半导体元件的划片方法及划片装置

摘要

一种半导体元件的划片方法及划片装置，其中的划片方式是对晶圆的第一面和第二面分别采用第一切割工艺和第二切割工艺，相当于第一切割工艺和第二切割工艺都是对晶圆进行半透切割，共同配合，使得第一切割工艺和第二切割工艺从两面所产生的切痕在晶圆划片道的内部产生交汇，避免晶圆划片中玻璃钝化层上的崩边问题。即使工艺中因为现实的切割误差导致产生一些崩碎，崩碎也不会产生在玻璃钝化层上，不会影响表面的玻璃钝化层，保障了芯片电学性能的稳定。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，具体涉及一种半导体元件的划片方法及划片装置。

背景技术

由于GPP玻璃钝化半导体器件在其承受外界应力、外界冷热冲击力、耐高温性、综合性能优良、适合批量生产等方面有这显著特性而备受青睐，目前已广泛应用于家用电器、电子仪表、精密设备、轨道交通、数据传输和通讯系统等领域，是高新技术产品方向发展的产业之一，有着极为广阔的应用前景和市场前景。

双面槽GPP玻璃钝化半导体产品的两面都有玻璃钝化层，由于玻璃钝化层的材质较半导体硅材料更硬更脆，目前双面槽GPP玻璃钝化产品采用机械切割方式，对晶圆进行带蓝膜切割或带蓝膜裂片，但是，无论是一刀切透还是半透裂片，都会对芯片造成不同程度的损伤，不仅使得所切割得到的产品的外观质量差，还会影响到产品的性能。

