CN107634032A - 晶片及晶片制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶片及晶片制造方法，用以由半导体晶圆制造晶片。半导体晶圆具有多个切割道位于其前表面。该晶片制造方法包含：在半导体晶圆上分别对齐切割道的交集处的位置形成多个裂缝停止结构；沿着切割道照射激光束聚焦于半导体晶圆的内部以诱发裂缝；以及使被照射的半导体晶圆沿着裂缝断裂至裂缝停止结构，进而使被照射的半导体晶圆分割出晶片。借此，分割后晶片可获得较佳的角落品质，因为裂缝停止结构可有效地防止位于边缘的裂缝不能扩展至角落。

Description

晶片及晶片制造方法
技术领域
本发明涉及一种晶片以及晶片制造方法。
背景技术
在半导体晶圆的处理过程中，集成电路是形成于由硅或其它半导体材料所组成的晶圆(也称为基材)。一般来说，集成电路可利用各种材料(半导体材料、导体材料的或绝缘材料)的层形成。这些材料可利用各种公知工艺掺杂、沉积与蚀刻而形成集成电路。每个晶圆可被处理而形成大量包含集成电路的个别区域(亦称为晶粒)。
在集成电路形成工艺之后，晶圆被“切割”而分离成个别晶粒以封装或以未封装的形式应用于大型电路中。两个最主要被使用来切割晶圆的技术为刻划(scribing)与割锯(sawing)。刻划是利用钻石尖端沿着预形成的划线(scribe line)划过晶圆表面。这些划线沿着晶粒之间的空间延伸。这些空间通常被称为“切割道(street)”。钻石刻划时会沿着切割道形成浅划痕于晶圆表面。当施加压力时，例如利用滚轮，晶圆会沿着划线分离。晶圆的断裂是跟着晶圆的晶格结构进行的。刻划可使用于厚度约10密耳(千分之一英吋)或更小的晶圆。对于厚度较厚的晶圆，割锯是较佳的切割方式。
割锯是利用钻石尖锯以高速旋转并接触晶圆表面，并沿着切割道割锯晶圆。晶圆固定在支撑件(例如被拉伸横跨膜框的胶膜)上，且锯子是重复地施加于竖直与水平的切割道。刻划或割锯的一个问题在于碎片和擦伤会沿着晶粒被切断的边缘形成。并且，裂缝会由晶粒的边缘形成并扩展进入基材而使得集成电路无法工作。崩裂(chipping)与破裂(cracking)特别为刻划时会发生的问题，因为正方形或矩形的晶粒仅有一侧可被沿着晶体结构刻划。所以，晶粒的另一侧将会断裂成锯齿状分离线。由于崩裂与破裂，晶圆上的晶粒之间通常需要额外的空间以防止集成电路的损坏。此额外的空间可使得碎片和裂痕与实际的集成电路维持一段距离。也因为这空间要求，标准尺寸的晶圆上将无法形成太多晶粒，且可被用于电路的面积将被浪费掉。锯子的使用更加剧半导体晶圆上的面积。一般锯子的刀片约为15微米厚。因此，为了确保破裂与环绕锯子所形成的切割的其它破坏不会损害集成电路，晶粒的电路之间必须分离三至五百微米。并且，在切割之后，每个晶粒需要大量的清洗以移除割锯工艺所产生的颗粒以及其它污染物。
另一种切割技术被称为“隐形切割(stealth dicing)”。在隐形切割中，红外线激光束会聚焦于硅基材的内部以产生缺陷或破裂。接着，沿着激光所诱发的裂缝施加拉伸力即可分割出这些晶粒。然而，现有的隐形切割技术可能会造成不必要的裂缝扩展(crackpropagation)和剥落(chipping)。
因此，如何提出一种可解决上述问题的晶片制造方法，是目前业界亟欲投入研发资源解决的问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种可避免分割后晶片(特别是其角落)发生不必要的裂缝扩展和剥落的晶片制造方法。
为了达到上述目的，依据本发明之一实施方式，一种晶片制造方法用以由半导体晶圆制造多个晶片。半导体晶圆具有前表面。前表面上定义有多个切割道。晶片制造方法包含：在半导体晶圆上分别对齐切割道的交集处的多个位置形成多个裂缝停止结构；沿着切割道照射激光束聚焦于半导体晶圆的内部以诱发多个裂缝；以及使被照射的半导体晶圆沿着裂缝断裂至裂缝停止结构，进而使被照射的半导体晶圆分割出晶片。
