用于切割管芯附接膜的方法技术

本发明专利技术涉及一种在复合膜上切割衬底的方法。提供了一种具有支撑膜、框架和衬底的工件。所述衬底具有顶表面和底表面。所述衬底的顶表面具有至少一个管芯区域和至少一个切割道区域。所述复合膜介于所述衬底和所述支撑膜之间。使用衬底蚀刻处理从所述至少一个切割道区域蚀刻衬底材料，以露出复合膜的一部分。使用第一蚀刻处理蚀刻所述复合膜的第一组分。使用第二蚀刻处理等离子体蚀刻所述复合膜的露出部分的第二组分。部分的第二组分。部分的第二组分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于切割管芯附接膜的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2018年6月4日提交的、标题为“用于切割管芯附接膜的方法”的共有美国临时专利申请No.62/680,145的优先权以及2018年8月22日提交的、标题为“用于切割管芯附接膜的方法”的共有美国临时专利申请No.62/721,380的优先权，并且与所述美国临时专利申请相关，这些美国临时专利申请通过引用并入本文。


[0003]本专利技术涉及用于从半导体晶片和管芯附接膜形成单独器件芯片的设备的使用。

技术介绍

[0004]在呈薄晶片形式的衬底上制造半导体器件。硅通常被用作衬底材料，但是也使用其它材料，诸如III-V化合物(例如GaAs和InP)。在某些情况下(例如，LED的制造)，衬底可以是蓝宝石或碳化硅晶片，在衬底上沉积有半导体材料的薄层。这样的衬底的直径范围从2英寸和3英寸一直到200mm、300mm和450mm，并且存在许多标准(例如，SEMI)来描述这样的衬底尺寸。
[0005]等离子体蚀刻设备被广泛用于加工这些衬底，以生产半导体器件。这样的设备通常包括真空室，该真空室配备有高密度等离子体源(诸如，感应耦合等离子体(ICP))，该高密度等离子体源被用于确保高蚀刻速率，这是成本效益制造所必需的。为了移除在加工期间产生的热量，通常将衬底夹到温度受控的支撑件上。加压流体，通常是诸如氦气之类的气体被维持在衬底和支撑件之间，以提供用于热转移的导热路径。可以使用机械夹紧机构，在该机械夹紧机构中，向下的力被施加到衬底的顶面，但是由于夹具和衬底之间的接触，这可能引起污染。当使用机械夹具时，也可能发生工件翘曲，这是因为通常在工件的边缘处进行接触，并且加压流体在工件的背面上施加力。更常见的是，使用静电卡盘(ESC)来提供夹紧力。
[0006]已经开发出适合于待蚀刻的材料的许多气体化学物质。这些气体化学物质经常使用卤素(例如，氟、氯、溴、碘等)或含卤素的气体连同所添加的其它气体一起来改进蚀刻的质量(例如，蚀刻各向异性、掩模选择率和蚀刻均匀性)。使用含氟气体(诸如SF6、F2或NF3)来以高速率蚀刻硅。特别地，通常使用如下处理(Bosch或TDM)来将深度特征蚀刻到硅中：该处理将高速率硅蚀刻步骤与钝化步骤交替以控制蚀刻侧壁。通常使用含氯气体和含溴气体来蚀刻III-V材料。
[0007]等离子体蚀刻不限于半导体衬底和器件。该技术可以被应用于可获得合适的气体化学物质以蚀刻衬底的任何衬底类型。其它衬底类型可以包括含碳衬底(包括聚合物衬底)、陶瓷衬底(例如，AlTiC和蓝宝石)、金属衬底和玻璃衬底。
[0008]为了确保一致的结果、低破损和操作的便利性，在制造处理中通常使用机械手晶片操纵。操纵机通常被设计成以最少的接触来支撑晶片，以最大程度地减少可能的污染并且减少微粒的产生。通常只采用边缘接触，或仅在少数几个位置处靠近晶片边缘(通常在晶
片边缘的3mm至6mm之内)采用底面接触。如前所述，操纵方案包括晶片夹、机械臂以及包括晶片支撑件和ESC在内的处理室内固定装置，被设计用以处理标准晶片尺寸。
[0009]在衬底上制造之后，通常在封装之前或在其它电子电路中采用单独器件(管芯或芯片)之前将所述单独器件(管芯或芯片)彼此分离。多年来，一直使用机械手段将管芯相互分离。这样的机械手段包括沿着与衬底晶轴对准的划片线切断晶片或通过使用高速金刚石锯在管芯之间的区域(切割道)中锯入到衬底中或锯穿衬底。最近，也已经使用激光来促进划片和切割处理。
[0010]这样的机械晶片切割技术具有局限性，这会影响该方法的成本效益。沿着管芯边缘的剥落(chipping)和破损可能减少所生产的优质管芯的数量，并且随着晶片厚度减小，该处理变得更加棘手。锯片(切缝)所消耗的面积可能大于100微米，这是不可用于管芯生产的宝贵面积。对于包含小管芯的晶片(例如，具有500微米乘以500微米的管芯尺寸的个体半导体器件)，这可能意味着大于20％的损耗。此外，对于具有许多小管芯并且具有许多切割道的晶片，由于每个切割道被连续地切削，因此切割时间增加并且生产率下降。机械手段还限于沿直线分离以及正方形芯片或长方形芯片的生产。这可能并不代表着底层器件拓扑(例如，大功率二极管可能是圆形的)，并且因此直线管芯格式会导致可用衬底面积的大量损失。激光切割也有限制，因为在管芯表面上留下残余材料或在管芯中产生应力。
