晶圆切割方法与流程

本发明属于集成电路制造，具体涉及一种晶圆切割方法。

背景技术：

1、晶圆包括衬底(例如为硅衬底)和位于衬底上的电路层，电路层通常包括介质层和位于介质层中的金属层。晶圆划片通常采用两种方法：第一种先采用激光开槽方式切透电路层，再采用刀片切割方式切割衬底；第二种采用刀片切割方式，刀片依次切割电路层和衬底。

2、第一种划片方法，先采用激光切割方式切透电路层，在电路层中形成第一凹槽，第一凹槽暴露出衬底；接着，在第一凹槽中采用刀片切割的方式切割衬底形成第二凹槽。第一种划片方法采用激光切透切割道内的电路层，后续刀片切割时无需再切割电路层(包含金属层)，因此避免了刀片切割电路层容易导致的芯片崩裂的问题；但是激光切透(全切)电路层每小时产出太低，无法实现产品大规模量产。

3、第二种划片方法仅采用刀片切割的方式，刀片依次切割电路层和衬底，无需激光去除电路层，没有每小时产出太低问题；但是，因刀片切割大量厚度的电路层时刀片裹刀严重，导致出现大量芯片崩裂以及划片槽超出保护环现象。以上两种划片方法均存在明显的缺点，亟需改善。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种晶圆切割方法，一部分厚度的电路层(包含金属层)由激光切割分担，剩下厚度的电路层由刀片切割，提升了每小时产出，降低了刀片切割厚度较大时严重的金属裹刀现象和负载力，解决了切割过程中芯片崩裂以及划片槽超出保护环的问题。

2、本发明提供一种晶圆切割方法，包括：

3、提供待切割的晶圆单元，所述晶圆单元包括一个晶圆或者n个堆叠的晶圆，n为≥2的整数；每个所述晶圆包括衬底和位于所述衬底上的电路层，所述电路层包括介质层和位于所述介质层中的金属层；

4、采用激光沿划片道逐行自顶向下切割所述晶圆单元，切至其中一个所述晶圆的所述电路层中形成第一沟槽；

5、采用刀片沿所述第一沟槽的轨迹逐行切割剩余厚度的所述电路层及其下方的所述晶圆单元至切透所述晶圆单元，形成第二沟槽。

6、进一步的，采用激光自顶向下切至最底层的所述晶圆的所述电路层中，形成所述第一沟槽。

7、进一步的，n个堆叠的晶圆自下而上形成一层晶圆、二层晶圆至n层晶圆；当4≤n≤8时，采用激光自顶向下切至≤n/2层中的任意一层的所述晶圆的所述电路层中，形成所述第一沟槽。

8、进一步的，采用激光切割的所述晶圆单元中的电路层的厚度为所述晶圆单元中的所有电路层总厚度的25％～85％。

9、进一步的，所述激光切割形成所述第一沟槽具体包括：提供激光束机，所述激光束机包括激光发射器、卡盘台和移动机构；所述卡盘台固定所述晶圆单元，所述移动机构带动所述卡盘台上固定的所述晶圆单元移动。

10、进一步的，所述激光切割形成所述第一沟槽的步骤中，工艺参数包括：激光的波长为300nm～400nm；激光输出功率为1.0w～4.0w；重复频率为40khz～200khz；脉冲宽度为8ns～13ns；激光束和所述晶圆单元相对彼此移动的切割供给速度为50mm/sec～400mm/sec。

11、进一步的，所述第一沟槽在所述衬底上的投影覆盖所述第二沟槽在所述衬底上的投影。

12、进一步的，所述刀片切割形成所述第二沟槽具体包括提供切割机，所述切割机包括电机、主轴以及依次套设在所述主轴上的轮毂和所述刀片；所述刀片固定在所述轮毂径向周侧边缘，所述电机驱动所述主轴转动，通过所述轮毂带动所述刀片旋转，沿所述第一沟槽的轨迹逐行切割剩余厚度的所述电路层及其下方的所述晶圆单元至切透所述晶圆单元，形成所述第二沟槽。

13、进一步的，所述刀片切割形成所述第二沟槽的步骤中，所述刀片：外径为40mm～60mm，宽度为50μm～70μm；所述刀片的转数为25000rpm～50000rpm；所述刀片和所述晶圆单元相对彼此移动的切割供给速度为20mm/sec～40mm/sec。

14、进一步的，在平行于所述晶圆单元正面的平面内，所述划片道的数量为多条，多条所述划片道分别沿相垂直的第一方向和第二方向延伸；俯视所述晶圆，所述第一沟槽和所述第二沟槽均呈网格形交错；