在一个或多个实施方式中，前述的使被照射的该半导体晶圆断裂的步骤包含施加拉伸力至被照射的半导体晶圆。
在一个或多个实施方式中，保护胶带黏合至半导体晶圆的后表面。施加拉伸力的步骤包含向外扩张保护胶带以施加拉伸力至被照射的半导体晶圆。
在一个或多个实施方式中，前述的位置位于前表面上。形成裂缝停止结构的步骤包含由前表面蚀刻半导体晶圆以形成多个凹陷。凹陷被配置为裂缝停止结构。
在一个或多个实施方式中，前述的半导体晶圆还具有相反于前表面的后表面。前述的位置位于后表面上。形成裂缝停止结构的步骤包含由后表面蚀刻半导体晶圆以形成多个凹陷。凹陷被配置为裂缝停止结构。
在一个或多个实施方式中，前述的半导体晶圆还具有相反于前表面的后表面。前述的位置位于前表面与后表面上。形成裂缝停止结构的步骤包含由前表面与后表面蚀刻半导体晶圆以分别形成多个第一凹陷以及多个第二凹陷。第一凹陷与第二凹陷被配置为裂缝停止结构。
在一个或多个实施方式中，前述的半导体晶圆还具有相反于前表面的后表面。形成裂缝停止结构的步骤包含蚀刻半导体晶圆以形成多个穿孔贯穿前表面与后表面。穿孔被配置为裂缝停止结构。
在一个或多个实施方式中，前述的半导体晶圆还具有相反于前表面的后表面。照射半导体晶圆的步骤包含在照射期间，将激光束的焦点由半导体晶圆的内部移动至后表面。
在一个或多个实施方式中，前述的半导体晶圆还具有相反于前表面的后表面。晶片制造方法还包含由后表面薄化被照射的半导体晶圆，以使被薄化的后表面抵达激光束的焦点。
在一个或多个实施方式中，前述的半导体晶圆还具有相反于前表面的后表面。激光束的焦点接近后表面且远离前表面。
为了达到上述目的，依据本发明的另一实施方式，一种晶片包含基材、元件以及多个裂缝停止结构。基材具有多个角落。元件设置于基材上。裂缝停止结构分别位于角落。
在一个或多个实施方式中，前述的裂缝停止结构为倒角。
在一个或多个实施方式中，前述的基材还具有前表面。元件设置于前表面上。每个倒角都延伸至前表面。
在一个或多个实施方式中，前述的基材还具有相反于前表面的后表面。每个倒角都进一步延伸至后表面。
在一个或多个实施方式中，俯视基材的轮廓时，每个倒角具有至少一个直轮廓线。
在一个或多个实施方式中，俯视基材的轮廓时，每个倒角具有至少一个弯轮廓线。
在一个或多个实施方式中，前述的弯轮廓线为圆的一部分。
在一个或多个实施方式中，前述的弯轮廓线实质上为圆的四分之一。
在一个或多个实施方式中，前述的弯轮廓线实质上朝向基材的中心内凹。
在一个或多个实施方式中，前述的角落中的至少一个为内凹的。
综上所述，本发明的晶片制造方法是预先在半导体晶圆上分别对齐切割道的交集处的位置(亦即，对应分割后晶片的角落)形成多个裂缝停止结构，因此晶片可沿着由激光束在每个晶片的边缘所诱发的裂缝分割至裂缝停止结构。借此，分割后晶片可获得较佳的角落品质，因为裂缝停止结构可有效地防止位于边缘的裂缝不必要地扩展至角落。
以上所述仅是用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。
附图说明
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，配合附图说明如下：
图1为绘示本发明一实施方式的晶片制造方法的流程图。
图2为绘示本发明一实施方式的半导体晶圆的俯视图。
图3为绘示图2中的半导体晶圆的局部放大图。
图4A为根据本发明一实施方式绘示图3中的结构沿着线段4A-4A的剖面图。
图4B为根据本发明一实施方式绘示图3中的结构沿着线段4B-4B的剖面图。
图4C为绘示图4B中的结构的另一剖面图，其中基材被分离。
图5为根据本发明另一实施方式绘示图3中的结构沿着线段4B-4B的剖面图。
