将半导体晶圆等脆性材料基板、且具有沿纵向及横向整齐排列而形成的多个功能区域(亦称为器件区域)的基板针对每一功能区域裂断时的裂断用治具及裂断方法。

背景技术

半导体芯片是借由将形成于半导体晶圆的元件区域在该区域的边界位置分断而制造。先前，在将晶圆分断成芯片的情形时，是借由切晶装置使切割刀片旋转，并借由切削将半导体晶圆较小地切断。

然而，在使用切晶装置的情形时，必须用以排出由切削引起的排出屑的水，为了不使该水及排出屑对半导体芯片的性能产生不良影响，必须实施对半导体芯片的保护、用以洗净水或排出屑的前后步骤。因此，存在步骤变得复杂，无法削减成本及缩短加工时间的缺点。又，由于使用切割刀片的切削而产生膜剥离或产生碎片等问题。又，在具有微小的机械构造的MEMS(microelectromechanical system，微机电***)基板中，会引起因水的表面张力而导致的构造的破坏，故而无法使用水，而产生无法借由切晶而分断的问题。

又，在专利文献1、2中提出有如下基板裂断装置，即，借由自形成有划线的面的背面，沿划线垂直于面地按压形成有划线的半导体晶圆而进行裂断。以下，表示利用此种裂断装置的裂断的概要。在成为裂断对象的半导体晶圆整齐排列地形成有多个功能区域。在分断的情形时，首先，在半导体晶圆隔开等于功能区域之间的间隔沿纵向及横向形成划线。然后，利用裂断装置沿该划线分断。图1(a)是表示分断前的载置于裂断装置的半导体晶圆的剖面图。如该图所示，在半导体晶圆101形成有功能区域101a、101b在其间形成有划线S1、S2、S3...。在分断的情形时，在半导体晶圆101的背面粘贴粘着胶带102，在其表面粘贴保护膜103。然后，配置当裂断时应如图1(b)所示般在支承刀105、106的正中间裂断的划线，在此情形时为划线S2，使刀片104自其上部对准划线下降，而按压半导体晶圆101。以此方式进行利用一对支承刀105、106与刀片104的三点弯曲的裂断。

[先前技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2004-39931号公报

[专利文献2]日本专利特开2010-149495号公报

有鉴于上述现有的基板裂断装置及裂断方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的脆性材料基板的裂断用治具及裂断方法，能够改进一般现有的基板裂断装置及裂断方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

在具有此种构成的裂断装置中，在裂断时将刀片104往下按压的情形时，半导体晶圆101会略微弯曲，故而应力集中于半导体晶圆101与支承刀105、106的前缘所接触的部分。因此，若裂断装置的支承刀105、106的部分如图1(a)所示般与功能区域101a、101b接触，则在裂断时会对功能区域施加力。因此，存在可能损伤半导体晶圆上的功能区域的问题点。

本发明是着眼于此种问题点而成者，其目的在于提供一种用以在不对半导体晶圆的功能区域施加力的情况下分断半导体晶圆的裂断用治具及使用其的裂断方法。

为了解决该课题，本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的脆性材料基板的裂断方法，其是将在一个面具有沿纵向及横向整齐排列而形成的多个功能区域的脆性材料基板裂断的裂断方法，在上述脆性材料基板的形成有功能区域的面，以使该功能区域位于中心的方式沿纵向及横向格子状地形成划线，使用以与上述脆性材料基板的格子状的划线相同的间距格子状地形成槽、且在由上述格子状的槽所包围的区域的各个中心位置形成有大于上述功能区域的保护孔的裂断用治具，以使该裂断用治具的保护孔与上述半导体晶圆的功能区域对准，使脆性材料基板的划线位于该裂断用治具的格子状的槽的中心的方式使脆性材料基板与上述裂断用治具接触，自上述脆性材料基板的未形成有划线的面沿划线抵压裂断棒而进行裂断。

