提高晶圆切割性能的方法及晶圆结构

摘要

本发明提供一种提高晶圆切割性能的方法及晶圆结构，通过提供设置有若干半导体芯片的晶圆，所述相邻的半导体芯片具有切割道，所述切割道上有用于对准的金属结构、电性测试的金属焊盘、膜厚量测的金属焊盘中的至少一种；沿切割道方向去除所述金属结构或金属焊盘的部分金属或全部金属，形成间隙，以降低切割过程工艺难度，提高切割质量，改善半导体芯片的产品性能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高晶圆切割性能的方法及晶圆结构。

背景技术

如图1所示，在集成电路制造过程中，多个半导体芯片2集成于同一片晶圆1上，图2、图3为图1中区域P的局部放大图，其中示出相邻的两个半导体芯片21、22，以及位于半导体芯片21、22之间的切割道A-A，在晶圆切割工艺过程中，沿切割道A-A进行切割，形成单个的半导体芯片21、22。

根据图2所示现有技术的一种优选实施例，切割道A-A上有用于对准的金属结构23，照明激光经反射垂直入射晶圆上的金属结构23后发生衍射并返回，通过特殊构建的滤波器保留正负一级衍射光，该衍射光返回投影物镜后与掩膜标记发生干涉，光电探测器接收含有掩膜标记和晶圆上金属结构23的二维对准叠栅强度信息，最后通过光电探测器可以在掩膜光栅后接收到光强随晶圆位移的莫尔信号函数（正弦关系）。

根据图3所示现有技术的另一优选实施例，切割道A-A上有用于电性测试或膜厚量测的金属焊盘24，其中膜厚量测的现行方法主要是椭圆偏振测试，其基本原理是，一束激光经起偏器转变成线偏振光，再经1/4波片，由线偏振光变成椭圆偏振光，经待测的膜面反射，光的偏振状态（振幅和相位）将发生变化，对于一定的样品，总可以找到起偏方位角P，使反射光由椭圆偏振光变成线偏振光，于是转动检偏器，在其相应的方位角A下得到消光状态，通过A和P两个方位角换算出膜厚即可。

现有技术中用于对准的金属结构23、用于电性测试或膜厚量测的金属焊盘24均为整块的金属，由于晶圆1厚度大、金属结构23或金属焊盘24金属硬度高等原因，后续的切割过程工艺难度较大，切割质量难以保证，进而影响半导体芯片的产品性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高晶圆切割性能的方法及晶圆结构，降低切割过程工艺难度，提高切割质量，改善半导体芯片的产品性能。

基于以上考虑，本发明的一个方面提供一种提高晶圆切割性能的方法，包括：提供设置有若干半导体芯片的晶圆，所述相邻的半导体芯片具有切割道，所述切割道上有用于对准的金属结构、电性测试的金属焊盘、膜厚量测的金属焊盘中的至少一种；沿切割道方向去除所述金属结构或金属焊盘的部分金属或全部金属，形成间隙，以降低后续切割的难度。

优选的，沿间隙深度方向，金属被完全刻蚀。

优选的，沿间隙深度方向，金属被部分刻蚀。

优选的，预先设计间隙的位置、大小、形状，保证晶圆对准、电性测试或膜厚量测的有效性。

优选的，对于用于膜厚量测的金属焊盘，保证量测性能为置信度大于等于0.9。

优选的，提供光斑照射于所述晶圆，所述光斑分别对应于所述金属焊盘进行晶圆量测。

优选的，当所述间隙宽度与金属焊盘宽度的比值大于等于一阈值时，所述焊盘间隙可设置于所述金属焊盘的非中间区域。

优选的，所述间隙通过版图设计来实现，并且间隙的方向和所处的切割道的方向一致。

优选的，采用激光隐形切割工艺沿所述金属结构或金属焊盘的中间区域切割所述晶圆。

优选的，采用机械切割方式沿所述金属结构或金属焊盘的中间区域切割所述晶圆。

优选的，切开所述晶圆的全部或部分厚度，晶圆进行扩膜形成单个的半导体芯片。

本发明的另一方面提供一种提高晶圆切割性能的晶圆结构，包括：所述晶圆上设置有若干半导体芯片，所述相邻的半导体芯片具有切割道，所述切割道上有用于对准的金属结构、电性测试的金属焊盘、膜厚量测的金属焊盘中的至少一种；所述金属结构或金属焊盘上设置有沿切割道方向的间隙，以降低后续切割的难度。

