分离晶片基材上表层的多个半导体元件裸片方法技术

本发明专利技术提供一种分离晶片基材上表层的多个半导体元件裸片方法，该方法包括下列步骤：于欲分离的相邻裸片间形成蚀刻图案，可使用各种蚀刻工艺形成此蚀刻图案。蚀刻图案一般达一预定深度至晶片晶材中，显著地低于晶片上表层，而上表层嵌入先制成的半导体裸片。将蚀刻后、大尺寸、易碎的晶片经由晶片研磨、机械切割和激光切割方法切割成半导体裸片。本发明专利技术能降低对晶片切割相关的元件伤害，且改善产品合格率降低问题。

【技术实现步骤摘要】
分离晶片基材上表层的多个半导体元件裸片方法
本专利技术涉及晶片切割方法，且尤其涉及一种将半导体晶片分割成芯片的方法。
技术介绍
半导体工艺完成后，会在半导体晶片上形成许多重复的半导体元件(例如发光二极管(LED)元件)。在晶片上的这些元件彼此以切割道隔开。目前有各种切割晶片的技术，其沿着切割道将加工晶片分割成各自的裸片，而每一个裸片代表一个特定半导体元件芯片。目前采用的一般晶片切割技术包括：机械切割(mechanicalcleaving)、激光切割(laserdicing)，与借由钻石刀片(diamondblade)锯切(sawing)。机械切割的方法先用钻石尖端画出切割道，接着沿着切割道手动将晶片分开，类似一般家用切割平板玻璃的方法。激光切割的技术应用一高能量激光冲击切割道，使晶片结晶材料的微结构破裂而形成切割片段。用锯切(sawing)的方法分离晶片上的裸片，使用钻石刀片(diamondsawblades)。然而，当晶片由易碎半导体材料所组成时，利用这些已知的晶片切割方法将半导体元件裸片切割成微小裸片尺寸可能无法提供满意的结果。机械切割和锯切的方法会造成沿着切割片段的边缘残留微裂缝(micro-cracks)。这些微裂缝容易沿着不可预期的裂缝路径传播于晶片上，而导致元件的严重伤害，以及实质上元件合格率的降低。此种合格率降低的情况会随着裸片尺寸的缩小而更加严重。伴随锯切操作的震动、剪切与冲击效果可能恶化锯切情况，且造成更多元件伤害与合格率损失。此外，钻石切刀的物理尺寸限制了半导体晶片上的切割道缩小化趋势，且其阻碍两个普遍趋势，其一是阻碍晶片上切割道尺寸的缩小化，再者是阻碍先进工艺将最大可能的晶片面积分割成具有功能性的半导体元件。再者，当使用激光切割时，高能量的激光冲击晶片表面会造成周围产生大量的晶片材料粒子。这些粒子可能会再度沉积到晶片上，而造成严重的粒子污染。此外，高能量的激光线可能由于晶片结晶材料的局部高热而造成微裂缝。再者，半导体尺寸日趋增加的趋势持续发展，一方面用以增加半导体制造产能，一方面补偿先进工艺设备的昂贵价格。另一个熟知的趋势是高发光性与高功率的发光二极管半导体元件，与高灵敏LED元件，已于各种应用领域中获得广大的支持。此种LED晶片一般是易碎的，且比传统的硅晶片对机械伤害更灵敏。由于上述提及的趋势促使业界发展一种新颖的晶片切割方法。
技术实现思路
借由本专利技术的优选实施例解决与防止现有技术的这些与其他问题，且达到技术上的优势，本专利技术提供一改良的晶片切割方法，用以分离半导体晶片上的半导体裸片。这些方法包括于欲分离的相邻半导体裸片之间形成蚀刻图案。可借由各种蚀刻工艺制作蚀刻图案。此蚀刻图案一般深入晶片基材至一预定深度，明显地超过晶片上表层，此上表层的位置已嵌入预先制成的半导体裸片。经由晶片研磨、机械切割与激光切割方法将蚀刻后、大尺寸与易碎的晶片分离成半导体裸片。优选的实施例能降低与晶片切割相关的元件伤害，以及提升产品合格率。依照本专利技术一优选实施例，分离晶片基材上表层的多个半导体元件裸片方法，包括下列步骤：形成一光刻图案于该上表层；暴露一介于欲分离的相邻裸片间的区域；于该晶片基材中蚀刻该暴露区域至一深度，使其大体上低于该晶片基材上表层；以及薄化该晶片基材的背表面，直到暴露该晶片基材中的蚀刻图案。依照本专利技术一优选实施例，分离晶片基材上表层的多个半导体元件裸片方法，包括下列步骤：形成一光刻图案于该上表层，暴露一介于欲分离的相邻裸片间的区域；于该晶片基材中蚀刻该暴露区域至一深度，使其大体上低于该晶片基材上表层；以及照射一激光光束到该蚀刻图案，用以切穿该晶片基材和分离所述多个裸片。依照本专利技术一优选实施例，分离晶片基材上表层的多个LED元件裸片方法，包括下列步骤：形成一光刻图案于该上表层，暴露一介于欲分离的相邻LED裸片间的区域；于晶片基材中蚀刻该暴露区域至一深度，使其大体上低于该晶片基材上表层；以及薄化该晶片基材的背表面，直到暴露该晶片基材中的蚀刻图案。