TW201436014A - 積層晶圓之加工方法及黏著片 - Google Patents

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Abstract

[課題]晶圓上堆疊有複數個晶片的積層晶圓，即使是在使晶片側貼附至黏著片的狀態下，也可確實地將晶圓分割為各個個別的積層晶片。[解決手段]使對應積層晶圓之外周剩餘區域於糊層上形成突起部之黏著片，相對於積層晶圓使糊層貼附於晶片，並藉著使突起部對應外周剩餘區域貼附至晶圓的表面，使晶圓的外周剩餘區域受到突起部支撐。由此狀態，可藉由沿分割預定線之晶圓的分割起點(改質層)的形成、黏著片之擴張而進行的對晶圓之外力賦予，使最外周部的積層晶片也能與其他積層晶片同樣地分割。

Description

積層晶圓之加工方法及黏著片 發明領域
本發明是有關於晶圓上配設有複數個晶片的積層晶圓的加工方法及適用於該加工方法的黏著片。
發明背景
已知將複數個半導體裝置集成為1個封裝的作法的1種為，在三次元方向上堆疊封裝複數個半導體裝置晶片之CoW(Chip on Wafer)等的三次元封裝技術。CoW為，將晶圓上堆疊有晶片的積層晶圓的晶圓分割為各個個別的晶片，藉此，形成晶片上堆疊有晶片的積層晶片者(參照專利文獻1)。
另一方面，要分割此種晶圓，通常是以使切削裝置的切削刀片切入晶圓中的機械加工進行之晶片切割(dicing)(參照專利文獻2)。又，近年來，則開發出以雷射光束照射晶圓內部形成改質層後，再賦予晶圓外力並以改質層作為分割起點之分割方法(參照專利文獻3)，並提出在該方法中用於賦予外力之使貼附於晶圓上的黏著片擴張之技術(參照專利文獻4)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2012-209522號公報
專利文獻2：日本專利特開2007-214201號公報
專利文獻3：日本專利特許第3408805號公報
專利文獻4：日本專利特開2010-034250號公報
發明概要
然而，在內部製作置入配線與電極等的中介層晶圓(Interposer wafer)，作為可實現三次元封裝的晶圓而被實用化。在將此種中介層晶圓上堆疊有複數個晶片的積層晶圓分割成各個個別的晶片而得到的積層晶片中，有針對在中介層晶圓上所形成的金屬凸塊(bump)等的電極進行特性檢查的情況。為此，於分割為積層晶片後，必須以中介層晶圓側作為頂面，以黏著片支撐晶片側，以使該檢查可行。因此，如通常所實施之在晶圓側，亦即中介層晶圓側貼附黏著片以進行分割的情況中，若於晶圓分割後，實施在晶片側貼附黏著片以將晶圓側的黏著片剝離之所謂的黏著片轉移步驟，將可針對積層晶片的中介層晶圓進行檢查。但是，這種轉移步驟較費工費時而會導致生產性下降。
於是，藉著在積層晶圓的晶片側貼附黏著片，於使中介層晶圓側露出的狀態下分割中介層晶圓，將可解除進行黏著片轉移之必要。但是，由於積層晶圓並未在外周 部堆疊晶片，在中介層晶圓側的晶片區域與外周部之間會有段差，因此，於晶片側貼附了黏著片的情況，會發生中介層晶圓的外周部向黏著片側彎曲的現象。
