密封側(cè)壁的器件晶粒及其制造方法
【專利摘要】一種用于制造密封側(cè)壁的器件晶粒的方法，可包括用密封劑填充深槽式器件晶圓的溝槽，得到密封的溝槽式器件晶圓。所述方法可更包括在器件晶圓中形成溝槽，得到所述深槽式器件晶圓。所述形成溝槽的步驟可包括形成至少部分地穿過所述器件晶圓的每層的溝槽。所述方法可更包括掩膜所述深槽式器件晶圓的每個器件。一種密封側(cè)壁的器件晶粒，可包括器件基板層的至少一層，包括前述至少一層中每層的各自的表面的側(cè)壁，覆蓋所述側(cè)壁的側(cè)壁密封劑，和形成在所述器件基板層上的器件。側(cè)壁密封劑可任選地不覆蓋所述器件的上表面。所述器件的上表面可直接鄰接其上方的環(huán)境介質(zhì)。
【專利說明】
密封側(cè)壁的器件晶粒及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種密封側(cè)壁的器件晶粒及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通過晶圓級制程，互補式金氧半導(dǎo)體(CMOS)影像傳感器的大量制造對于將相機(jī)并入大量消費品如移動設(shè)備和汽車做出了貢獻(xiàn)。每一個這樣的相機(jī)包括具有像素陣列的CMOS影像傳感器，其中每個像素的上表面通常是微透鏡或用于聚焦光線或過濾入射于其上的光線的光譜濾光片。在晶圓級制程中，數(shù)千個CMOS影像傳感器被形成在可以任選地結(jié)合到承載晶圓的器件晶圓上，然后以晶圓鋸分割成單獨的晶粒。所述晶圓鋸可以沿著預(yù)先形成的溝槽分開各個晶粒。這種晶圓切割方式在本領(lǐng)域中是已知的，并且由E.1annone在實驗室芯片:原理，設(shè)計和技術(shù)(Labs on Chip:Principles ,Design and Technology，CRC出版社，2014)—書中解釋。溝槽形成與晶粒切割制程兩者皆會產(chǎn)生附著到一個或多個像素上表面的碎肩。這些污染物使相關(guān)的像素變得無法運作，并且對減少產(chǎn)品產(chǎn)量有顯著貢獻(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本文所揭露的系統(tǒng)和方法可防止在晶粒切割器件晶圓和載體晶圓中的至少一個時產(chǎn)生的碎肩污染影像傳感器。
[0004]本發(fā)明提供一種用于制造密封側(cè)壁的器件晶粒的方法。所述方法可包括用密封劑填充深槽式器件晶圓的溝槽，以獲得密封的溝槽式器件晶圓。所述方法還可包括在器件晶圓中形成溝槽，以獲得所述深槽式器件晶圓。所述形成溝槽的步驟可包括形成溝槽，其至少部分地穿過所述器件晶圓的每層。所述方法可進(jìn)一步包括掩膜(masking)所述深槽式器件晶圓的每個器件。
[0005]本發(fā)明提供一種密封側(cè)壁的器件晶粒。所述密封側(cè)壁的器件晶?？砂ㄖ辽僖粚?，其包括:器件基板層;側(cè)壁，其包括所述至少一層中每層的各自的表面;側(cè)壁密封劑，其覆蓋所述側(cè)壁;和器件，其形成在所述器件基板層上。側(cè)壁密封劑可任選地不覆蓋所述器件的上表面。所述器件的上表面直接鄰接其上方的環(huán)境介質(zhì)。所述是由(a)阻焊材料和(b)聚酰亞胺材料中的至少一種形成。
【附圖說明】
[0006]圖1為在實施例中的示例性的密封側(cè)壁的器件晶粒的剖視圖。
[0007]圖2繪示了在實施例中，用于制造圖1的密封側(cè)壁的器件晶粒的示例性方法的流程圖。
[0008]圖3為在實施例中的器件晶圓的透視圖，其具有多個可以被單片化成密封側(cè)壁的器件晶粒的CMOS器件。
[0009]圖4為在實施例中的溝槽式器件晶圓的剖視圖。
[0010]圖5為在實施例中的溝槽式器件晶圓的剖視圖，其溝槽根據(jù)圖2的方法填充有密封劑。
【具體實施方式】