为了解决该课题，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。依据本发明提出的裂断用治具，其是将在一个面具有沿纵向及横向整齐排列而形成的多个功能区域、以及在形成有功能区域的面具有以使功能区域位于中心的方式而格子状地形成的划线的脆性材料基板裂断的裂断用治具，且具有：槽，其以与上述脆性材料基板的格子状的划线相同的间距格子状地形成；及保护孔，其设置于由上述格子状的槽所包围的区域的各个中心位置，且大于上述功能区域。

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。

此处，亦可使上述裂断用治具在上述槽的两端进而具有确认划线用的至少2个贯通孔。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明脆性材料基板的裂断用治具及裂断方法至少具有下列优点：根据具有此种特征的本发明，以使裂断用治具的保护孔与半导体晶圆的功能区域相对应的方式位置对准而进行裂断，故而即便在裂断时亦不会使功能区域与治具或工作台接触。因此，可不损伤功能区域而沿划线将脆性材料基板裂断。

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。

附图说明

图1(a)和图1(b)是表示先前的半导体晶圆的裂断时的状态的剖面图。

图2是表示成为本发明的实施例的裂断对象的半导体晶圆的一例的图。

图3(a)是表示在本发明的实施例的裂断时所使用的裂断用治具的前视图。

图3(b)是表示在本发明的实施例的裂断时所使用的裂断用治具的后视图。

图4A是将图3(a)所示的裂断用治具的一点链线的部分A放大的前视图。

图4B是将图3(a)所示的裂断用治具的一点链线的部分A放大的后视图及沿保护孔的剖面图。

图5(a)和图5(b)是表示在该实施例中使用裂断用治具使半导体晶圆裂断的状态的剖面图。

【主要元件符号说明】

10：半导体晶圆

11：功能区域

20：裂断用治具

21：保护孔

22：贯通孔

23-1～23-n、24-1～24-m：槽

30：粘着胶带

33：裂断棒

S_xl～S_xm、S_yl～S_yn：划线

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的脆性材料基板的裂断用治具其具体实施方式、结构、裂断方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

其次，对本发明的实施例进行说明。在该实施例的半导体中，将成为裂断对象的基板设为硅半导体晶圆。图2表示大致圆形的硅半导体晶圆10，在半导体晶圆10的制造步骤中，沿与x轴、y轴平行的线纵横地形成行，而格子状地形成有多个功能区域11。该功能区域11是例如组入有机械构成零件、感测器、致动器等的MEMS功能区域。而且，为了针对每一功能区域进行分断而成为半导体芯片，借由未图示的划线装置，在形成有功能区域的面如一点链线所示般沿纵向形成划线S_yl～S_yn、沿横向形成划线S_xl～S_xm。

其次，在裂断步骤中，使半导体晶圆10沿各划线裂断。在本实施例中，当使半导体晶圆10裂断时是使用裂断用治具20。如图3(a)的前视图及图3(b)的后视图所示般，该裂断用治具20是正方形的平板的金属制治具，例如厚度设为数毫米左右。该裂断用治具20在与包含半导体晶圆10的各功能区域的区域相对应的位置沿x方向及y方向的线纵横地整齐排列而形成有多个长方形的保护孔21。该保护孔21是用以在裂断时不对半导体晶圆10的功能区域11施加力者，此处是设为大于功能区域的贯通孔。而且，在该保护孔21群的周围设置有划线确认用的贯通孔22。该贯通孔22是针对1条划线至少设置2个。在该贯通孔22以使裂断用治具20的保护孔21所形成的列及行的中间的位置、即半导体晶圆10的各功能区域与保护孔21相对应的方式准确地位置对准时，便已将形成于半导体晶圆10的各个划线S_x1～S_xm、S_yl～S_yn设置于贯通其中心的位置。

图4A是将图3(a)的一点链线的部分A放大的前视图。图4B是其背面图，同时表示B-B线及C-C线剖面图。在该裂断用治具20的背面，与y轴平行地形成有固定深度的槽23-1～23-n。又，与x轴平行地形成有固定深度的槽24-1～24-m。使所述格子状的槽的间距与成为裂断对象的半导体晶圆10的划线S_xl～S_xm、S_yl～S_yn的间距准确地一致，而成为具有固定宽度者。而且，是以使上述各保护孔21位于由槽所包围的各区域的中心的方式而形成。