本专利技术提供的将半导体晶片分割成芯片的方法，能降低对晶片切割相关的元件伤害，且改善产品合格率降低问题。为让本专利技术的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：附图说明图1～图5为一系列剖面图，用以说明本专利技术的一实施例的流程。图6为一剖面图，用以说明本专利技术一优选实施例。图7为一剖面图，用以说明本专利技术另一优选实施例。其中，附图标记说明如下：10～半导体晶片25、30～相邻LED裸片之间的空间100～基材101、102、103～半导体裸片110～基材的上表层125、130～沟槽或蚀刻图案155～基材的背表面180～UV研磨背胶200～蓝宝石盘具体实施方式本专利技术将提供有关于改善晶片切割方法的优选实施例。优选实施例能将较大尺寸、易碎半导体晶片分离成较小裸片尺寸。优选实施例主要能轻松处理欲分离的晶片，且明显地减轻，甚至是消除传统晶片切割方法中有害的效应(detrimentaleffect)，例如微裂缝(micro-cracks)，以及粒子的再沉积，因此，能降低与切割相关的元件伤害，且提升产品合格率。此外，优选实施例并不需要额外增加复杂的工艺设备与工艺步骤。请参阅图1为一半导体晶片10的剖面图。晶片10包括基材100与位于基材100之上的上表层110。制成的半导体元件裸片101、102与103嵌入上表层100内，每一个裸片包括一个或多个有源与无源电子元件，例如MOS晶体管、无线通信射频元件、光电元件以及类似的元件。半导体元件裸片101、102与103可以是发光二极管(LED)、半导体激光二极管或类似的元件。为了简化说明，上表层110显示为单一层，但事实上，如本领域普通技术人员所熟知，上表层110可包括多层有源层位于形成有源及/或无源元件的基材100之上、内连线金属层耦合元件形成功能性电路、以及其上的保护无源层。于优选实施例中能使用各种晶片的结构。于一实施例，基材100包括：砷化镓(GaAs)、砷磷化镓(GaAsP)、磷化铟(InP)、磷化镓(GaP)、砷铝化镓(GaAlAs)、磷铟化镓(InGaP)，与类似的材料。而元件101、102和103包括发光二极管(LED)。于一实施例中，基材100为一蓝宝石(sapphire)基材，而上表层包括氮化镓(GaN)/氮化铟镓(InGaN)LED。LED元件101、102和103代表多个裸片占据主要工艺半导体晶片10的整个上表层，区域25和30代表相邻LED裸片之间的空间，于一优选实施例中，此空间是格状切割道区域，其围绕于多个裸片之间。优选实施例为操作这些区域以将晶片10分开成各自的裸片，以一种可以明显地减轻，甚至是消除对晶片切割相关的元件伤害的方式，以改善产品合格率降低问题与提升元件可信度(reliability)。请参见图2，于晶片10上进行一光刻工艺，以暴露介于相邻LED裸片间的一部分区域，例如介于LED裸片101、102、103之间的一部分区域25和30，如图所示，用一图案化光致抗蚀剂涂布，以覆盖LED裸片区域。一优选实施例中，应用半导体工艺中既有的光刻工艺。接着请参阅图图3，于晶片10上施加一蚀刻工艺，用以移除于晶片10的暴露区域中的上表层110和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离晶片基材上表层的多个半导体元件裸片方法，包括下列步骤：　形成一光刻图案于该上表层，暴露一介于欲分离的相邻裸片间的区域；　于该晶片基材中蚀刻该暴露区域至一深度，使其大体上低于该基材上表层；以及　薄化该晶片基材的背表面 ，直到暴露该晶片基材中的蚀刻图案。

【技术特征摘要】
US 2008-7-2 61/077,777;US 2008-7-18 12/175,8181.一种分离晶片基材上表层的多个半导体元件裸片方法，包括下列步骤：形成一光刻图案于该上表层，暴露一介于欲分离的相邻裸片间的区域；于该晶片基材中蚀刻该暴露区域至一深度以形成一蚀刻图案，使该蚀刻图案的底部大体上低于该晶片基材上表层，其中该深度大于该晶片基材厚度一半，其中该蚀刻图案的底部与晶片基材的一背表面之间的距离为200～350μm；以及自该上表层直接照射一激光光束到该晶片基材的该蚀刻图案裸露的底部，用以切穿该晶片基材和分离所述多个裸片。2.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：余振华，邱文智，陈鼎元，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]