[0011]圖1為一個示例性的密封側(cè)壁的器件晶粒100的剖視圖。密封側(cè)壁的器件晶粒100可以包括在金屬間介電(inter-metal dielectric，IMD)層112的一層或多層內(nèi)形成的CMOS器件120、低k介電層114、層間介電(inter-layer dielectric，ILD)層116和器件基板層118。頂D層112和ILD層116 二者皆可為氧化物。器件基板層118則是由例如硅所形成。密封側(cè)壁的器件晶粒100還可以包括金屬層122和垂直互連124。密封側(cè)壁的器件晶粒100可包括在承載層110和器件基板層118之間的附加層，而不脫離本發(fā)明的范圍。此外及可選地，密封側(cè)壁的器件晶粒100可缺少層112、114和116中的至少一個。密封側(cè)壁的器件晶粒100還可以包括承載層110。
[0012]為了能清楚地說明，圖1僅繪示CMOS器件120在器件基板層118上方或接近其上表面的一部分。CMOS器件120可以電連接到垂直互連124。
[0013]圖1描繪了作為影像傳感器的CMOS器件120XM0S器件120可以是不同類型可由CMOS過程制造的器件，例如包括微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的器件，而不脫離本發(fā)明的范圍。在實施例中，密封側(cè)壁的器件晶粒100具有小于400微米的厚度133。
[0014]CMOS器件120具有器件上表面121，其可直接暴露于環(huán)境介質(zhì)190中，使得器件上表面121不被側(cè)壁密封劑132所覆蓋，并直接鄰接環(huán)境介質(zhì)190。環(huán)境介質(zhì)190是例如空氣、真空或電介質(zhì)?？蛇x地，保護(hù)膜可介于器件上表面121和環(huán)境介質(zhì)190之間，其中保護(hù)膜和側(cè)壁密封劑132 二者皆不會通過例如阻斷入射于其上的光干擾CMOS器件120的操作。器件上表面121可對應(yīng)于CMOS影像傳感器的微透鏡陣列的表面、CMOS影像傳感器的濾色片陣列的表面和半導(dǎo)體空乏區(qū)中的至少一個。
[0015]密封側(cè)壁的器件晶粒100具有被側(cè)壁密封劑132密封的側(cè)壁130。側(cè)壁130包括層110、112、114、116和118的表面。為了清楚地說明，側(cè)壁130由在圖1中的虛線框包圍。側(cè)壁密封劑132可以覆蓋層112、114、116、118中至少一個的表面，但不覆蓋承載層110的表面，而不脫離本發(fā)明的范圍。
[0016]側(cè)壁密封劑132可捕集(trap)粘附到側(cè)壁130的碎肩113。碎肩113可由密封側(cè)壁的器件晶粒100的組分材料形成，其包括承載層I1aMD層112、低k介電層114、ILD層116和器件基板層118。碎肩113在密封側(cè)壁的器件晶粒100的晶圓級制造過程中的開槽步驟和切割步驟的一個或兩個中形成。側(cè)壁密封劑132還可以防止?jié)駳獾竭_(dá)CMOS器件120的和層112、114、116和118。
[0017]構(gòu)成側(cè)壁密封劑132的材料可包括聚合物、聚酰亞胺和阻焊材料。阻焊材料可滿足Ameed等人在美國專利US4120843中提供的描述。即，所述材料可以包括熱塑性塑料、聚砜的熱穩(wěn)定可剝離的基體、用于聚砜的溶劑和精細(xì)分裂的二氧化硅粒子的填料。所述溶劑可包括鄰二氯苯、一氯苯、二氯甲烷和三氯乙烯中的至少一個。所述填料在浸焊操作過程中填料具有保持熔融的聚砜在適當(dāng)位置的功能。
[0018]圖2繪示了用于制造密封側(cè)壁的器件晶粒100的示例性方法200的流程圖。圖3為器件晶圓300的透視圖，其具有多個在器件晶圓300的一個或多個層112、114、116和118中形成的CMOS器件120。器件晶圓300可使用方法200沿切割線390被單片化成多個密封側(cè)壁的器件晶粒100。器件晶圓300也可具有在與CMOS器件120相反的一側(cè)黏合至器件晶圓300的承載晶圓310，其承載層110為一部分。為了說明的清楚起見，不是所有的CMOS器件120都被標(biāo)于圖
3。圖4和5顯示在承載晶圓上的CMOS器件120的剖視圖，對應(yīng)于方法200的步驟。圖2-5最好與下面的描述一起觀察。
