一种芯片超薄研磨切割方法技术

本发明专利技术公开一种芯片超薄研磨切割方法，涉及芯片研磨切割技术领域，解决的问题是芯片研磨切割厚度和质量不足问题，采用的方法是，其中离子束切割方法通过离子发射源模块

【技术实现步骤摘要】
一种芯片超薄研磨切割方法


[0001]本专利技术涉及芯片研磨切割
，且更具体地涉及一种芯片超薄研磨切割方法
。

技术介绍

[0002]在芯片制造过程中，通常会使用晶圆作为基板进行芯片的制造，而芯片研磨切割就是将整个晶圆分割成多个单独的芯片，这样可以将一个晶圆上生产出来的多个相同或不同功能的芯片分开，使它们可以单独使用，通过精确的研磨切割工艺，可以实现对芯片尺寸和形状的控制，这对于确保每个芯片都具有准确的尺寸是非常重要的，因为芯片尺寸直接影响其电气性能和可靠性，采用高效率的芯片研磨切割工艺，可以同时处理多个晶圆并完成多个切割操作，从而提高芯片的生产效率和产能
,
这对于满足市场需求非常重要，因此芯片研磨切割在芯片制作过程中发挥重要作用
。
[0003]现有技术中，芯片研磨切割存在很多弊端，一方面，芯片切割强度不足，容易出现切割后的芯片表面凹凸不平，不能精准确定切割宽度和线段，导致不能达到理想的切割厚度，另一方面，不能根据芯片加工厚度对芯片表面进行研磨加工处理，芯片在研磨加工过程中，摩擦和压力会导致磨料和芯片表面温度升高，而高温会对芯片质量和工具寿命产生不利影响，芯片切割研磨后表面光滑度和平整度不足，因此，本专利技术提出一种芯片超薄研磨切割方法，旨在提高芯片超薄研磨切割质量
。

