采用晶圆级封装方式的图像传感器芯片晶圆的切割方法技术

技术编号:16332152 阅读:50 留言:0更新日期:2017-10-02 00:20
本发明专利技术公开了一种采用晶圆级封装方式的图像传感器芯片晶圆的切割方法,其特征该方法包括以下步骤:步骤一,去除切割道内玻璃盖片表面的覆盖层;步骤二,在所述步骤一进行之间或完成之后,运用激光对切割道内的玻璃盖片作划片处理,从而降低切割道内玻璃盖片的结构强度;步骤三,采用机械外力对所述图像传感器芯片晶圆作裂片处理,从而使图像传感器芯片晶圆沿切割道分割开来。本发明专利技术首次利用激光切割方法取代现有普遍采用的金刚石刀轮切割方法,在控制良率的同时还可以提高生产效率,也避免了耗材更换的成本问题。

Method for cutting wafer of image sensor chip in wafer level packaging mode

The invention discloses a method for cutting image sensor chip wafer by wafer level packaging method, the characteristics of the method comprises the following steps: step one, remove the cover in the cutting surface of the cover glass; step two, completed in the first step of or after the use of cutting in cover glass for laser scribing process, thereby reducing the cutting structure strength of cover glass within the Tao; step three, the mechanical force for lobes processing on the image sensor chip wafer, so that the image sensor chip wafer along the cutting path is divided. The invention adopts the laser cutting method to replace the diamond cutting wheel cutting method which is generally used at present, and can improve the production efficiency and avoid the cost of the material replacement while controlling the yield.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种晶圆切割方法,具体涉及一种采用晶圆级封装方式的图像传感器芯片晶圆的切割方法
技术介绍
图像传感器具有两种设计结构,分别为电荷耦合器件(Charged-CoupledDevice,简称CCD)和互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetalOxideSemiconductor,简称CMOS),具有CMOS结构的图像传感器简称为CIS(CMOSImageSensor)。对于CCD和CIS这两种图像传感器,传统的封装采取分立式封装方式,这种封装方式需要对每颗芯片进行单独的封装。随着安装于各种电子产品中的相机数量不断增多,每年对于图像传感器的需求达到数十亿颗之多,分立式封装产能低、良率低、成本高的缺点已经无法适应这种增长。在这种背景下,一种适用于大规模量产的封装方式被开发出来,即晶圆级封装。不同于分立式封装,晶圆级封装将未分割开的图像传感器芯片晶圆和晶圆级玻璃相贴附,形成新的晶圆,再进行整体封装。封装时,将一整片图像传感器芯片贴附于一整片厚度约400um的光学玻璃盖片上,并使图像传感器芯片的感光面朝向玻璃面,以玻璃盖片为光入射窗口。芯片四周利用聚合物绝缘胶与玻璃盖片粘合,并使芯片感光面与玻璃盖片之间存在一定间隙,以防止芯片感光面受到损伤。芯片的另一面与分立式封装不同的是,通常在贴附好后整片进行重新分布电路,而形成有重分布电路,再利用聚合物绝缘胶进行封装,利用丝网印刷等方法制作好焊料球,便于后续电路的外部连接,封装完毕后将晶圆重新切割成单颗(获得多个相互分割的图像传感器芯片单体),此为图像传感器芯片晶圆级封装的最大特点。而且在封装时,利用丝网印刷等方法制作好焊料球,便于后续电路的外部连接。这种封装方式产能大、良率高、封装尺寸小,逐步成为主流的封装方式。第一代图像传感器晶圆级封装技术中需要两片玻璃晶圆,分别贴附于图像传感器芯片的两面。而到了第三代,只需一片晶圆玻璃贴附与图像传感器芯片的正面(感光面),作为入射光窗口和防止微粒污染芯片的密封保护层。