在涂布后研磨前切割的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及將半導體晶圓單體化成單個半導體裸片的方法，所述半導體晶圓的頂部表面具有金屬預連接凸塊，并具有設置在所述金屬預連接凸塊上及周圍的底部填充劑的涂層。所述方法包括：(A)提供半導體晶圓，其頂部表面具有金屬預連接凸塊的陣列和設置在所述金屬預連接凸塊上及周圍的底部填充劑的涂層；(B)穿過所述金屬預連接凸塊之間的所述底部填充劑切割并切入所述半導體晶圓的所述頂部表面中至最終所需晶圓厚度，產生切割線；以及(C)從晶圓背側除去晶圓材料至少至所述切割線的深度，從而由所述晶圓單體化得到的裸片。
【專利說明】在涂布后研磨前切割
[0001]相關申請交叉引用
[0002]本申請要求2011年7月29日提交的美國專利申請N0.61/513，146的優(yōu)先權，其內容援引并入本申請中。
【背景技術】
[0003]本發(fā)明涉及制造施加有底部填充封裝劑的半導體晶圓(wafer)的方法。
[0004]電氣和電子設備的微型化及輕量化已經導致需要更薄的半導體裝置和更薄的半導體封裝。
[0005]制備更薄的半導體裸片(die)的一種方式是從半導體晶圓的背側去除過量材料，從該半導體晶圓切割單個裸片。過量晶圓的去除通常發(fā)生在研磨過程中，通常稱作背側研磨。當在晶圓薄化之前將晶圓切割成單個半導體電路時，該過程稱為“研磨之前切割”或DBG。
[0006]制備更小且更有效的半導體封裝的一種方式是采用具有金屬凸塊陣列的封裝，所述金屬凸塊陣列連接至封裝的有源面。設置所述金屬凸塊以使其與基板上的焊盤(bondingpad)對齊。當使所述金屬凸塊回流至熔體時，凸塊與焊盤連接，同時形成電連接和機械連接。
[0007]在所述晶圓材料、金屬凸塊和基板之間存在熱失配，從而引起金屬間連接受到重復熱循環(huán)的應力。這可潛在地導致故障。為應對該問題，將封裝材料(稱為底部填充劑)設置在晶圓和基板之間、圍繞并支撐金屬凸塊的間隙中。
[0008]半導體封裝制造中的目前的趨勢優(yōu)選在晶圓水平完成盡可能多的工藝步驟，從而可同時而非單獨處理(如裸片單體化之后進行)多個集成電路。在將晶圓切割成各個半導體裸片之前，將底部填充封裝劑施加在金屬凸塊的陣列和晶圓電路上是在晶圓水平上進行的一個操作。
[0009]在典型過程中，具有金屬預連接的凸塊的半導體晶圓在金屬凸塊上用底部填充劑材料涂布。將支撐膠帶(稱為背面研磨膠帶)層壓于晶圓頂部側上的底部填充劑材料上。通過研磨或其他方式從晶圓背側去除晶圓材料。從晶圓頂部側上的底部填充劑去除背面研磨膠帶。在如下切割期間將切割膠帶施加在晶圓的背側以支撐晶圓。切割可通過激光進行，其成本高，或者可以通過切割刀片以機械方式進行。由于薄化晶圓特別易碎，因此盡管使用切割刀片較便宜，但可能對晶圓、電路及底部填充劑造成破壞。
[0010]因此，需要一種將半導體晶圓單體化成單個半導體裸片的方法，其中可以預先施加底部填充劑，但其中機械切割操作不會破壞具有凸塊的晶圓及底部填充劑。

【發(fā)明內容】

[0011]本發(fā)明是將半導體晶圓單體化成單個半導體裸片的方法，所述半導體晶圓的頂部表面具有金屬預連接凸塊且具有設置在所述金屬預連接凸塊上及周圍的底部填充劑的涂層。[0012]所述方法包括(A)提供半導體晶圓，其頂部表面具有金屬預連接凸塊的陣列及設置在所述金屬預連接凸塊上及周圍的底部填充劑的涂層；(B)穿過所述金屬預連接凸塊之間的所述底部填充劑切割并切入所述半導體晶圓的頂部表面中至最終所需晶圓厚度，產生切割線；以及(C)從所述晶圓的背側去除晶圓材料至所述切割線的深度，從而由所述晶圓單體化得到的裸片。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是將具有預先施加的底部填充劑材料的晶圓單體化的現有技術方法的示意圖。
[0014]圖2是將具有預先施加的底部填充劑材料的晶圓單體化的本發(fā)明方法的示意圖。
[0015]發(fā)明詳述
[0016]由半導體材料，通常是硅、砷化鎵、鍺或類似的化合物半導體材料制備半導體晶圓。晶圓的頂部側上的有源電路和金屬凸塊根據工業(yè)文獻中大量記載的半導體及金屬制造方法制得。
[0017]切割膠帶通常用于在切割操作期間支撐晶圓。切割膠帶可由多個來源購得，并且可以是在載體上的熱敏性、壓敏性或UV敏感性粘合劑形式。所述載體通常為聚烯烴或聚酰亞胺的柔性基板。當分別施加熱、拉伸應力或UV時，粘合性降低。通常，剝離襯墊覆蓋粘合劑層并且可在臨使用切割膠帶之前容易地去除。在DBG工藝中，在晶圓的背側施加切割膠帶，并在晶圓頂部側上的電路之間切割切割溝槽至滿足或超過進行背側研磨的水平的深度。