[0011]重要的是要注意，锯切割技术和激光切割技术这两者本质上都是串行操作。因此，随着器件尺寸减小，切割晶片的时间与晶片上的总切割切割道长度成比例地增加。
[0012]最近，已经提出了等离子体蚀刻技术作为分离管芯以及克服这些限制中的一些限制的手段。在器件制造之后，可以用合适的掩模材料对衬底进行掩模，从而在管芯之间留下开放区域。然后可以使用反应性气体等离子体来处理掩膜的衬底，该反应性气体等离子体蚀刻在管芯之间露出的衬底材料。对衬底的等离子体蚀刻可以部分或完全穿过衬底进行。在部分等离子体蚀刻的情况下，可以通过随后的劈开步骤来分离管芯，从而使个体管芯分离。该技术提供优于机械切割的许多益处：
[0013]1)减少破损和剥落；
[0014]2)切缝尺寸能够减小到远小于20微米；
[0015]3)随着管芯数量的增加，加工时间不会显著延长；
[0016]4)对于更薄的晶片，缩短了加工时间；以及
[0017]5)管芯拓扑不限于直线格式。
[0018]在器件制造之后，但是在管芯分离之前，可以通过机械磨削或类似的处理将衬底减薄至几百微米或甚至小于一百微米的厚度。
[0019]在切割处理之前，通常将衬底安装在切割固定装置上。该固定装置通常由刚性框架组成，该刚性框架支撑粘合剂支撑膜。待切割的衬底被粘附到支撑膜。该固定装置固持分离的管芯，以用于随后的下游操作。大多数用于晶片切割的刀具(锯或基于激光的刀具)被设计用以处理呈这种构造的衬底，并且已经建立了许多标准固定装置；然而，这样的固定装置与它们所支撑的衬底有很大不同。尽管已对这样的固定装置进行了优化以便用于当前的晶片切割设备，但是在已经被设计用以加工标准衬底的设备中，无法对这样的固定装置进行加工。因此，当前的自动化等离子体蚀刻设备不适合于加工被固定用于切割的衬底，并且难以实现等离子体蚀刻技术对于管芯分离本应具有的益处。
[0020]一些组已经考虑使用等离子体来从晶片衬底中分割管芯。美国专利No.6,642,127描述了一种等离子体切割技术，在该等离子体切割技术中，在被设计用于加工硅晶片的设备中进行等离子体加工之前，首先经由粘合材料将衬底晶片附接到载体晶片。该技术提出使待切割的衬底的形状因子适应于与标准晶片加工设备兼容。尽管此技术允许标准等离子体设备切割晶片，但所提出的技术将不与切割操作下游的标准设备兼容。将需要附加步骤来适应下游设备或恢复标准下游设备的衬底形状因子。
[0021]美国专利申请No.2010/0048001考虑使用被粘附到薄膜上并且被支撑在框架内的晶片。然而，在2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在复合膜上切割衬底的方法，所述方法包括：提供具有支撑膜、框架和衬底的工件，所述衬底具有顶表面和底表面，所述衬底的所述顶表面具有至少一个管芯区域和至少一个切割道区域；将所述复合膜设置在所述衬底和所述支撑膜之间；使用衬底蚀刻处理从所述至少一个切割道区域蚀刻衬底材料，以露出所述复合膜的一部分；使用第一蚀刻处理来蚀刻所述复合膜的第一组分；以及使用第二蚀刻处理来蚀刻所述复合膜的所述露出部分的第二组分。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述复合膜包含基于基质的材料。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组分是增强组分。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二组分是基质组分。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一蚀刻处理是至少部分地各向同性。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一蚀刻处理是各向同性。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一蚀刻处理具有与所述第二蚀刻处理不同的处理化学。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二蚀刻处理是至少部分地各向异性。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二蚀刻处理是各向异性。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衬底材料的所述蚀刻在真空室中进行，并且所述复合膜的所述蚀刻在真空室中进行。11.一种在管芯附接膜上切割衬底的方法，所述方法包括：提供具有支撑膜、框架和衬底的工件，所述衬底具有顶表面和底表面，所述衬底的所述顶表面具有至少一个管芯区域和至少一个切割道区域；所述管芯附接膜设置在所述衬底和所述支撑膜之间；使用衬底蚀刻处理从所述至少一个切割道区域来蚀刻衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔科，
申请(专利权)人：等离子瑟姆有限公司，
类型：发明
国别省市：