因此，非常需要一种有效的划片方式，能够有效减少产品内崩边的问题，使所得到的半导体元件能够满足市场的品质要求，提升半导体器件的性能。

发明内容

本发明提供一种半导体元件的划片方法及划片装置，主要解决的技术问题是如何有效减少产品内崩边的问题，使所得到的半导体元件的外观和质量上都有所提高。

根据第一方面，一种实施例中提供一种半导体元件的划片方法，包括：

对准晶圆第一面上的划片道，进行第一切割工艺，所述第一切割工艺的切割深度为第一预设深度，所述第一切割工艺为紫外激光切割工艺或机械切割工艺；

对准晶圆第二面上的划片道，进行第二切割工艺，所述第二切割工艺的切割深度为第二预设深度，所述第二切割工艺为机械切割工艺；

所述第一预设深度与第二预设深度之和大于所述晶圆的厚度。

可选的，调整所述第一切割工艺的切割宽度小于所述第二切割工艺的切割宽度。

可选的，当所述第一切割工艺为紫外激光切割工艺时，所述紫外激光切割工艺中的紫外激光波长为355nm。

可选的，当所述第一切割工艺为紫外激光切割工艺时，所述第一预设深度小于或等于所述晶圆厚度的一半。

可选的，所述机械切割工艺包括使用金刚石砂轮刀片切割对准晶圆第二面上的划片道进行切割。

根据第二方面，一种实施例中提供一种半导体元件的划片装置，包括：

晶圆放置台；

第一切割机构，用于对准晶圆第一面上的划片道，进行第一切割工艺，所述第一切割工艺的切割深度为第一预设深度，所述第一切割机构为紫外激光切割机构或机械切割机构；

第二切割机构，用于对准晶圆第二面上的划片道，进行第二切割工艺，所述第二切割工艺的切割深度为第二预设深度，所述第二切割工艺为机械切割机构；

所述第二切割机构配合所述第一切割机构对晶圆进行切割，所述第一预设深度与第二预设深度之和大于所述晶圆的厚度。

可选的，所述第一切割机构对晶圆第一面上进行切割的切割宽度为第一宽度，所述第二切割机构对晶圆第二面上进行切割的切割宽度为第二宽度，所述第一宽度小于第二宽度。

可选的，当所述第一切割机构为紫外激光切割机构时，所述紫外激光切割机构中的紫外激光的波长为355nm。

可选的，当所述第一切割机构为紫外激光切割机构时，对晶圆第一面进行切割的所述第一预设深度小于或等于所述晶圆厚度的一半。

可选的，所述第二切割机构包括金刚石砂轮刀片。

依据上述实施例的半导体元件的划片方法及划片装置，划片方法中对晶圆的第一面和第二面分别采用第一切割工艺和第二切割工艺，相当于第一切割工艺和第二切割工艺都是对晶圆进行半透切割，共同配合，使得第一切割工艺和第二切割工艺从两面所产生的切痕在晶圆划片道的内部产生交汇，避免晶圆划片中玻璃钝化层上的崩边问题。即使工艺中因为现实的切割误差导致产生一些崩碎，崩碎也不会产生在玻璃钝化层上，不会影响表面的玻璃钝化层，保障了芯片电学性能的稳定。

附图说明

图1为本发明一实施例中提供的划片方法流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

由背景技术可知，目前，在双面槽GPP玻璃钝化半导体器件在划片工艺中，存在崩边的问题，使得所制造得到的半导体器件的外观和性能没有保障。

经分析，双面槽GPP玻璃钝化半导体器件在划片过程中，使用机械切割的方式进行砂轮切割，目前有两种方式，一种是一刀切透，即从晶圆的一面切透至另一面，首先，这种方式在切割过程中为保证切割厚度和准确度，必须要忍耐切割速度低的问题，其次，当砂轮切至第二面时，砂轮的硬度和第二面上的玻璃钝化层强行碰撞，必然会形成崩裂，使得芯片的玻璃钝化层崩边，可能会影响到芯片的性能；另一种是切一半的深度，然后裂片(将整个晶圆压碎成一个个小颗粒)，这种方式在掰裂过程中必然会产生崩裂，但是由于直接压碎进行裂片的效率会提高许多，并且也也能减少砂轮切割时的磨损，降低成本，是目前划片中主要使用的方式。对于芯片这种细小高精度的器件，在制造过程中，不仅要考虑整体工艺的时间成本和经济成本还要考虑芯片的性能。可知，目前有一种较为高效的切割方式，即紫外切割的方式，但是，目前紫外切割的方式并不能运用在双面槽GPP玻璃钝化半导体的切割中，是因为，紫外切割虽然高效，是因为所发射的激光能量大速度快，能够快速穿透，但是，激光本身是离散的，是一束一束的打在晶圆的划片道上的，因此，在对晶圆进行划片切割时，被激光光束照射在材料表面产生高温汽化，形成一个个连续紧密的切割点(盲孔)，这些切割点连在一起才会形成划痕或有切割的效果，但是，激光在形成每个切割点的时候，玻璃钝化层或半导体硅层材料在高能量的激励下，会快速凝华产生熔融物堵在切割轨迹上，所以，实际操作过程中，激光切割无法达到切割的效果，只会在划片道上形成类似锯齿状的豁口，还需进一步的对其进行裂片操作，才可以使得划片完成，所以，激光切割还是无法避免裂片，也会产生微裂痕和崩边。

在本发明实施例中，对晶圆的第一面和第二面分别采用第一切割工艺和第二切割工艺，相当于第一切割工艺和第二切割工艺都是半透，共同配合作用，实现了正反切的交替划片方式，使得第一切割工艺和第二切割工艺从两面所产生的切痕在晶圆划片道的内部产生交汇，即使工艺中因为现实的切割误差导致产生一些崩碎，崩碎也不会产生在玻璃钝化层上，不会影响表面的玻璃钝化层，保障了芯片电学性能的稳定。

参考图1，本实施例中提供一种半导体元件的划片方法，包括：

步骤1，对准晶圆第一面上的划片道，进行第一切割工艺，所述第一切割工艺的切割深度为第一预设深度，所述第一切割工艺为紫外激光切割工艺或机械切割工艺。

本实施例中的晶圆可以为玻璃钝化二极管晶圆(GPP)，晶圆具有第一面和与第一面相对的第二面，第一面和第二面上都具有划片道，第一面上的划片道和第二面上的划片道是完全对应的。对晶圆进行第一切割工艺的划片前，需要将晶圆第一面上的划片道与第一切割工艺的切割刀对准，以保障能够严格按照划片道进行切割，不会损伤芯片。