發生如此之中介層晶圓的外周部彎曲時，則在中介層晶圓中形成上述分割起點以進行分割的情況中，將會因彎曲量而產生無法在晶片區域與外周部之邊界部分適當地形成該分割起點的問題。例如，分割起點為以雷射光束照射的改質層的情況時，將因聚光點偏差而無法形成改質層，又，分割起點為雷射加工或切削加工之溝的情況時，則溝的深度會變得不夠。而且，就算可形成分割起點，在上述專利文獻4所記載的藉由黏著片的擴張而進行的晶圓分割方法中，由於有上述段差而使黏著片無法充分地貼附於中介層晶圓的外周部，在晶片區域與外周部的邊界部分會產生擴張的外力難以傳達到該邊界部分、無法分割最外周部的積層晶片之問題。
本發明鑒於上述情況，其主要技術課題在於提供，使晶圓上堆疊有複數個晶片的積層晶圓，即使在晶片側貼附了黏著片的狀態下，也能確實地將晶圓分割為各個個別的積層晶片的積層晶圓的加工方法及黏著片。
本發明之積層晶圓的加工方法為，具備晶圓和分別堆疊在以交叉的複數條分割預定線劃分出的該晶圓表面的各區域中的晶片，並具有堆疊有複數個該晶片的晶片區域和圍繞該晶片區域的外周剩餘區域，且在該晶片區域和 該外周剩餘區域之間形成段差的積層晶圓的加工方法。其特徵在於具備：將黏著片貼附於前述積層晶圓的前述晶片側的黏著片貼附步驟；實施了該黏著片貼附步驟後，由前述積層晶圓的晶圓背面側沿對應於前述分割預定線的區域形成分割起點的分割起點形成步驟；及實施了該分割起點形成步驟後，賦予前述積層晶圓外力以以前述分割起點為起始點來分割前述晶圓的分割步驟。前述黏著片具有基材層、配設在該基材層上的糊層，和對應於前述積層晶圓的前述外周剩餘區域形成在該糊層上的突起部，且至少該突起部的頂面對前述晶圓具有黏著性。實施了前述黏著片貼附步驟後，是在前述積層晶圓的前述晶片被貼附至前述黏著片的前述糊層，並且前述外周剩餘區域受到前述突起部支撐的狀態下，對前述積層晶圓實施前述分割起點形成步驟和前述分割步驟(請求項1)。
本發明之積層晶圓的加工方法為，在黏著片貼附步驟中於晶片側貼附有黏著片的積層晶圓，藉由使黏著片的突起部的頂面黏著於比積層晶圓的段差更外周側的外周剩餘區域，變成該外周剩餘區域受到突起部支撐的狀態。因此，可抑制晶圓的外周剩餘區域向黏著片側彎曲，其結果，要藉由在晶圓形成分割起點並賦予外力以將晶圓分割成積層晶片時，將變得可適當地形成分割起點。因此，就算是在使積層晶圓的晶片側貼附於黏著片的狀態下，也可對各個個別的晶片分割晶圓，尤其是在擴張黏著片以分割晶圓的情況中，也可以分割最外周部的積層晶片。又，由 於在分割晶圓前會將黏著片貼附至積層晶圓的晶片側，使以黏著片貼附於晶圓側的狀態作分割的情況中為必要之黏著片轉移步驟變成不需要。
在本發明的前述分割步驟中，包含藉由擴張前述黏著片對前述晶圓賦予外力的形態(請求項2)。在此形態中，如上述地，可使晶圓最外周部的積層晶片也能與其他積層晶片同樣地分割。
又，在前述分割起點形成步驟中，包含照射對前述晶圓具有穿透性波長的雷射光束以在該晶圓內部形成改質層之形態(請求項3)。
其次，本發明的黏著片為，在上述請求項1~3所記載的積層晶圓的加工方法中所使用的黏著片，其特徵在於具有：基材層；配設在該基材層上的糊層；及對應於前述積層晶圓的前述外周剩餘區域形成在該糊層上的突起部，至少該突起部的頂面對前述積層晶圓的前述晶圓具有黏著性。
藉由本發明，可達成所提供之使晶圓上堆疊有複數個晶片的積層晶圓，即使在將晶片側貼附至黏著片的狀態下，也能確實地將晶圓分割成各個個別的積層晶片的積層晶圓的加工方法及黏著片的功效。