图6A为根据本发明另一实施方式绘示图3中的结构沿着线段4A-4A的剖面图。
图6B为绘示图6A中的结构的另一剖面图，其中基材被分离。
图7为根据本发明另一实施方式绘示图3中的结构沿着线段4B-4B的剖面图。
图8为根据本发明另一实施方式绘示图3中的结构沿着线段4B-4B的剖面图。
图9为根据本发明另一实施方式绘示图3中的结构沿着线段4A-4A的剖面图。
图10为绘示本发明一实施方式的半导体晶圆的局部俯视图。
图11为根据本发明一实施方式绘示图10中的结构沿着线段11-11的剖面图。
图12A为绘示本发明一实施方式的晶片的局部俯视图。
图12B为绘示本发明另一实施方式的晶片的局部俯视图。
图12C为绘示本发明另一实施方式的晶片的局部俯视图。
图13为根据本发明另一实施方式绘示图3中的结构沿着线段4B-4B的剖面图。
具体实施方式
以下将配合附图公开本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些公知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示之。并且，除非有其它表示，在不同附图中相同的元件符号可视为相对应的元件。这些附图的绘示是为了清晰表达这些实施方式中各元件之间的连接关系，并非绘示各元件的实际尺寸。
请参照图1至图4C。图1为绘示本发明一实施方式的晶片制造方法的流程图。图2为绘示本发明一实施方式的半导体晶圆100的俯视图。图3为绘示图2中的半导体晶圆100的局部放大图。图4A为根据本发明一实施方式绘示图3中的结构沿着线段4A-4A的剖面图。图4B为根据本发明一实施方式绘示图3中的结构沿着线段4B-4B的剖面图。图4C为绘示图4B中的结构的另一剖面图，其中基材101’被分离。本实施方式的晶片制造方法是发生在半导体晶圆100上。半导体晶圆100具有前表面101a。前表面101a上定义有多个切割道St。半导体晶圆100还具有相反于前表面101a的后表面101b。
如图2所示，半导体晶圆100包含多个晶粒110。晶粒110可被分类为完整晶粒110a与墨水晶粒110b。一般来说，初始电气性能评测(initial electrical performanceevaluation)发生于金属化图案工艺(metallization pattern process)之后。在晶片制造工艺的此阶段中，专门配置的探针台配备有包含非常精细、锐利针尖的探针的环，且探针是用以实体接触散开的晶粒110上的金属接触垫。在电脑的控制之下，探针台会自动地步进跨过半导体晶圆100并对每个晶粒110执行功能性电气评估(functional electricalevaluation)。有缺陷的晶粒110会被墨水斑标示而成为墨水晶粒110b，而其它晶粒110则为完整晶粒110a。因此，当晶粒110由半导体晶圆100切割分离时，墨水晶粒110b会被丢弃。
具体来说，半导体晶圆100包含基材101(例如，硅基材)、多个元件111以及多个介电层112。前表面101a与后表面101b分别位于基材101的两相反侧。元件111设置在前表面101a。介电层112设置在前表面101a并分别覆盖元件111。每个介电层112中具有一个或多个电路。在本实施方式中，每个切割道St是以凹槽形式呈现，并形成于相邻两个介电层112之间，但本发明并不以此为限。请先参照图13，其为根据本发明另一实施方式绘示图3中的结构沿着线段4B-4B的剖面图。如图13所示，介电层112覆盖基材101的整个前表面101a，且每个切割道St在被切割之前是定义于相邻两个晶粒110之间。也就是说，被定义的切割道St是晶粒110预定在半导体晶圆100上的分离位置。