本实施例中，利用第一切割工艺对晶圆的第一面进行切割时的切割的第一预设深度可以为整个晶圆厚度的一半，也可以小于晶圆厚度的一半。

本实施例中，第一切割工艺为紫外激光切割工艺，且所述紫外激光切割工艺中的紫外激光波长为355nm。利用紫外激光切割工艺中355nm的紫外激光的高密度高能量激光束照射在划片道上，破坏材料的分子键，形成切割。利用紫外激光切割工艺进行切割时，速度快，并且不会在切割表面产生物理撞击，从而不会有额外的损伤，也不会因为在物理碰撞的作用下导致切割轨迹有所偏移，保障走线精准，切割的精细度更高。并且，本实施例中使用激光切割工艺切割的深度只有晶圆厚度的一半，或者少于一半，能够有效减少激光光束对切割面切割时因高能气化所产生的熔融物，减少在切割轨迹上有熔融物堆积的情况的发生。

在一些实施例中，所述第一切割工艺为机械切割工艺，使用机械切割工艺在第一面上的划片道进行切割，控制机械切割工艺的切割厚度为第一预设深度。所述机械切割工艺包括使用金刚石砂轮刀片进行切割，具体可以是通过空气静压主轴带动金刚石砂轮刀片高速旋转，对第一面上的划片道进行切割或开槽。

步骤2，对准晶圆第二面上的划片道，进行第二切割工艺，所述第二切割工艺的切割深度为第二预设深度，所述第二切割工艺为机械切割工艺。

本实施例中，完成对晶圆的第一面的切割后，将晶圆进行翻面，使得能够对晶圆的第二面进行切割。通过在第二面的划片道上产生切痕，使得与从第一面进行的切割的切痕在晶圆划片道内部交汇，完成晶圆的划片。

本实施例中，所述第二切割工艺为机械切割工艺，所述机械切割工艺包括使用金刚石砂轮刀片对准晶圆第二面上的划片道进行切割，具体可以是通过空气静压主轴带动金刚石砂轮刀片高速旋转，对晶圆第二面上的划片道进行切割或开槽。

需要说明的是，当所述第一切割工艺为紫外激光切割工艺时，所述第一预设深度小于晶圆厚度的一半，控制所述第二切割工艺，使得第二预设深度大于晶圆厚度的一半使得切割效率最高，切割所产生崩碎的可能性或产生崩碎的程度最小，切割的效果达到最好。当所述第一切割工艺为机械切割工艺时，控制第一预设深度为晶圆厚度的一半，控制所述第二切割工艺，使得第二预设深度大于晶圆厚度的一半使得切割效率最高，切割所产生崩碎的可能性或产生崩碎的程度最小，切割的效果达到最好。

本实施例中，控制第一切割工艺对第一面进行切割的划痕宽度小于第二切割工艺对第二面进行切割的划痕宽度，这样是为了消化切割过程中，由于实际操作中，切割在走线上的偏转误差，从而避免了在两面上的划痕的错位而产生台阶的情况发生。

需要说明的是，本实施例中，强调第二切割工艺必须为机械切割工艺，这样，和激光切割工艺配合使用时，消除了激光骑个工艺中熔融物的影响，能够将有熔融物的地方切开，最大限度的结合了激光切割工艺快速切割优势，降低了无法形成连续划到的劣势。

上述半导体元件的划片方法中通过第一切割工艺和第二切割工艺正反面结合的方式以及第一预设深度和第二预设深度的控制，较好的提高了划片效率，大大减小了划片中崩边的危害，并且，通过对于在第一面上划痕宽度和第二面上划痕宽度的控制上，克服了第一切割工艺和第二切割工艺应用结合的难题，消除了在两面划痕的错位而产生的的台阶问题。