1‧‧‧積層晶圓
1A‧‧‧晶片區域
1B‧‧‧外周剩餘區域
1c‧‧‧積層晶片
10‧‧‧晶圓
10a‧‧‧晶圓表面
10b‧‧‧晶圓背面
10c‧‧‧改質層(分割起點)
11‧‧‧分割預定線
12‧‧‧區域
15‧‧‧晶片
16‧‧‧段差
2‧‧‧黏著片
21‧‧‧黏著片基材層
22‧‧‧黏著片之糊層
3‧‧‧突起部
31‧‧‧基材層
32‧‧‧糊層
4‧‧‧環狀框架
5‧‧‧保持機構
51‧‧‧保持台
51a‧‧‧保持面
52‧‧‧夾鉗機構
6‧‧‧雷射照射機構
7‧‧‧擴張裝置
71‧‧‧圓筒台
72‧‧‧升降台
73‧‧‧汽缸裝置
74‧‧‧活塞桿
75‧‧‧夾鉗機構
L‧‧‧雷射光束
圖1為以本發明之一實施形態的加工方法分割的積層晶圓的(a)立體圖、(b)側視圖、(c)局部放大平面圖； 圖2為本發明之一實施形態的黏著片之(a)立體圖、(b)局部放大截面圖；圖3為以分解狀態表示在一實施形態的加工方法中被貼附至黏著片的框架以及積層晶圓的立體圖；圖4(a)~(b)為表示相同加工方法的黏著片貼附步驟的側視截面圖；圖5為表示相同加工方法的分割起點形成步驟的(a)側視截面圖、(b)顯示改質層形成之細部的圖；圖6為透過分割起點形成步驟在晶圓內部形成有改質層的積層晶圓的局部側視截面圖；及圖7(a)~(b)為表示一實施形態的加工方法的分割步驟的側視截面圖。
用以實施發明之形態
[1]積層晶圓
圖1表示在一實施形態中，被分割為各個個別的積層晶片的積層晶圓1。積層晶圓1為，在內部製作置入之配線或電極等的圓板狀的中介層晶圓(以下簡稱為晶圓)10的表面10a上堆疊有多數個矩形晶片15者。晶片15為半導體裝置等，各晶片15被堆疊在如圖1(c)所示之以格子狀的分割預定線11在晶圓10之表面10a所劃分出的矩形狀的各區域12中。晶圓10將預先對背面10b側作研磨修整以薄化加工為預定厚度。
積層晶圓1被區分成堆疊有多數個晶片15之略矩 形狀的晶片區域1A和，未堆疊晶片15的外周部之外周剩餘區域1B。晶片15的厚度為例如100μm左右，因此，如圖1(b)所示，在晶片區域1A和圍繞晶片區域1A的外周剩餘區域1B之間，形成對應晶片15之厚度的段差16。
[2]黏著片
圖2顯示被貼附至上述積層晶圓1的一實施形態的黏著片2。該黏著片2為，如圖2(b)所示，在PO(聚烯烴)、PVC(聚氯乙烯)、PE(聚對苯二甲酸乙二酯)等具有柔軟性的樹脂片所製成的基材層21的單面上，形成有橡膠系或丙烯酸系樹脂所製成的糊層22者。該黏著片2的糊層22側，配設有環狀之突起部3。
突起部3具有對應晶圓10的外周剩餘區域1B的大小，並形成如圖2(b)所示之具有一定寬度的截面矩形。突起部3之內徑被設定在比積層晶圓1的晶片區域1A還大，而且比晶圓10的外徑小之範圍中，又，突起部3的外徑被設定為比晶圓10的外徑還大。
突起部3與如圖2(b)所示之黏著片2為相同的結構組成，亦即，即使用在上述PO、PVC等具有柔軟性的樹脂所製成的基材層31上形成有糊層32之膠帶所構成之物上，以將基材層31側貼附至黏著片2之糊層22上進行配設。因此，在突起部3的頂面形成糊層32，而具有黏著性。將突起部3之厚度設定為，積層晶圓1之上述段差16的高度，即與晶片15的厚度為相同的程度。亦即，用於構成突起部3的膠帶厚度為因應晶片15之厚度進行選擇者，又，在比晶片 15薄的膠帶的情況中，則藉由使複數層膠帶堆疊以構成與晶片15之厚度相同的突起部3。