本实施方式的晶片制造方法开始于步骤S101，其中多个裂缝停止结构130形成于半导体晶圆100上分别对齐切割道St的交集处的位置(见图2至图4B)。本实施方式的晶片制造方法接着为步骤S102，其中聚焦于半导体晶圆100的内部的激光束Bm是沿着切割道St照射以诱发裂缝Cr(见图4A与图4B)。需要说明的是，内部聚焦的激光束Bm是在基材101内诱发缺陷。缺陷可能包含位于激光束Bm所聚焦的区域内的裂缝Cr，或仅为相变化。例如，由晶体(crystalline)硅基材101变化成无定形(amorphous)硅基材，或由晶体硅基材101变化成液体硅相。由于同一种材料的不同相会具有不同的密度，因此在激光影响区域的相变化通常伴随着体积变化。未被激光影响的邻近区域压抑了激光影响区域并避免或限制体积变化的发生，这将造成相变化的区域的应力并借此在半导体晶圆100的基材101中的裂缝Cr扩展。激光所诱发的缺陷也可能包含孔洞/多孔(hole/pore)的形成。
本实施方式的晶片制造方法接着为步骤S103，其中被照射的半导体晶圆100是沿着裂缝Cr断裂至裂缝停止结构130，进而使被照射的半导体晶圆100分割出晶片110’(见图4C)。每个被分割出的晶片110’包含分离的基材101’、对应的元件111以及对应的介电层112。对应的元件111设置在分离的基材101’上，而对应的介电层112设置在分离的基材101’上并覆盖元件111。并且，分离的裂缝停止结构130’分别位于被分割出的晶片110’的角落110c。需要说明的是，在被分割出的晶片110’中，分离的裂缝停止结构130’以倒角的形式呈现(见图12A至图12C)。
在一些实施方式中，裂缝停止结构130的位置位于半导体晶圆100的前表面101a上。步骤S101包含步骤S101a，其中半导体晶圆100由前表面101a蚀刻以形成多个凹陷，其中凹陷被配置为裂缝停止结构130(见图2至图4B)。亦即，裂缝停止结构130是以非穿孔的形式呈现。可以预料到的是，在被分割出的晶片110’中，每个倒角(亦即，分离的裂缝停止结构130’，见图4C)是延伸至前表面101a。
请参照图5，其为根据本发明另一实施方式绘示图3中的结构沿着线段4B-4B的剖面图。在本实施方式中，裂缝停止结构130的位置是位于半导体晶圆100的前表面101a与后表面101b上。步骤S101包含步骤S101b，其中半导体晶圆100是由前表面101a与后表面101b蚀刻以分别形成多个第一凹陷以及多个第二凹陷，其中第一凹陷与第二凹陷被配置为裂缝停止结构130。可以预料到的是，在被分割出的晶片110’中，一些倒角(亦即，分离的裂缝停止结构130’)是延伸至前表面101a，且其它倒角是延伸至后表面101b。
在一些实施方式中，裂缝停止结构130的位置位于半导体晶圆100的后表面101b上。步骤S101包含步骤S101c，其中半导体晶圆100是由后表面101b蚀刻以形成多个凹陷，其中凹陷被配置为裂缝停止结构130。亦即，裂缝停止结构130是以非穿孔的形式呈现。可以预料到的是，在被分割出的晶片110’中，每个倒角(亦即，分离的裂缝停止结构130’)是延伸至后表面101b。
请参照图6A以及图6B。图6A为根据本发明另一实施方式绘示图3中的结构沿着线段4A-4A的剖面图。图6B为绘示图6A中的结构的另一剖面图，其中基材101’系分离。在本实施方式中，步骤S101包含步骤S101d，其中半导体晶圆100是被蚀刻以形成多个穿孔贯穿前表面101a与后表面101b，其中穿孔被配置为裂缝停止结构130。
在一些实施方式中，激光束Bm的焦点邻近后表面101b且远离前表面101a。因此，激光束Bm的破坏所诱发的裂缝Cr邻近后表面101b，这有助于分离被照射的半导体晶圆100。可以预料到的是，在被分割出的晶片110’中，每个倒角(亦即，分离的裂缝停止结构130’，见图6B)延伸至前表面101a与后表面101b。