15、所述晶圆单元的背面粘贴有粘膜，所述刀片切割形成所述第二沟槽的步骤中，切透所述晶圆单元至所述粘膜，所述粘膜不被切透。

16、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

17、本发明提供一种晶圆切割方法，包括提供待切割的晶圆单元，所述晶圆单元包括一个晶圆或者n个堆叠的晶圆，n为≥2的整数；每个所述晶圆包括衬底和位于所述衬底上的电路层，所述电路层包括介质层和位于所述介质层中的金属层；采用激光沿划片道逐行自顶向下切割所述晶圆单元，切至其中一个所述晶圆的所述电路层中，形成第一沟槽；采用刀片沿所述第一沟槽的轨迹逐行切割剩余厚度的所述电路层及其下方的所述晶圆单元至切透所述晶圆单元，形成第二沟槽。本发明采用激光先切除部分厚度的电路层(包含金属层)，与采用激光切除全部厚度的电路层相比减少了激光切除电路层的厚度，从而提升了每小时产出；与此同时，一部分厚度的电路层由激光切割分担，剩下的由刀片负责切割的电路层的厚度也减少，降低了刀片切割厚度较大时严重的金属裹刀现象和负载力，解决裹刀严重造成的芯片崩裂以及划片槽超出保护环的问题。

技术特征：

1.一种晶圆切割方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的晶圆切割方法，其特征在于，当n≤3时，采用激光自顶向下切至最底层的所述晶圆的所述电路层中，形成所述第一沟槽。

3.如权利要求1所述的晶圆切割方法，其特征在于，n个堆叠的所述晶圆自下而上形成一层晶圆、二层晶圆至n层晶圆；当4≤n≤8时，采用激光自顶向下切至≤n/2层中的任意一层的所述晶圆的所述电路层中，形成所述第一沟槽。

4.如权利要求1所述的晶圆切割方法，其特征在于，采用激光切割的所述晶圆单元中的电路层的厚度为所述晶圆单元中的所有电路层总厚度的25％～85％。

5.如权利要求1所述的晶圆切割方法，其特征在于，所述激光切割形成所述第一沟槽具体包括提供激光束机，所述激光束机包括激光发射器、卡盘台和移动机构；所述卡盘台固定所述晶圆单元，所述移动机构带动所述卡盘台上固定的所述晶圆单元移动。

6.如权利要求5所述的晶圆切割方法，其特征在于，所述激光切割形成所述第一沟槽的步骤中，工艺参数包括：激光的波长为300nm～400nm；激光输出功率为1.0w～4.0w；重复频率为40khz～200khz；脉冲宽度为8ns～13ns；激光束和所述晶圆单元相对彼此移动的切割供给速度为50mm/sec～400mm/sec。

7.如权利要求1所述的晶圆切割方法，其特征在于，所述第一沟槽在所述衬底上的投影覆盖所述第二沟槽在所述衬底上的投影。

8.如权利要求1所述的晶圆切割方法，其特征在于，所述刀片切割形成所述第二沟槽具体包括提供切割机，所述切割机包括电机、主轴以及依次套设在所述主轴上的轮毂和所述刀片；所述刀片固定在所述轮毂径向周侧边缘，所述电机驱动所述主轴转动，通过所述轮毂带动所述刀片旋转，沿所述第一沟槽的轨迹逐行切割剩余厚度的所述电路层及其下方的所述晶圆单元至切透所述晶圆单元，形成所述第二沟槽。

9.如权利要求8所述的晶圆切割方法，其特征在于，所述刀片切割形成所述第二沟槽的步骤中，所述刀片：外径为40mm～60mm，宽度为50μm～70μm；所述刀片的转数为25000rpm～50000rpm；所述刀片和所述晶圆单元相对彼此移动的切割供给速度为20mm/sec～40mm/sec。

10.如权利要求1至9任意一项所述的晶圆切割方法，其特征在于，在平行于所述晶圆单元正面的平面内，所述划片道的数量为多条，多条所述划片道分别沿相垂直的第一方向和第二方向延伸；俯视所述晶圆，所述第一沟槽和所述第二沟槽均呈网格形交错；

技术总结
本发明提供一种晶圆切割方法，包括：提供待切割的晶圆单元，晶圆单元包括一个晶圆或者N个堆叠的晶圆，每个晶圆包括衬底和位于衬底上的电路层；采用激光沿划片道逐行自顶向下切割晶圆单元，切至其中一个晶圆的电路层中，形成第一沟槽；采用刀片沿第一沟槽的轨迹逐行切割剩余厚度的电路层及其下方的晶圆单元至切透晶圆单元，形成第二沟槽。本发明一部分厚度的电路层(包含金属层)由激光切割分担，剩下厚度的电路层由刀片切割，提升了每小时产出，降低了刀片切割厚度较大时严重的金属裹刀现象和负载力，解决了切割过程中芯片崩裂以及划片槽超出保护环的问题。

技术研发人员：汪仲祥,李文涛
受保护的技术使用者：浙江芯测半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16