用绝缘聚合物覆盖层替代另一面的玻璃盖片,并将图像传感器芯片、玻璃晶圆以及重分布电路封装成一个整体。晶圆整体封装后的切割工艺,目前普遍利用高速转动的金刚石刀轮将图像传感器芯片(包括玻璃盖片、重分布电路、密封聚合物绝缘层以及焊料球等)切割成单独的芯片,这些芯片经测试合格后即为成品,完成整个封装过程。金刚石刀轮切割的缺点在于切割厚度较薄,脆性的材料时极易容易碎片崩边等现象,从而引发产品不良。为了控制产品良率,金刚石刀轮的切割速度要大幅下降,尤其是在切割玻璃盖片时,碎片崩边等现象必须控制在可接受范围之内。但此做法制约了生产效率,并且无法解决金刚石刀轮磨损更换带来的成本上升问题。第三代图像传感器晶圆级封装采用单面玻璃贴附技术,使得利用激光切割成为可能。相较于砂轮切割,激光切割属于非接触式切割,具有效率高、良率高、污染小、耗材少、维护周期长等优点,更适用于环境要求高、生产规模大的半导体制造行业。本文所描述方法与装置开创性的应用激光于晶圆级封装
,使该领域生产成本大幅降低、生产效率得到了极大提升。
技术实现思路
本专利技术目的是:针对上述问题,本专利技术提供一种采用晶圆级封装方式的图像传感器芯片晶圆的切割方法,本专利技术首次利用激光切割方法取代现有普遍采用的金刚石刀轮切割方法,在控制良率的同时还可以提高生产效率,也可以避免耗材更换的成本问题。本专利技术的技术方案是:一种采用晶圆级封装方式的图像传感器芯片晶圆的切割方法,所述的图像传感器芯片晶圆与传统晶圆无异,也包括感光芯片、玻璃盖片、重分布电路、聚合物绝缘层和焊料球,所述玻璃盖片具有玻璃上表面和玻璃下表面,其中感光芯片、重分布电路、聚合物绝缘层和焊料球均位于所述玻璃盖片的下表面侧,其特征该方法包括以下步骤:步骤一,切割道覆盖层去除:去除切割道内玻璃盖片表面的覆盖层;步骤二,玻璃盖片激光划片:在所述步骤一进行之前或完成之后,运用激光对切割道内的玻璃盖片作划片处理,从而降低切割道内玻璃盖片的结构强度;步骤三,晶圆裂片分割:采用机械外力对所述图像传感器芯片晶圆作裂片处理,从而使图像传感器芯片晶圆沿切割道分割开来。作为优选,在所述步骤一中,先将所述图像传感器芯片晶圆贴附于粘性胶带上,以固定图像传感器芯片晶圆的位置,再利用旋转的刀轮切割去除所述切割道内玻璃盖片表面的覆盖层。作为另一种优选方式,在所述步骤一中,先将所述图像传感器芯片晶圆贴附于粘性胶带上,以定位所述图像传感器芯片晶圆的位置,再利用激光去除所述切割道内玻璃盖片表面的覆盖层。作为优选,在所述步骤一中,所述激光为脉冲激光,其脉冲宽度小于300ns。在所述步骤一中,可以将切割道内玻璃盖片表面的覆盖层全部去除;也可以将切割道内玻璃盖片表面的覆盖层部分去除,而保留一定厚度的覆盖层;还可以将切割道内玻璃盖片表面的覆盖层全部去除后,再去除一定深度的玻璃盖片。当将切割道内玻璃盖片表面的覆盖层部分去除,而保留一定厚度的覆盖层时,所保留的覆盖层的厚度最好不能大于50um。剩余较薄厚度的覆盖层可以避免刀轮的快速损耗,同时又不导致裂片时出现黏连现象当将切割道内玻璃盖片表面的覆盖层全部去除后,再去除一定深度的玻璃盖片时,所述玻璃盖片的去除深度最好小于玻璃盖片厚度的一半。在所述步骤一中,所述图像传感器芯片晶圆与所述粘性胶带的贴合面需要是图像传感器芯片晶圆的玻璃盖片面,也即玻璃盖片的玻璃上表面。作为优选,在所述步骤二中,需要先将所述图像传感器芯片晶圆贴附在粘性胶带上,以固定图像传感器芯片晶圆的位置,再利用激光对玻璃盖片作划片处理,所述激光一般为脉冲激光。在所述步骤二中,所述图像传感器芯片晶圆与所述粘性胶带的贴合面可以是图像传感器芯片晶圆的焊料球面,也可以是图像传感器芯片晶圆的玻璃盖片面。当图像传感器芯片晶圆与所述粘性胶带的贴合面可以是图像传感器芯片晶圆的焊料球面时,作为优选,在所述步骤二中,所述激光经聚焦装置透过玻璃盖片的玻璃上表面进行会聚,其焦点位于玻璃盖片的玻璃下表面,所述激光焦点处的功率密度大于玻璃盖片的损伤阈值,从而在玻璃盖片的玻璃下表面形成玻璃碎裂区域;保持预设的激光焦点高度位置,并使图像传感器芯片晶圆沿切割道相对于激光焦点移动,每一个激光脉冲形成一个玻璃碎裂区域,同一焦点高度的所有碎裂区域形成一层碎裂层,也即在玻璃盖片的玻璃小表面形成单层碎裂层。当图像本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种采用晶圆级封装方式的图像传感器芯片晶圆的切割方法,所述图像传感器芯片晶圆包括感光芯片(2)、玻璃盖片(1)、重分布电路(3)、聚合物绝缘层(4)和焊料球(6),所述玻璃盖片(1)具有玻璃上表面(S2)和玻璃下表面(S1),其中感光芯片(2)、重分布电路(3)、聚合物绝缘层(4)和焊料球(6)均位于所述玻璃盖片(1)的下表面侧,其特征该方法包括以下步骤:步骤一,切割道覆盖层去除:去除切割道(7)内玻璃盖片(1)表面的覆盖层(5);步骤二,玻璃盖片激光划片:在所述步骤一进行之前或完成之后,运用激光对切割道(7)内的玻璃盖片(1)作划片处理,从而降低切割道(7)内玻璃盖片(1)的结构强度;步骤三,晶圆裂片分割:采用机械外力对所述图像传感器芯片晶圆作裂片处理,从而使图像传感器芯片晶圆沿切割道(7)分割开来。