技术实现思路

[0004]针对上述技术的不足，本专利技术公开一种芯片超薄研磨切割方法，离子束切割方法通过离子发射源模块
、
对齐校准模块和切割加工模块将芯片材料切割成芯片，对齐校准模块通过特征点校准算法定位芯片切割位置，解决不能达到理想的切割厚度和切割后的芯片表面凹凸不平问题，研磨冷却方法通过研磨模块
、
冷却模块和研磨优化模块进一步减小芯片厚度，研磨优化模块通过磨料磨损模型和遗传算法预测芯片加工厚度和实时优化磨料研磨盘转速和加工时间，解决不能根据芯片加工厚度对芯片表面进行研磨加工处理问题，冷却模块通过
TCU
半导体制冷片解决研磨加工过程中芯片表面温度升高问题，纳米粒子机械抛光液通过化学腐蚀和机械去除的协调作用实现芯片抛光，解决芯片切割研磨后表面光滑度和平整度不足问题
。
[0005]分析有鉴于此，本专利技术提供了一种芯片超薄研磨切割方法，包括如下步骤：
[0006]步骤一
、
采用固定夹具将芯片材料固定在离子束刻蚀机内，采用离子束切割方法将芯片材料切割成芯片；
[0007]在步骤一中，所述离子束切割方法包括离子发射源模块
、
对齐校准模块和切割加工模块，所述离子发射源模块的输出端与所述对齐校准模块的输入端连接，所述对齐校准模块的输出端与所述切割加工模块的输入端连接；
[0008]步骤二
、
将芯片放置在研磨预处理液中去除芯片表面氧化物，实现研磨预处理，所
述研磨预处理液包括5％
‑9％的氢氧化钠和
91
％
‑
95
％的纯净水；
[0009]步骤三
、
将研磨预处理后的芯片通过研磨冷却方法进一步减小芯片厚度；
[0010]在步骤三中，所述研磨冷却方法包括研磨模块
、
冷却模块和研磨优化模块，所述研磨优化模块的输出端与所述研磨模块的输入端连接，所述冷却模块的输出端与所述研磨模块的输入端连接；
[0011]步骤四
、
将纳米粒子机械抛光液施加到研磨处理后的芯片表面，通过振动盘产生振动对纳米粒子机械抛光液施加压力，所述纳米粒子机械抛光液与芯片表面发生作用，实现芯片表面平整化；
[0012]步骤五
、
采用去离子水对芯片进行清洗，得到研磨切割后的芯片
。
[0013]作为本专利技术进一步的技术方案，所述离子发射源模块采用电场离子源产生离子束，所述电场离子源通过
7.2
电子伏特的电场对空气中氧分子和氮分子进行激发，所述氧分子和氮分子激发转化为氧氮离子流，所述氧氮离子流强度为
50
μ
A/cm2‑
200mA/cm2，所述切割加工模块采用逻辑控制算法产生开关控制信号，控制电场离子源的开关，所述切割加工模块通过氧氮离子流照射到芯片切割线段，实现芯片切割
。
[0014]作为本专利技术进一步的技术方案，所述对齐校准模块包括位置采集单元
、
切割定位单元和位置调节单元，所述位置采集单元的输出端与所述切割定位单元的输入端连接，所述切割定位单元的输出端与所述位置调节单元的输入端连接，所述位置采集单元采用扫描电子显微镜获取二维平面上的芯片表面图像，所述位置调节单元采用
PID
反馈控制实现电场离子源位置控制，所述
PID
反馈控制通过对电场离子源位置误差进行反馈调节，将电场离子源的位置进行调节，实现氧氮离子流按照芯片切割线段切割芯片
。
[0015]作为本专利技术进一步的技术方案，所述切割定位单元采用特征点校准算法定位芯片切割位置，所述特征点校准算法的工作方法为：
[0016]步骤一
、
采用高斯差分分布检测芯片表面图像中的关键点，所述高斯差分分布通过比较芯片表面图像像素与芯片表面图像像素的周围邻域像素之间的灰度差异，找到极值点作为候选关键点，所述高斯差分分布根据局部极值判断候选关键点和确定关键点，所述关键点包括芯片表面图像角点
、
斑点
、
边缘和线段；
[0017]步骤二
、
然后再采用线性插值对关键点的位置和尺度进行定位，对关键点的位置进行抗扭曲校正，所述特征点校准算法通过关键点周围像素的梯度方向直方图来确定关键点主方向，所述特征点校准算法根据关键点的位置
、
尺度和主方向信息将关键点周围的像素分为子区域，所述子区域通过尺度不变特征变换函数得到芯片表面图像特征向量；
[0018]步骤三
、
最后采用阈值分割根据已知芯片切割位置确定切割阈值，所述阈值分割采用阈值分割算法得到二值图像，所述阈值分割利用二值图像在芯片切割位置进行轮廓线检测，得到芯片切割线段和确定芯片切割宽度，所述芯片切割宽度计算公式为：
[0019][0020]在公式
(1)
中，
p
为芯片切割厚度，
A
为关键点个数，
x
为相邻关键点距离，
M
为芯片切割面面积
。
[0021]作为本专利技术进一步的技术方案，所述研磨模块采用磨料研磨盘在芯片表面进行研磨，所述磨料研磨盘表面由碳化硅颗粒
、
氮化硅颗粒和金刚石颗粒组成，所述研磨模块在芯
片背面创建真空通道，并采用真空泵将芯片紧密贴附在研磨台上
。
[0022]作为本专利技术进一步的技术方案，所述冷却模块采用
TCU
半导体制冷片与磨料研磨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种芯片超薄研磨切割方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一
、
采用固定夹具将芯片材料固定在离子束刻蚀机内，采用离子束切割方法将芯片材料切割成芯片；在步骤一中，所述离子束切割方法包括离子发射源模块
、
对齐校准模块和切割加工模块，所述离子发射源模块的输出端与所述对齐校准模块的输入端连接，所述对齐校准模块的输出端与所述切割加工模块的输入端连接；步骤二
、
将芯片放置在研磨预处理液中去除芯片表面氧化物，实现研磨预处理，所述研磨预处理液包括5％
‑9％的氢氧化钠和
91
％
‑
95
％的纯净水；步骤三
、
将研磨预处理后的芯片通过研磨冷却方法进一步减小芯片厚度；在步骤三中，所述研磨冷却方法包括研磨模块
、
冷却模块和研磨优化模块，所述研磨优化模块的输出端与所述研磨模块的输入端连接，所述冷却模块的输出端与所述研磨模块的输入端连接；步骤四
、
将纳米粒子机械抛光液施加到研磨处理后的芯片表面，通过振动盘产生振动对纳米粒子机械抛光液施加压力，所述纳米粒子机械抛光液与芯片表面发生作用，实现芯片表面平整化；步骤五
、
采用去离子水对芯片进行清洗，得到研磨切割后的芯片
。2.
根据权利要求1所述的一种芯片超薄研磨切割方法，其特征在于：所述离子发射源模块采用电场离子源产生离子束，所述电场离子源通过
7.2
电子伏特的电场对空气中氧分子和氮分子进行激发，所述氧分子和氮分子激发转化为氧氮离子流，所述氧氮离子流强度为
50
μ
A/cm2‑
200mA/cm2，所述切割加工模块采用逻辑控制算法产生开关控制信号，控制电场离子源的开关，所述切割加工模块通过氧氮离子流照射到芯片切割线段，实现芯片切割
。3.
根据权利要求1所述的一种芯片超薄研磨切割方法，其特征在于：所述对齐校准模块包括位置采集单元
、
切割定位单元和位置调节单元，所述位置采集单元的输出端与所述切割定位单元的输入端连接，所述切割定位单元的输出端与所述位置调节单元的输入端连接，所述位置采集单元采用扫描电子显微镜获取二维平面上的芯片表面图像，所述位置调节单元采用
PID
反馈控制实现电场离子源位置控制，所述
PID
反馈控制通过对电场离子源位置误差进行反馈调节，将电场离子源的位置进行调节，实现氧氮离子流按照芯片切割线段切割芯片
。4.
根据权利要求3所述的一种芯片超薄研磨切割方法，其特征在于：所述切割定位单元采用特征点校准算法定位芯片切割位置，所述特征点校准算法的工作方法为：步骤一
、
采用高斯差分分布检测芯片表面图像中的关键点，所述高斯差分分布通过比较芯片表面图像像素与芯片表面图像像素的周围邻域像素之间的灰度差异，找到极值点作为候选关键点，所述高斯差分分布根据局部极值判断候选关键点和确定关键点，所述关键点包括芯片表面图像角点
、
斑点
、
边缘和线段；步骤二
、
然后再采用线性插值对关键点的位置和尺度进行定位，对关键点的位置进行抗扭曲校正，所述特征点校准算法通过关键点周围像素的梯度方向直方图来确定关键点主方向，所述特征点校准算法根据关键点的位置
、
尺度...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖浚男，古德宗，范光宇，
申请(专利权)人：浙江睿兆芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：