[0018]使用背面研磨膠帶在晶圓薄化過程期間保護并支撐金屬凸塊及晶圓的頂部表面。背面研磨膠帶可由多個來源購得，并且以載體上的熱敏性、壓敏性或UV敏感性粘合劑形式。所述載體通常為聚烯烴或聚酰亞胺的柔性基板。當分別施加熱、拉伸應力或UV時，粘合性降低。通常，剝離襯墊覆蓋粘合劑層并且可在臨使用切割膠帶之前容易地去除。背面研磨操作可通過機械研磨或蝕刻進行。去除晶圓背側上的材料直至達到或超過切割溝槽，這使裸片單體化。
[0019]底部填充封裝劑通常以膏或膜形式施加。通過噴霧、旋涂、模版印刷或工業(yè)中所用的任何方法施加所述膏。常常優(yōu)選膜形式的底部填充劑，因為其較不臟亂且更容易以均勻厚度施加。適合用作膜形式的底部填充劑化學物質的粘合劑和封裝劑是已知的，制備膜本身的方法也是已知的。可以調節(jié)底部填充劑材料的厚度，從而可以在層合后完全或部分覆蓋金屬凸塊。在任一種情形下，供應所述底部填充劑材料，以使其完全填充半導體與目標基板之間的間隔。
[0020]在一個實施方案中，將底部填充材料供應在載體上并用剝離襯墊保護。因此，在一個方案中，底部填充材料以三層形式供應，其中第一層是載體，如柔性聚烯烴或聚酰亞胺膠帶，第二層是底部填充材料，第三層是剝離襯墊，按照這個順序。在臨使用前，將剝離襯墊去除，并且通常在仍連接至載體時施加底部填充劑。在將底部填充劑施加到晶圓后，去除載體。
[0021]下面參照附圖作進一步描述本發(fā)明。圖1顯示將在一個表面上具有有源電路12和金屬凸塊13的陣列的硅晶圓11切割的現有技術方法。首先用底部填充劑材料14封裝有源電路和金屬凸塊。將背面研磨帶15層合到底部填充劑14以支撐晶圓并保護底部填充齊U，此后，利用研磨刀片16或本領域技術人員選擇的任何其他適當的方法減小晶圓的背側的厚度。
[0022]在背面研磨后，將切割膠帶18施加到晶圓的背側，以在切割期間及在切割之后支撐晶圓并使裸片保持在適當位置。從晶圓去除背面研磨膠帶15并使用切割刀片19切割切割溝(也稱為切割線)，穿過底部填充劑并切入有源電路周圍的間隔中的晶圓中，以將電路單體化成各個裸片。元件17表示切割線并最終表示在切割和單體化后單個半導體之間的間隔。在背面研磨期間薄化晶圓時，其變得非常易碎，并且在切割操作期間有源電路可能因切割刀片的機械應力而破壞。為了對此進行補償，減小切割速度。對有源電路的破壞和切害I]速度的減小降低了產量并增加了成本。
[0023]圖2中顯示了在底部填充劑封裝之后和研磨之前進行切割的本發(fā)明方法。提供具有有源電路12和金屬凸塊13的陣列的硅晶圓11 ;且有源電路和金屬凸塊由底部填充劑材料14封裝。晶圓安裝在切割膠帶18上，其中晶圓背側接觸切割膠帶。切割刀片19切割穿過底部填充劑并切入有源電路周圍的間隔中的晶圓中，產生切割線17。在單體化后，元件17表示單個半導體之間的間隔。將切割線切割入晶圓中至晶圓的最終厚度的所需深度或更深。將背面研磨膠帶15層合至晶圓頂部側上的底部填充劑，并由晶圓背側去除切割膠帶
18。然后減小晶圓的背側的厚度，例如通過研磨刀片19研磨或通過本領域技術人員選擇的任何其他適當的方法。減小厚度至少到切割線的深度，并且可以進一步減小厚度至所需的晶圓的最終厚度。通過從晶圓背側去除厚度至少到切割線的深度，將晶圓單體化成單個裸片。
【權利要求】
1.將半導體晶圓單體化成單個半導體裸片的方法，所述半導體晶圓的頂部表面具有金屬預連接凸塊，并具有設置在所述金屬預連接凸塊上及周圍的底部填充劑的涂層，所述方法包括: (A)提供半導體晶圓，該半導體晶圓的頂部表面具有金屬預連接凸塊的陣列和設置在所述金屬預連接凸塊上及周圍的底部填充劑的涂層； (B)穿過所述金屬預連接凸塊之間的所述底部填充劑切割并切入所述半導體晶圓的頂部表面中至最終所需晶圓厚度，產生切割線；以及 (C)從晶圓背側除去晶圓材料至少至所述切割線的深度，從而由所述晶圓單體化得到的裸片。
【文檔編號】H01L21/56GK103999203SQ201280038320
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年7月25日 優(yōu)先權日:2011年7月29日
【發(fā)明者】G·黃, Y·金, R·吉諾, Q·黃 申請人:漢高知識產權控股有限責任公司