【技术特征摘要】
1.一种采用晶圆级封装方式的图像传感器芯片晶圆的切割方法,所述图像
传感器芯片晶圆包括感光芯片(2)、玻璃盖片(1)、重分布电路(3)、聚合
物绝缘层(4)和焊料球(6),所述玻璃盖片(1)具有玻璃上表面(S2)和玻
璃下表面(S1),其中感光芯片(2)、重分布电路(3)、聚合物绝缘层(4)
和焊料球(6)均位于所述玻璃盖片(1)的下表面侧,其特征该方法包括以下
步骤:
步骤一,切割道覆盖层去除:去除切割道(7)内玻璃盖片(1)表面的覆
盖层(5);
步骤二,玻璃盖片激光划片:在所述步骤一进行之前或完成之后,运用激
光对切割道(7)内的玻璃盖片(1)作划片处理,从而降低切割道(7)内玻璃
盖片(1)的结构强度;
步骤三,晶圆裂片分割:采用机械外力对所述图像传感器芯片晶圆作裂片
处理,从而使图像传感器芯片晶圆沿切割道(7)分割开来。
2.根据权利要求1所述的采用晶圆级封装方式的图像传感器芯片晶圆的切
割方法,其特征在于:在所述步骤一中,先将所述图像传感器芯片晶圆贴附于
粘性胶带上,以固定图像传感器芯片晶圆的位置,再利用旋转的刀轮(9)切割
去除所述切割道(7)内玻璃盖片(1)表面的覆盖层(5)。
3.根据权利要求1所述的采用晶圆级封装方式的图像传感器芯片晶圆的切
割方法,其特征在于:在所述步骤一中,先将所述图像传感器芯片晶圆贴附于
粘性胶带上,以定位所述图像传感器芯片晶圆的位置,再利用激光去除所述切
割道(7)内玻璃盖片(1)表面的覆盖层(5)。
4.根据权利要求3所述的采用晶圆级封装方式的图像传感器芯片晶圆的切
割方法,其特征在于:在所述步骤一中,所述激光为脉冲激光,其脉冲宽度小
于300ns。
5.根据权利要求2或3所述的采用晶圆级封装方式的图像传感器芯片晶圆