请参照图7以及图8。图7为根据本发明另一实施方式绘示图3中的结构沿着线段4B-4B的剖面图。图8为根据本发明另一实施方式绘示图3中的结构沿着线段4B-4B的剖面图。在本实施方式中，步骤S102包含步骤S102a，其中在照射期间，激光束Bm的焦点是由半导体晶圆100的内部移动至后表面101b。因此，激光束Bm的破坏所诱发的裂缝Cr可抵达图7所示的后表面101b，以及抵达图8所示的位于后表面101b的裂缝停止结构130，这有助于分离被照射的半导体晶圆100。
请参照图9，其为根据本发明另一实施方式绘示图3中的结构沿着线段4A-4A的剖面图。在本实施方式中，步骤S102包含步骤S102b，其中被照射的半导体晶圆100是由后表面101b薄化，以使被薄化的后表面101b’抵达激光束Bm的焦点。因此，图9所示的被薄化的后表面101b’可抵达激光束Bm的破坏所诱发的裂缝Cr，这有助于分离被照射的半导体晶圆100。
请参照图10以及图11。图10为绘示本发明一实施方式的半导体晶圆100的局部俯视图。图11为根据本发明一实施方式绘示图10中的结构沿着线段11-11的剖面图。在本实施方式中，半导体晶圆100包含多个非矩形的晶片310。可以预料到的是，通过激光束Bm在裂缝停止结构130的单侧的破坏所诱发而形成的裂缝Cr，可以在分割之后获得非矩形的晶片310。此外，如图10所示，非矩形的晶片310的一个角落为内凹的，而其它角落为外凸的。
在一些实施方式中，步骤S103包含步骤S103a，其中拉伸力是施加在被照射的半导体晶圆100，但本发明并不以此为限。
在一些实施方式中，保护胶带200是黏合至半导体晶圆100的后表面101b，如图4C所示。步骤S103包含步骤S103b，其中保护胶带200是向外扩张以施加拉伸力至被照射的半导体晶圆100，但本发明并不以此为限。
请参照图12A至图12C。图12A为绘示本发明一实施方式的晶片110’的局部俯视图。图12B为绘示本发明另一实施方式的晶片110’的局部俯视图。图12C为绘示本发明另一实施方式的晶片110’的局部俯视图。
如图12A所示，俯视晶片110’的基材101’的轮廓时，位于对应的角落110c的每个倒角具有弯轮廓线。
在一些实施方式中，弯轮廓线实质上为圆的一部分，但本发明并不以此为限。
在一些实施方式中，弯轮廓线实质上为圆的四分之一，但本发明并不以此为限。
在一些实施方式中，弯轮廓线实质上朝向基材101’的中心内凹，但本发明并不以此为限。
如图12B与图12C所示，俯视晶片110’的基材101’的轮廓时，位于对应的角落110c的每个倒角具有至少一个直轮廓线。举例来说，俯视图12B中所示的基材101’的轮廓时，一个倒角具有单一直轮廓线。举例来说，俯视图12C中所示的基材101’的轮廓时，一个倒角具有两个直轮廓线。
由以上对于本发明的具体实施方式的详述，可以明显地看出，本发明的晶片制造方法是预先在半导体晶圆上分别对齐切割道的交集处的位置(亦即，对应分割后晶片的角落)形成多个裂缝停止结构，因此晶片可沿着由激光束在每个晶片的边缘所诱发的裂缝分割至裂缝停止结构。借此，分割后晶片可获得较佳的角落品质，因为裂缝停止结构可有效地防止位于边缘的裂缝不必要地扩展至角落。
虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并不用以限定本发明，任何所属领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的改动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (20)

1.一种晶片制造方法，用以由半导体晶圆制造多个晶片，所述半导体晶圆具有前表面，所述前表面上定义有多个切割道，其特征在于，所述晶片制造方法包含：
在所述半导体晶圆上分别对齐所述多个切割道的交集处的多个位置形成多个裂缝停止结构；