[0019]步驟201是可選的。當(dāng)被包括時，在步驟201中，方法200形成具有多個器件的器件晶圓。在步驟201的示例中，方法200形成器件晶圓300 ο在器件晶圓300上的每個CMOS器件120可以是CMOS影像傳感器，其可包括濾色片陣列，在其上具有微透鏡陣列。
[0020]步驟202是可選的。當(dāng)被包括時，在步驟202中，方法200在器件晶圓中形成溝槽，而得到溝槽式器件晶圓。在方法200的示例中，器件晶圓300沿著切割線390以激光開槽，而產(chǎn)生溝槽式器件晶圓400?？蛇x地，溝槽式器件晶圓可以通過晶粒切割代替激光開槽，或通過晶粒切割和激光開槽的組合來形成溝槽式器件晶圓。圖4為溝槽式器件晶圓400的剖視圖。溝槽402在成對的頂D層112、低k介電層114、ILD層116和器件基板層118之間，上述各層的表面是側(cè)壁130的一部分，如圖1所示。步驟202會產(chǎn)生碎肩413，其類似于碎肩113。
[0021]顯示于圖4的溝槽402具有隨空間變化的深度，其具有中心在溝槽內(nèi)的單一局部最大深度，如在承載晶圓410的表面上的溝槽底部406所表示。承載晶圓410是通過步驟202中移除部份的承載晶圓310。在不脫離本發(fā)明的范圍下，溝槽402可具有隨空間變化的深度，其具有多于一個的局部最大深度，例如，如迪思科(Disco)公司在美國專利申請?zhí)?1/036334中所描述的從多個激光溝槽產(chǎn)生。
[0022]在上述示例中，步驟202形成具有溝槽底部406的溝槽402，它是承載晶圓410的表面的一部分。即，步驟202可以形成深槽，在此是指部分或完全穿透器件晶圓300的每層的溝槽(承載晶圓310是器件晶圓300的層)?？蛇x地，步驟202可形成部分或完全穿透器件晶圓300的至少一層但不是所有層的溝槽，而不脫離本發(fā)明的范圍。例如，步驟202可以形成沒有延伸到承載晶圓310的溝槽，因此具有一個或多個層112、114、116和118的表面的一部分的溝槽底部。
[0023]步驟204是可選的。當(dāng)被包括時，在步驟204中，方法200掩膜溝槽式器件晶圓的每個器件。在步驟204的示例中，開孔掩模420對準(zhǔn)并放置在溝槽式器件晶圓400之上，使得溝槽式器件晶圓400的每個CMOS器件120完全位于開孔掩模420的無孔區(qū)域下方，如圖4所示。當(dāng)溝槽402至少部分地穿過器件晶圓400的每層時，溝槽式器件晶圓400為深槽式器件晶圓的一個示例。開孔掩模420具有位于溝槽402之上的孔421(由圖4中的虛線框顯示)。開孔掩模420是例如在焊錫膏模版印刷中使用的模版。
[0024]在步驟206中，方法200以密封劑填充溝槽式器件晶圓的溝槽，得到密封的溝槽式器件晶圓。在步驟206的示例中，溝槽402以密封劑532填充，如圖5所示。步驟206產(chǎn)生密封的溝槽式器件晶圓500，其為溝槽填充有密封劑532的溝槽式器件晶圓400。
[0025]在步驟206中，密封劑532可以模版印刷或絲網(wǎng)印刷到器件晶圓300上，其中，開孔掩模420是允許密封劑532填充溝槽402并同時防止密封劑532覆蓋CMOS器件120的模板或絲網(wǎng)。密封劑532覆蓋CMOS器件120可能使它們無法運作，例如，當(dāng)CMOS器件120為影像傳感器或包括MEMS的器件時。步驟206可通過其它方法填充溝槽式器件晶圓的溝槽，例如那些用于在印刷電路板上產(chǎn)生阻焊圖案的方法，而不脫離本公布的范圍。
[0026]步驟208是可選的。當(dāng)被包括時，在步驟208中，方法200單片化密封的溝槽式器件晶圓。在步驟208的示例中，密封的溝槽式器件晶圓500是以具有比溝槽402的溝槽寬度窄的切口寬度504的切割刀進(jìn)行刀片切割。例如，溝槽寬度404和切口寬度504可以分別等于70微米和50微米。在方法200的實施例中，其中步驟202包括激光開槽所述器件晶圓，步驟204和208可以類似于前述美國專利申請?zhí)?1/036334中的半導(dǎo)體晶圓的加工方法。在步驟208的一個不同的示例中，密封的溝槽式器件晶圓500可以由刀片切割以外的方法進(jìn)行單片化，例如激光切割和隱形切割。