本实施例中，还提供一种半导体元件的划片装置，包括：晶圆放置台、第一切割机构以及第二切割机构。

所述晶圆放置台上用来放置待划片的晶圆，在本实施例中，所述晶圆放置台能够对晶圆进行翻面和对准。

所述第一切割机构能够对准晶圆第一面上的划片道，进行第一切割工艺，所述第一切割工艺的切割深度为第一预设深度，所述第一切割机构为紫外激光切割机构或机械切割机构。

本实施例中，利用第一切割工艺对晶圆的第一面进行切割时的切割的第一预设深度可以为整个晶圆厚度的一半，也可以小于晶圆厚度的一半。

本实施例中，第一切割工艺为紫外激光切割工艺，且所述紫外激光切割工艺中的紫外激光波长为355nm。利用紫外激光切割工艺中355nm的紫外激光的高密度高能量激光束照射在划片道上，破坏材料的分子键，形成切割。利用紫外激光切割工艺进行切割时，速度快，并且不会在切割表面产生物理撞击，从而不会有额外的损伤，也不会因为在物理碰撞的作用下导致切割轨迹有所偏移，保障走线精准，切割的精细度更高。并且，本实施例中使用激光切割工艺切割的深度只有晶圆厚度的一半，或者少于一半，能够有效减少激光光束对切割面切割时因高能气化所产生的熔融物，减少在切割轨迹上有熔融物堆积的情况的发生。

在一些实施例中，所述第一切割工艺为机械切割工艺，使用机械切割工艺在第一面上的划片道进行切割，控制机械切割工艺的切割厚度为第一预设深度。所述机械切割工艺包括使用金刚石砂轮刀片进行切割，具体可以是通过空气静压主轴带动金刚石砂轮刀片高速旋转，对第一面上的划片道进行切割或开槽。

所述第二切割机构能够对准晶圆第二面上的划片道，进行第二切割工艺，所述第二切割工艺的切割深度为第二预设深度，所述第二切割工艺为机械切割机构。所述第一预设深度与第二预设深度之和大于所述晶圆的厚度，即所述第二切割机构配合所述第一切割机构对晶圆进行切割，使得与从第一面进行的切割的切痕在晶圆划片道内部交汇，完成晶圆的划片。

本实施例中，所述第二切割工艺为机械切割工艺，所述机械切割工艺包括使用金刚石砂轮刀片对准晶圆第二面上的划片道进行切割，具体可以是通过空气静压主轴带动金刚石砂轮刀片高速旋转，对晶圆第二面上的划片道进行切割或开槽。

需要说明的是，当所述第一切割工艺为紫外激光切割工艺时，所述第一预设深度小于晶圆厚度的一半，控制所述第二切割工艺，使得第二预设深度大于晶圆厚度的一半使得切割效率最高，切割所产生崩碎的可能性或产生崩碎的程度最小，切割的效果达到最好。当所述第一切割工艺为机械切割工艺时，控制第一预设深度为晶圆厚度的一半，控制所述第二切割工艺，使得第二预设深度大于晶圆厚度的一半使得切割效率最高，切割所产生崩碎的可能性或产生崩碎的程度最小，切割的效果达到最好。

本实施例中，控制第一切割工艺对第一面进行切割的划痕宽度小于第二切割工艺对第二面进行切割的划痕宽度，这样是为了消化切割过程中，由于实际操作中，切割在走线上的偏转误差，从而避免了在两面上的划痕的错位而产生台阶的情况发生。

上述半导体元件的划片装置中通过第一切割机构和第二切割机构配合工作，使得对晶圆从正反两面分别进行切割，较好的提高了划片效率，大大减小了划片中崩边的危害，并且，通过对于在第一面上划痕宽度和第二面上划痕宽度的控制上，克服了第一切割机构和第二切割机构配合应用结合的难题，消除了在两面划痕的错位而产生的的台阶问题，提高的实用性。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。