且说，在使用裂断用治具20使半导体晶圆10裂断的情形时，如图5(a)和图5(b)中局部剖面图所示般，预先将半导体晶圆10的未形成有划线的面接着于粘着胶带30上。然后，在裂断装置的工作台31的上表面介隔保护胶带32配置裂断用治具20，使半导体晶圆10反转，以使半导体晶圆10的功能区域11完全包含于裂断用治具20的保护孔21的方式定位而配置半导体晶圆10。此时，利用CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)相机或红外线相机等自上方经由贯通孔22确认半导体晶圆10的划线，以使划线成为槽的中心的方式准确地定位而配置。若工作台31由左右的支承刀形成，则亦可敞开支承刀之间自下方确认划线。如此一来，此时的剖面图成为图5(a)和图5(b)所示者，所有功能区域11成为与保护孔21相对应的位置，而不直接与裂断用治具20接触。又，预先形成的划线S_xl～S_xm、S_yl～S_yn变成位于槽23-1～23-n、24-1～24-m的上表面的中央。

若以此方式进行定位后，借由裂断装置进行裂断，则如图5(b)所示，当压入裂断棒33时，半导体晶圆10稍微陷入槽，在此情形时为槽23-2内，但在其左右的与功能区域11对应的部分设置有保护孔21，故而可不直接与裂断用治具20接触而将半导体晶圆10裂断。以此方式沿所有划线同样地裂断。借由在其后的步骤中将粘着胶带30卸除，可将长方形状的功能区域分断而形成多个MEMS芯片。

再者，在该实施例中，裂断用治具20的多个保护孔21可作为贯通孔保护半导体晶圆的功能区域，但只要当裂断时不使半导体晶圆10的功能区域11接触即可，故而亦可不为贯通孔，而是任意深度的孔。又，关于槽23-1～23-n、24-1～24-m亦只要在裂断时当半导体晶圆10的一部分陷入时不接触即可，故而亦可为任意深度的槽。

又，在该实施例中，在裂断用治具设置有用以确认划线的贯通孔。然而，只要可将具有划线及功能区域的半导体晶圆准确地定位于治具，便未必需要确认划线的位置，亦可不设置贯通孔。

进而，在该实施例中，作为半导体晶圆是对硅基板进行了说明，但本发明亦可适用于碳化硅基板(S i C基板)、蓝宝石基板、LTCC(Low TemperatureCo-fired Ceramic，低温共烧陶瓷)基板等各种脆性材料基板。

本发明当对具有应保护的区域的脆性材料基板划线而将其裂断时，可不损伤应保护的区域而进行裂断，故而可有效地适用于形成有功能区域的基板的裂断装置。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，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作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作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种脆性材料基板的裂断方法，其特征在于其是将在一个面具有沿纵向及横向整齐排列而形成的多个功能区域的脆性材料基板裂断的裂断方法；

在上述脆性材料基板形成有功能区域的面，以使该功能区域位于中心的方式沿纵向及横向格子状地形成划线；

使用以与上述脆性材料基板的格子状的划线相同的间距格子状地形成槽、且在由上述格子状的槽所包围的区域的各个中心位置形成有大于上述功能区域的保护孔的裂断用治具，以使该裂断用治具的保护孔与上述半导体晶圆的功能区域对准，使脆性材料基板的划线位于该裂断用治具的格子状的槽的中心的方式使脆性材料基板与上述裂断用治具接触；

自上述脆性材料基板的未形成有划线的面沿划线抵压裂断棒而进行裂断。

2.一种裂断用治具，其特征在于其是将在一个面具有沿纵向及横向整齐排列而形成的多个功能区域、以及在形成有功能区域的面具有以使功能区域位于中心的方式而格子状地形成的划线的脆性材料基板裂断的裂断用治具；且

具有：槽，其以与上述脆性材料基板的格子状的划线相同的间距格子状地形成；及

保护孔，其设置于由上述格子状的槽所包围的区域的各个中心位置，且大于上述功能区域。

3.根据权利要求2所述的裂断用治具，其特征在于其中上述裂断用治具在上述槽的两端进而具有确认划线用的至少2个贯通孔。

Images