优选的，所述间隙深度等于金属结构或金属焊盘的厚度。

优选的，所述间隙深度小于金属结构或金属焊盘的厚度。

优选的，所述间隙的位置、大小、形状保证晶圆对准、电性测试或膜厚量测的有效性。

优选的，对于用于膜厚量测的金属焊盘，保证量测性能为置信度大于等于0.9。

优选的，当所述间隙宽度与金属焊盘宽度的比值大于等于一阈值时，所述焊盘间隙可设置于所述金属焊盘的非中间区域。

优选的，所述间隙的方向和所处的切割道的方向一致。

本发明的提高晶圆切割性能的方法及晶圆结构，通过提供设置有若干半导体芯片的晶圆，所述相邻的半导体芯片具有切割道，所述切割道上有用于对准的金属结构、电性测试的金属焊盘、膜厚量测的金属焊盘中的至少一种；沿切割道方向去除所述金属结构或金属焊盘的部分金属或全部金属，形成间隙，以降低切割过程工艺难度，提高切割质量，改善半导体芯片的产品性能。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为半导体芯片集成于同一片晶圆的结构示意图；

图2为根据现有技术一种优选实施例的图1中区域P的局部放大图；

图3为根据现有技术另一优选实施例的图1中区域P的局部放大图；

图4为根据本发明一种优选实施例的图1中区域P的局部放大图；

图5为根据本发明一种优选实施例的图4中B-B线的局部剖视图；

图6为根据本发明另一优选实施例的图4中B-B线的局部剖视图；

图7为根据本发明另一优选实施例的图1中区域P的局部放大图；

图8为根据本发明另一优选实施例的图1中区域P的局部放大图；

图9为根据本发明另一优选实施例的图1中区域P的局部放大图；

图10为根据本发明又一优选实施例的图1中区域P的局部放大图。

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置（模块）或步骤。

具体实施方式

为解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种提高晶圆切割性能的方法及晶圆结构，通过提供设置有若干半导体芯片的晶圆，所述相邻的半导体芯片具有切割道，所述切割道上有用于对准的金属结构、电性测试的金属焊盘、膜厚量测的金属焊盘中的至少一种；沿切割道方向去除所述金属结构或金属焊盘的部分金属或全部金属，形成间隙，以降低切割过程工艺难度，提高切割质量，改善半导体芯片的产品性能。

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

下面结合具体实施例对本发明进行详细阐述。

本发明提供一种提高晶圆切割性能的方法，包括：提供设置有若干半导体芯片的晶圆，所述相邻的半导体芯片具有切割道，所述切割道上有用于对准的金属结构、电性测试的金属焊盘、膜厚量测的金属焊盘中的至少一种；沿切割道方向去除所述金属结构或金属焊盘的部分金属或全部金属，形成间隙，以降低后续切割的难度。

如图4所示，在此以相邻的半导体芯片121、122具有切割道A-A，所述切割道A-A上有用于电性测试或膜厚量测的金属焊盘124作为示例，沿切割道A-A方向去除所述金属焊盘124的部分金属或全部金属，形成间隙125，从而降低后续切割的难度，提高切割质量，改善半导体芯片的产品性能。

图5为根据本发明一种优选实施例的图4中B-B线的局部剖视图，其中，沿间隙125深度方向，金属被完全刻蚀，即间隙深度Ds等于金属焊盘124的厚度Dp；图6为根据本发明另一优选实施例的图4中B-B线的局部剖视图，其中，沿间隙125深度方向，金属被部分刻蚀，即间隙深度Ds小于金属焊盘124的厚度Dp。