沿着所述多个切割道照射激光束聚焦于所述半导体晶圆的内部以诱发多个裂缝；以及
使被照射的所述半导体晶圆沿着所述多个裂缝断裂至所述多个裂缝停止结构，进而使被照射的所述半导体晶圆分割出所述多个晶片。
2.如权利要求1所述的晶片制造方法，其特征在于，所述使被照射的所述半导体晶圆断裂的步骤包含：
施加拉伸力至被照射的所述半导体晶圆。
3.如权利要求2所述的晶片制造方法，其特征在于，保护胶带黏合至所述半导体晶圆的后表面，并且所述施加所述拉伸力的步骤包含：
向外扩张所述保护胶带以施加所述拉伸力至被照射的所述半导体晶圆。
4.如权利要求1所述的晶片制造方法，其特征在于，所述多个位置位于所述前表面上，并且所述形成所述多个裂缝停止结构的步骤包含：
由所述前表面蚀刻所述半导体晶圆以形成多个凹陷，其中所述多个凹陷被配置为所述多个裂缝停止结构。
5.如权利要求1所述的晶片制造方法，其特征在于，所述半导体晶圆还具有相反于所述前表面的后表面，所述多个位置位于所述后表面上，并且所述形成所述多个裂缝停止结构的步骤包含：
由所述后表面蚀刻所述半导体晶圆以形成多个凹陷，其中所述多个凹陷被配置为所述多个裂缝停止结构。
6.如权利要求1所述的晶片制造方法，其特征在于，所述半导体晶圆还具有相反于所述前表面的后表面，所述多个位置位于所述前表面与所述后表面上，并且所述形成所述多个裂缝停止结构的步骤包含：
由所述前表面与所述后表面蚀刻所述半导体晶圆以分别形成多个第一凹陷以及多个第二凹陷，其中所述多个第一凹陷与所述多个第二凹陷被配置为所述多个裂缝停止结构。
7.如权利要求1所述的晶片制造方法，其特征在于，所述半导体晶圆还具有相反于所述前表面的后表面，并且所述形成所述多个裂缝停止结构的步骤包含：
蚀刻所述半导体晶圆以形成多个穿孔贯穿所述前表面与所述后表面，其中所述多个穿孔被配置为所述多个裂缝停止结构。
8.如权利要求1所述的晶片制造方法，其特征在于，所述半导体晶圆还具有相反于所述前表面的后表面，并且所述照射所述半导体晶圆的步骤包含：
在照射期间，将所述激光束的焦点由所述半导体晶圆的内部移动至所述后表面。
9.如权利要求1所述的晶片制造方法，其特征在于，所述半导体晶圆还具有相反于所述前表面的后表面，并且所述晶片制造方法还包含：
由所述后表面薄化被照射的所述半导体晶圆，以使被薄化的所述后表面抵达所述激光束的焦点。
10.如权利要求1所述的晶片制造方法，其特征在于，所述半导体晶圆还具有相反于所述前表面的后表面，并且所述激光束的焦点接近所述后表面且远离所述前表面。
11.一种晶片，其特征在于，包含：
基材，具有多个角落；
元件，设置于所述基材上；以及
多个裂缝停止结构，分别位于所述多个角落。
12.如权利要求11所述的晶片，其特征在于，所述多个裂缝停止结构为倒角。
13.如权利要求12所述的晶片，其特征在于，所述基材还具有前表面，所述元件设置于所述前表面上，并且每个倒角都延伸至所述前表面。
14.如权利要求13所述的晶片，其特征在于，所述基材还具有相反于所述前表面的后表面，并且每个倒角都进一步延伸至所述后表面。
15.如权利要求12所述的晶片，其特征在于，俯视所述基材的轮廓时，每个倒角具有至少一个直轮廓线。
16.如权利要求12所述的晶片，其特征在于，俯视所述基材的轮廓时，每个倒角具有至少一个弯轮廓线。
17.如权利要求16所述的晶片，其特征在于，所述弯轮廓线为圆的一部分。
18.如权利要求17所述的晶片，其特征在于，所述弯轮廓线实质上为所述圆的四分之一。
19.如权利要求16所述的晶片，其特征在于，所述弯轮廓线实质上朝向所述基材的中心内凹。
20.如权利要求11所述的晶片，其特征在于，所述多个角落中的至少一个为内凹的。
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