[3]加工方法
接著，針對沿分割預定線11分割上述積層晶圓1之晶圓10以得到多數個積層晶片之一實施形態的相關加工方法作說明。
[3-1]黏著片貼附步驟
首先，將如圖3所示之操作用環狀框架4配設至上述黏著片2的突起部3的周圍。框架4是由不銹鋼等具有剛性之金屬板等所製成者，且內周緣形成圓形，內徑形成為比突起部3的外徑還大。將框架4安置在與突起部3成同心狀的位置，並如圖4所示地貼附至黏著片2的糊層22。
接著如圖4所示地，將積層晶圓1之晶片15側貼附至附有框架4的黏著片2。亦即，如圖4(a)所示，使晶片15面對突起部3內側之黏著片2的糊層22，而且，以使外周剩餘區域1B對應突起部3的方式使積層晶圓1面對黏著片2配置，由該狀態至如圖4(b)所示地，使各晶片15貼附至糊層22，同時將晶圓10之表面10a側之外周剩餘區域1B貼附至突起部3的糊層32。藉此，積層晶圓1中的各晶片15被貼附至糊層22而使晶圓10之背面10b露出，且晶圓10之表面10a側的外周剩餘區域1B被貼附至突起部3之糊層32而變成受到該突起部3支撐的狀態。由於突起部3之厚度與晶片15的厚度為相同程度，晶圓10之外周剩餘區域1B不會朝黏著片2側彎曲，而能與晶片區域1A位於相同的平面上使晶圓10整 體保持平坦。此外，作為得到附有框架4之黏著片2上貼附有積層晶圓1之狀態的順序並不限於上述，例如使積層晶圓1貼附至黏著片2之後，再將框架4貼附至黏著片2亦可。
[3-2]分割起點形成步驟
接著，從積層晶圓1之晶圓10的背面10b側沿著對應分割預定線11的區域形成分割起點。分割起點雖然可舉例為，例如由雷射加工或切削加工所形成之溝，但在此是以雷射工之改質層作為分割起點，該改質層之形成如下。
如圖5所示，在保持機構5中保持積層晶圓1使背面10b側露出，藉由沿分割預定線11照射來自雷射照射機構6之對晶圓10具有穿透性波長的雷射光束L，在晶圓10內部形成改質層10c。如圖5(b)所示，雷射光束L之聚光點被定位在離背面10b預定深度處，藉此沿分割預定線11在晶圓10的內部形成改質層10c。改質層10c具有比晶圓10內其他部分的強度還要低的特性，對晶圓10賦予外力則變成分割起點，使晶圓10可沿分割預定線11被分割。
沿分割預定線11之雷射光束L的掃描雖然可藉由讓保持機構5和雷射照射機構6在水平方向上相對移動而完成，但是在此是做成使保持機構5側移動。此外，做成使雷射照射機構6側移動亦可，也可形成使保持機構5和雷射照射機構6雙方移動的構成。
保持機構5是在具有保持積層晶圓1之水平保持面51a的圓板狀保持台51的周圍所配設之複數個用於保持框架4之夾鉗機構52，積層晶圓1則是透過黏著片2載置在保 持面51a上，藉由以夾鉗機構52挾持框架4，讓黏著片2能以被賦予朝向徑方向外側張力的狀態保持在保持機構5上。