\t的切割方法,其特征在于:在所述步骤一中,将切割道(7)内玻璃盖片(1)
表面的覆盖层(5)全部去除;或者将切割道(7)内玻璃盖片(1)表面的覆盖
层部分去除,而保留一定厚度的覆盖层(5);或者将切割道(7)内玻璃盖片
(1)表面的覆盖层全部去除后,再去除一定深度的玻璃盖片(1)。
6.根据权利要求5所述的采用晶圆级封装方式的图像传感器芯片晶圆的切
割方法,其特征在于:当将切割道(7)内玻璃盖片(1)表面的覆盖层部分去
除,而保留一定厚度的覆盖层(5)时,所保留的覆盖层的厚度不大于50um。
7.根据权利要求5所述的采用晶圆级封装方式的图像传感器芯片晶圆的切
割方法,其特征在于:当将切割道(7)内玻璃盖片(1)表面的覆盖层(5)全
部去除后,再去除一定深度的玻璃盖片(1)时,所述玻璃盖片(1)的去除深
度小于玻璃盖片(1)厚度的一半。
8.根据权利要求2或3所述的采用晶圆级封装方式的图像传感器芯片晶圆
的切割方法,其特征在于:在所述步骤一中,所述图像传感器芯片晶圆与所述
粘性胶带的贴合面为图像传感器芯片晶圆的玻璃盖片面。
9.根据权利要求1所述的采用晶圆级封装方式的图像传感器芯片晶圆的切
割方法,其特征在于:在所述步骤二中,先将所述图像传感器芯片晶圆贴附在
粘性胶带上,以固定图像传感器芯片晶圆的位置,再利用激光对玻璃盖片(1)
作划片处理,所述激光为脉冲激光。
10.根据权利要求9所述的采用晶圆级封装方式的图像传感器芯片晶圆的
切割方法,其特征在于:在所述步骤二中,所述图像传感器芯片晶圆与所述粘
性胶带的贴合面为图像传感器芯片晶圆的焊料球面。
11.根据权利要求10所述的采用晶圆级封装方式的图像传感器芯片晶圆的
切割方法,其特征在于:在所述步骤二中,所述激光经聚焦装置透过玻璃盖片
的玻璃上表面(S1)进行会聚,其焦点位于玻璃盖片的玻璃下表面(S2),所
述激光焦点处的功率密度大于玻璃盖片的损伤阈值,从而在玻璃盖片(1)的玻

\t璃下表面(S2)形成玻璃碎裂区域(12);保持预设的激光焦点高度位置,并
使图像传感器芯片晶圆沿切割道(7)相对于激光焦点移动,每一个激光脉冲形
成一个玻璃碎裂区域(12),同一焦点高度的所有碎裂区域形成一层碎裂层(13)。
12.根据权利要求10所述的采用晶圆级封装方式的图像传感器芯片晶圆的
切割方法,其特征在于:在所述步骤二中,所述激光经聚焦装置透过玻璃盖片
的玻璃上表面(S1)进行会聚,其焦点位于玻璃盖片的玻璃下表面(S2)或玻
璃内部,所述激光焦点处的功率密度大于玻璃盖片的损伤阈值,从而在玻璃盖
片中形成玻璃碎裂区域(12);保持预设的激光焦点高度位置,并使图像传感
器芯片晶圆沿切割道(7)相对于激光焦点移动,每一个激光脉冲形成一个玻璃
碎裂区域(12),同一焦点高度的所有碎裂区域形成一层碎裂层(13);使图
像传感器芯片晶圆沿切割道相对于激光焦点移动多次并相应改变激光焦点的高

【专利技术属性】
技术研发人员:郭良潘传鹏
申请(专利权)人:苏州兰叶光电科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

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