此外，在图4所示的优选实施例中，沿切割道A-A方向去除所述金属焊盘124的全部金属，也即是说，所述间隙125贯穿整个金属焊盘124；在如图7所示的另一优选实施例中，沿切割道A-A方向去除所述金属焊盘124的部分金属，并且，所述金属焊盘124中去除金属的部分区域是连续的；在如图8所示的又一优选实施例中，沿切割道A-A方向去除所述金属焊盘124的部分金属，并且，所述金属焊盘124中去除金属的部分区域是非连续的。

本领域技术人员可以理解，上述可选实施例均可以有效降低后续切割的难度，因此可以通过预先设计间隙125的位置、大小、形状，保证电性测试或膜厚量测的有效性。其中，对于用于膜厚量测的金属焊盘124，提供光斑照射于所述晶圆，所述光斑分别对应于所述金属焊盘124进行晶圆量测，可以通过设计间隙125的位置、大小、形状，保证量测性能为置信度大于等于0.9。

如图9所示，当所述间隙宽度Ws与金属焊盘宽度Wp的比值大于等于一阈值时，间隙125对于膜厚量测的影响可能趋于显著，此时可将所述焊盘间隙125设置于所述金属焊盘124的非中间区域，以便尽量降低光斑照射在间隙125上对于膜厚量测性能的影响。

图10示出切割道A-A上有用于对准的金属结构123的一个优选实施例，其中沿切割道A-A方向去除所述金属结构123的部分金属或全部金属，形成间隙125，从而降低后续切割的难度。本领域技术人员可以理解，同样可以通过预先设计间隙125的位置、大小、形状，保证晶圆对准的有效性，具体方式与上述金属焊盘124中的间隙设置类似，在此不再赘述。

采用本发明的提高晶圆切割性能的方法，在晶圆切割工艺过程中，对于间隙125设置于金属结构123或金属焊盘124的中间区域或非中间区域的情况，均可以采用激光隐形切割工艺沿所述金属结构123或金属焊盘124的中间区域切割所述晶圆，也可以采用机械切割方式沿所述金属结构123或金属焊盘124的中间区域切割所述晶圆。优选的，切开所述晶圆的全部或部分厚度，晶圆进行扩膜形成单个的半导体芯片。

本发明的另一方面提供一种提高晶圆切割性能的晶圆结构，包括：所述晶圆上设置有若干半导体芯片121、122，所述相邻的半导体芯片121、122具有切割道A-A，所述切割道A-A上有用于对准的金属结构123、电性测试的金属焊盘124、膜厚量测的金属焊盘124中的至少一种；所述金属结构123或金属焊盘124上设置有沿切割道A-A方向的间隙125，以降低后续切割的难度，提高切割质量，改善半导体芯片的产品性能。

根据本发明一种优选实施例，所述间隙深度Ds等于金属结构123或金属焊盘124的厚度Dp。根据本发明另一优选实施例，所述间隙深度Ds小于金属结构123或金属焊盘124的厚度Dp。

优选的，所述间隙125的方向和所处的切割道A-A的方向一致，并且所述间隙125的位置、大小、形状保证晶圆对准、电性测试或膜厚量测的有效性。

优选的，对于用于膜厚量测的金属焊盘124，保证量测性能为置信度大于等于0.9。其中，当所述间隙宽度Ws与金属焊盘宽度Wp的比值大于等于一阈值时，所述焊盘间隙125可设置于所述金属焊盘124的非中间区域。

综上所述，本发明的提高晶圆切割性能的方法及晶圆结构，通过提供设置有若干半导体芯片的晶圆，所述相邻的半导体芯片具有切割道，所述切割道上有用于对准的金属结构、电性测试的金属焊盘、膜厚量测的金属焊盘中的至少一种；沿切割道方向去除所述金属结构或金属焊盘的部分金属或全部金属，形成间隙，以降低切割过程工艺难度，提高切割质量，改善半导体芯片的产品性能。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。