保持機構5可在一單向(在圖5為左右方向)及與該單向垂直的其他方向上移動，並以中心作為旋轉軸將其支撐為可旋轉，另一方面，雷射照射機構6受到固定式支撐。並且藉著一邊使保持機構5移動以進行加工傳送，一邊以雷射照射機構6沿分割預定線11照射雷射光束L，以沿單向延伸之分割預定線11在晶圓10內部形成改質層10c，藉由使其在其他方向移動可進行照射雷射光束的分割預定線11的分度。又，藉由讓保持機構5旋轉90°，可對未加工的分割預定線11照射電射光束L。
[3-3]分割步驟
如圖6所示，於已在上述分割起點形成步驟中沿所有的分割預定線11在晶圓10內形成改質層10c後，將積層晶圓1從保持機構5中搬出，並將積層晶圓1搬入如圖7所示之擴張裝置7中。
擴張裝置7具備，載置晶圓10之圓筒台71和，配設在圓筒台71周圍的環狀升降台72。藉由使圓筒台71之外徑比黏著片2之突起部3還要大徑，使積層晶圓1可透過黏著片2載置在水平上端開口部。使升降台72與圓筒台71為同心狀，且為可升降地被配設，並藉由讓使用氣壓或油壓之流體壓式汽缸裝置73的活塞桿74伸縮而升降。升降台72中配設有在圓周方向相間隔的複數個夾鉗機構75。
實施分割步驟為，如圖7(a)所示之使升降台72的 高度位置與圓筒台71之上端開口部同高，透過黏著片2使積層晶圓1載置於圓筒台71之上端開口部，同時以夾鉗機構75挾持並固定框架4，以使黏著片2形成水平狀態地將積層晶圓1設置在圓筒台71上。接著如圖7(b)所示，使各汽缸裝置73的活塞桿74同時縮短，使升降台72下降。
當升降台72下降則黏著片2會朝徑方向外側被拉伸而擴張，隨著黏著片2的擴張，會對晶圓10賦予相同地朝向徑方向外側的拉伸外力。於是，晶圓10以改質層10c為起點沿分割預定線11被分割，使積層晶圓1被分割為分割的晶圓上堆疊有1個晶片15之各個個別的積層晶片1c。
經以上而結束分割步驟，之後，對黏著片2上貼附著晶片15之狀態的各積層晶片1c所形成之背面10b露出的晶圓10上的例如金屬凸塊等的電極，實施特性檢查。該檢查後，將積層晶片1c從黏著片2中拾取出以移送到接下來的步驟。
[4]一實施形態的作用效果
透過上述之一實施形態，在黏著片貼附步驟中於晶片15側貼附有黏著片2的積層晶圓1，藉由使黏著片2的突起部3頂面之糊層32黏著於比積層晶圓1的段差16更外周側的晶圓10的表面10a側的外周剩餘區域1B，變成該外周剩餘區域1B受到突起部3支撐的狀態。因此，藉由使晶圓10的外周剩餘區域1B抵接於突起部3，可抑制其朝黏著片2側彎曲。
在此狀態下，藉由實施分割起點形成步驟，使聚光點可定位於晶片區域1A與外周剩餘區域1B的邊界部分 之最外周部的分割預定線11且在晶圓10內的預定深度位置以照射雷射光束L，並適當地形成改質層10c。又，由於突起部3的頂面透過糊層32黏著於晶圓10的表面10a側的外周剩餘區域1B，在分割步驟之黏著片2之擴張時，擴張的外力也可充分地傳送到最外周部之分割預定線11，使最外周部的積層晶片1c也可與其他積層晶片1c同樣地分割。
又，由於要在積層晶圓1之晶片15側貼附黏著片2以分割晶圓10，對於分割步驟後的積層晶圓1c，則可使其在貼附著黏著片2的狀態下對晶圓10之背面10b繼續進行上述特性檢查。因此，對於必須在晶圓10側貼附了黏著片2的狀態下進行分割的情況，不需要進行黏著片的轉移步驟，而可謀求生產生的提升。