[0027]步驟208產(chǎn)生多個密封側(cè)壁的器件晶粒100。當(dāng)圖1的側(cè)壁密封劑132是密封劑532在單片化步驟208中非移除的部分時，密封劑532可以由與側(cè)壁密封劑132相同的材料來形成。
[0028]特征的組合
[0029]上述特征以及下文的權(quán)利要求可以各種方式組合而不脫離本發(fā)明的范圍。下面的實施例說明了一些可能的、非限制性的組合:
[0030](Al)—種用于制造密封側(cè)壁的器件晶粒的方法，可包括用密封劑填充深槽式器件晶圓的溝槽，以獲得密封的溝槽式器件晶圓。
[0031](A2)如(Al)所示的方法，可進(jìn)一步包括在器件晶圓中形成溝槽，以獲得所述深槽式器件晶圓。
[0032](A3)如在(A2)所示的方法中，其中所述形成溝槽的步驟可包括形成溝槽，其至少部分地穿過所述器件晶圓的每層。
[0033](A4)如(Al)到(A3)所示的任一方法，在所述填充的步驟之前，可進(jìn)一步包括掩膜所述深槽式器件晶圓的每個器件。
[0034](A5)如在(A4)所示的任一方法中，其中所述掩膜的步驟可包括在所述深槽式器件晶圓上方對準(zhǔn)開孔掩模，使得所述深槽式器件晶圓的每個器件完全位于所述開孔掩模的無孔區(qū)域下方。
[0035](A6)如在(A5)所示的任一方法中，其中所述填充的步驟可包括以模版在所述深槽式器件晶圓上方對準(zhǔn)來模版印刷所述密封劑，使得所述深槽式器件晶圓的每個器件完全位于所述模版的無孔區(qū)域下方。
[0036](A7)如(Al)到(A6)所示的任一方法，可進(jìn)一步包括沿著填充有密封劑的溝槽單片化所述密封的溝槽式器件晶圓。
[0037](AS)如(Al)到(A7)所示的任一方法，在所述填充的步驟之前，可進(jìn)一步包括形成具有多個器件的器件晶圓。
[0038](BI)—種密封側(cè)壁的器件晶粒，可包括至少一層，其包括器件基板層，側(cè)壁，其包括所述至少一層中每層的各自的表面，側(cè)壁密封劑，其覆蓋所述側(cè)壁，和器件，其形成在所述器件基板層上。
[0039](B2)如在(BI)所示的器件晶粒中，其中所述側(cè)壁密封劑可由(a)阻焊材料和(b)聚酰亞胺材料中的至少一種形成。
[0040](B3)如(BI)和(B2)所示的器件晶粒的一個或兩個，可進(jìn)一步包括承載層。
[0041](B4)如在(BI)到(B3)所示的任一器件晶粒中，其中所述側(cè)壁密封劑可不覆蓋所述器件的上表面。
[0042](B5)如在(BI)到(B4)所示的任一器件晶粒中，其中所述器件的上表面可直接鄰接其上方的環(huán)境介質(zhì)。
[0043](B6)如在(BI)到(B5)所示的任一器件晶粒中，其中所述器件可以是影像傳感器。
[0044](B7)如在(B6)所示的任一器件晶粒中，其中所述側(cè)壁密封劑可任選地不覆蓋所述影像傳感器的上表面。
[0045](B8)如在(B6)和(B7)所示的器件晶粒的一個或兩個中，其中所述上表面可包括微透鏡陣列、濾色片陣列和半導(dǎo)體空乏區(qū)中的至少一個。
[0046](B9)如在(B6)到(B8)所示的任一器件晶粒中，其中所述影像傳感器的上表面可直接鄰所述述影像傳感器上方的環(huán)境介質(zhì)。
[0047]在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以在上述的系統(tǒng)和方法中作出改變。因此應(yīng)當(dāng)注意的是，包含在上述說明并繪示在附圖中的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)被解釋為說明性的而非限制性的。以下權(quán)利要求旨在覆蓋本文中所描述的一般的和具體的特征，而本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的范圍的所有陳述，因為語言的關(guān)系，亦可以說是落入上述范圍之中。
【主權(quán)項】
