[發明專利]通過在分割期間或之后進行蝕刻來增強晶片強度

有效

• 申請號: 200580044175.1
• 申請日: 2005-11-01
• 公開（公告）號: CN101088157A
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發明（設計）人: A·博伊爾;D·吉倫;K·鄧恩;E·費爾南德斯戈麥斯;R·托夫尼斯
• 申請（專利權）人: XSIL技術有限公司
• 主分類號: H01L21/78
• 分類號: H01L21/78;H01L21/3065
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 沙捷

本發明涉及通過在分割半導體晶圓(wafer)期間或之后進行蝕刻來增強晶片(die)強度。

已知用自發性反應蝕刻劑對諸如硅的半導體進行蝕刻，對于半導體工業中使用的大部分覆蓋層或封裝層具有很高的蝕刻選擇性。自發性反應蝕刻劑應被理解成，無需諸如電能、動能或熱激發等的外部能源就能進行蝕刻的蝕刻劑。這樣的蝕刻是放熱的，使得在反應期間釋放的能量比打開和重組反應物的原子間的鍵所用的能量更多。US9,498,074公開了一種分割半導體晶圓部分路線的方法，該方法通過利用從晶圓上側面進行的鋸刀(saw)、激光或掩蔽蝕刻，以形成至少與希望的晶片厚度一樣深的槽，以從晶圓分開(singulate)。與上側面相反的晶圓的背面被干蝕刻，例如，利用CF₄的氣壓等離子蝕刻，經過露出各槽處的點，以從晶片的側壁和底邊和各角處去除損傷和合成應力，從而形成圓形的邊緣和角。優選地，在挖槽之后使用諸如聚酰亞胺的保護層，以在晶片分開之后將晶片保持在一起，并且在蝕刻期間保護晶圓頂面上的電路避開流經各槽的蝕刻劑。

然而，為了從晶圓背面進行蝕刻，有必要在上表面挖槽之后將晶圓重新固定在例如渦流非接觸卡盤(vortex?non-contact?chuck)中，以便能從已被挖槽的晶圓的背面蝕刻晶圓。

本發明的目的是至少改善現有技術中的上述缺點。

根據本發明的第一方面，提供了一種對具有有源層(active?layer)的半導體晶圓進行分割的方法，包括以下步驟：在半導體晶圓的有源層遠離載體的狀態下，將半導體晶圓固定在載體上；從半導體晶圓主表面開始，至少部分地分割載體上的半導體晶圓，以形成至少部分被分割的半導體晶圓；和，從該主表面開始，用自發性反應蝕刻劑來蝕刻載體上的至少部分被分割的半導體晶圓，以從由至少部分地被分割的半導體晶圓產生的晶片上去除足夠的半導體材料，以改善晶片的抗撓抗彎強度。

便利地，至少部分地分割半導體晶圓的步驟包括，完全貫穿半導體晶圓地對半導體晶圓進行分割；并且蝕刻半導體晶圓的步驟包括，蝕刻晶片的側壁，而晶片的剩余部分由于晶片上的有源層部分的遮蔽而不受自發性反應蝕刻劑作用。

可替代地，至少部分地分割半導體晶圓的步驟包括，沿分割路線部分地分割半導體晶圓，以留下部分半導體材料跨接該分割路線；并且蝕刻半導體晶圓的步驟包括，對分割路線的側壁進行蝕刻，并且將跨接分割路線的半導體材料部分蝕刻掉，以將晶片分離出來。

有利地，半導體晶圓是硅晶圓。

便利地，用自發性反應蝕刻劑進行蝕刻的步驟包括，用二氟化氙進行蝕刻。

優選地，用自發性反應蝕刻劑進行蝕刻的步驟包括，提供蝕刻腔和在蝕刻腔內蝕刻半導體晶圓。

有利地，在蝕刻腔內用自發性反應蝕刻劑進行蝕刻的步驟包括，周期性地向蝕刻腔供應自發性反應蝕刻劑，并在多個周期內將自發性反應蝕刻劑清除出蝕刻腔。

根據本發明的第二方面，提供了一種用于對具有有源層的半導體晶圓進行分割的分割設備，該分割設備包括：載體裝置、激光或機械鋸刀裝置和蝕刻裝置，其中載體裝置上可固定半導體晶圓，半導體晶圓的固定狀態是有源層遠離載體；激光或機械鋸刀裝置被設置成，用于從半導體晶圓的主表面開始，至少部分地分割載體上的半導體晶圓；蝕刻裝置被設置成，用自發性反應蝕刻劑，從該主表面開始，對載體上的至少部分被分割的半導體晶圓進行蝕刻，以從至少部分被分割的半導體晶圓所產生的晶片上去除足夠的半導體材料，以改善晶片的抗撓抗彎強度。

便利地，分割設備被設置成用于分割硅晶圓。

有利地，蝕刻裝置被設置成用二氟化氙來進行蝕刻。

優選地，分割設備進一步包括蝕刻腔，該蝕刻腔被設置成用于在蝕刻腔內蝕刻被固定在載體裝置上的半導體晶圓。

優選地，蝕刻腔被設置成用于周期地向蝕刻腔供應自發性反應蝕刻劑，和在多個周期內清除蝕刻腔的自發性反應蝕刻劑。

以下將通過參考附圖以舉例的方式來描述本發明，在附圖中：

圖1是本發明第一實施例的示意性流程圖，該實施例包括有源側向上分割，之后進行自發性反應蝕刻；

圖2是本發明第二實施例的示意性流程圖，該實施例包括有源面向上的部分分割，之后進行通過自發性反應蝕刻來進行晶片釋放；

圖3是以成功率為縱坐標，而以晶片強度作為橫坐標的曲線圖，該曲線圖是通過3點測試測量得到的關于根據本發明的激光切割控制晶圓和被蝕刻到各種程度的晶圓。

圖4是以成功率為縱坐標，而以晶片強度作為橫坐標的曲線圖，該曲線圖是通過3點測試測量得到的關于根據本發明的鋸刀切割控制晶圓和被蝕刻到各種程度的晶圓。