此外，以圖2(b)所示之本實施形態的突起部3的構成為一例，本發明之突起部，只要是具有對應積層晶圓1之外周剩餘區域1B之大小及相當於晶片15程度的厚度，且頂面具有黏著性之構造組成者亦可。例如，亦可做成，在黏著片2的糊層22上配設以UV(紫外線)硬化型樹脂對應外周剩餘區域1B之大小所形成的突起部，使晶圓10貼附至黏著片2後，對突起部照射UV以黏接於晶圓10之外周剩餘區域1B。在這種情況中，形成突起部的UV硬化型樹脂是使用照射UV後仍會殘存黏著性者，因為黏著片2側的黏著層22就算受到UV照射仍要保持對晶片15的黏著性，故非UV硬化型，而以感壓式者較佳。在以UV硬化型樹脂形成突起部之情況中，由於形成連續環狀時，在分割步驟中，會有黏 著片2的擴張受到由UV硬化型樹脂所形成的突起部限制的情形，故宜配設為可擴張的點狀。又，以局部加厚形成黏著片2之糊層22並以和糊層22相同的材料形成環狀突起部3亦可。不論哪種情況都要做成面對黏著片2的頂面具有黏著性者。
又，上述實施形態之晶圓10為中介層晶圓，雖然以在該晶圓10上堆疊晶片15而構成積層晶圓1，但是，即使晶圓10被視為是在上述區域12中形成有由IC或LSI等的電子回路形成之裝置的裝置晶圓，而為裝置上堆疊有晶片15之構成的積層晶圓等時，也能以本發明的加工方法分割為積層晶片。
1‧‧‧積層晶圓
1c‧‧‧積層晶片
10‧‧‧晶圓
15‧‧‧晶片
2‧‧‧黏著片
3‧‧‧突起部
4‧‧‧環狀框架
7‧‧‧擴張裝置
71‧‧‧圓筒台
72‧‧‧升降台
73‧‧‧汽缸裝置
74‧‧‧活塞桿
75‧‧‧夾鉗機構

Claims (4)

  1. 一種積層晶圓的加工方法，為具備晶圓和分別堆疊在以交叉的複數條分割預定線劃分出的該晶圓表面的各區域中的晶片，並具有堆疊有複數個該晶片的晶片區域和圍繞該晶片區域的外周剩餘區域，且在該晶片區域和該外周剩餘區域之間形成段差的積層晶圓的加工方法，其特徵在於具備：將黏著片貼附於前述積層晶圓的前述晶片側的黏著片貼附步驟；實施了該黏著片貼附步驟後，由前述積層晶圓的晶圓背面側沿對應於前述分割預定線的區域形成分割起點的分割起點形成步驟；及實施了該分割起點形成步驟後，賦予前述積層晶圓外力以前述分割起點為起始點來分割前述晶圓的分割步驟，前述黏著片具有基材層、配設在該基材層上的糊層，和對應於前述積層晶圓的前述外周剩餘區域形成在該糊層上的突起部，至少該突起部的頂面對前述晶圓具有黏著性，實施了前述黏著片貼附步驟後，是在前述積層晶圓的前述晶片被貼附至前述黏著片的前述糊層，並且前述外周剩餘區域受到前述突起部支撐的狀態下，對前述積層晶圓實施前述分割起點形成步驟和前述分割步驟。
  2. 如請求項1所述的積層晶圓的加工方法，其中在前述分割步驟中，是藉由擴張前述黏著片對前述晶圓賦予外力。
  3. 如請求項1或2所述的積層晶圓的加工方法，其中在前述分割起點形成步驟中，是照射對前述晶圓具有穿透性波長的雷射光束以在該晶圓內部形成改質層。
  4. 一種黏著片，為上述請求項1~3所述的積層晶圓的加工方法所使用的黏著片，其特徵在於具有：基材層；配設在該基材層上的糊層；及對應於前述積層晶圓的前述外周剩餘區域形成在該糊層上的突起部，至少該突起部的頂面對前述積層晶圓的前述晶圓具有黏著性。
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