1.一種用于制造密封側(cè)壁的器件晶粒的方法，包括:用密封劑填充深槽式器件晶圓的溝槽，以獲得密封的溝槽式器件晶圓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在器件晶圓中形成溝槽，以獲得所述深槽式器件晶圓。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述形成溝槽的步驟包括形成至少部分地穿過所述器件晶圓的每層的溝槽。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在所述填充的步驟之前進(jìn)一步包括掩膜所述深槽式器件晶圓的每個器件。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述掩膜的步驟包括在所述深槽式器件晶圓上方對準(zhǔn)開孔掩模，使得所述深槽式器件晶圓的每個器件完全位于所述開孔掩模的無孔區(qū)域下方。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述填充的步驟包括以在所述深槽式器件晶圓上方對準(zhǔn)的模版來模版印刷所述密封劑，使得所述深槽式器件晶圓的每個器件完全位于所述模版的無孔區(qū)域下方。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括沿著填充有密封劑的溝槽單片化所述密封的溝槽式器件晶圓。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在所述填充的步驟之前，進(jìn)一步包括形成具有多個器件的器件晶圓。9.一種密封側(cè)壁的器件晶粒，包括: 至少一層，所述至少一層包括器件基板層； 側(cè)壁，所述側(cè)壁包括所述至少一層中每層的各自的表面； 側(cè)壁密封劑，所述側(cè)壁密封劑覆蓋所述側(cè)壁;和 器件，所述器件形成在所述器件基板層上。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件晶粒，其中所述側(cè)壁密封劑是由(a)阻焊材料和(b)聚酰亞胺材料中的至少一種形成。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件晶粒，進(jìn)一步包括承載層。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件晶粒，其中所述側(cè)壁密封劑不覆蓋所述器件的上表面。13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件晶粒，其中所述器件的上表面直接鄰接其上方的環(huán)境介質(zhì)。14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件晶粒，其中所述器件是影像傳感器。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的器件晶粒，其中所述側(cè)壁密封劑不覆蓋所述影像傳感器的上表面。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的器件晶粒，其中所述上表面包括微透鏡陣列、濾色片陣列和半導(dǎo)體空乏區(qū)中的至少一個的表面。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的器件晶粒，其中所述影像傳感器的上表面直接鄰所述影像傳感器上方的環(huán)境介質(zhì)。
【文檔編號】H01L27/146GK106098712SQ201610268919
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月27日 公開號201610268919.8, CN 106098712 A, CN 106098712A, CN 201610268919, CN-A-106098712, CN106098712 A, CN106098712A, CN201610268919, CN201610268919.8
【發(fā)明人】錢胤, 張明, 戴幸志
【申請人】豪威科技股份有限公司