晶片和晶片的分離方法
2023-06-01 17:18:31 2
專利名稱：晶片和晶片的分離方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體集成電路製造工藝方法，特別是涉及一種晶片和晶片的分離方法。
背景技術：
如圖I所示，是現有技術中晶片在晶片上的分布示意圖。在晶片上形成多個晶片
2、以及多個測試和監控圖形結構3A和3B，各所述晶片間形成有分離槽；其中，所述測試和監控圖形結構3A平行於Y軸、所述測試和監控圖形結構3B平行於X軸。所述晶片2、以及測試和監控圖形結構3A和3B的形成要經過多次曝光，每個曝光場I中包括有多個所述芯 片2、以及多個測試和監控圖形結構3A和3B。測試和監控圖形結構3A放置於曝光場I中的平行於Y軸的分離槽4B中，測試和監控圖形結構3B放置於曝光場I中的平行於X軸的分離槽4A中。在所述曝光場I之間的平行於Y軸的分離槽4C和平行於X軸的分離槽4D中不放置測試和監控圖形結構。在所述晶片上形成所述晶片需要經過的前道生產工藝為形成有源器件、無源器件、金屬互聯、表面鈍化、引線口。在所述前道生產工藝完成後，通常要通過將所述晶片的背面研磨，將所述晶片減薄到需要的厚度例如150微米 300微米；之後利用劃片刀將晶片和晶片之間的分離槽割開，從而實現晶片和晶片之間的分離。將分離開的晶片經過封裝和測試，就得到了最終的產品。現有技術中分離槽4A、4B、4C和4D的寬度一般都在60微米 100微米，在晶片面積較大，例如大於100平方毫米的情況下，所述分離槽的寬度對單位晶片上的晶片總數的影響可以忽略不計。但一方面隨著晶片集成度的不斷提高，晶片的尺寸不斷迅速地減小 』另一方面某些應用中晶片的面積非常小，小到面積在I平方毫米之下，這時所述分離槽的寬度對單位晶片上的晶片總數就有非常大的影響。例如，對於尺寸在I毫米Xi毫米的晶片，當分離槽的尺寸從60微米減小到10微米時，200毫米尺寸的單位晶片上總的晶片數可以有大於8%的增加。在現有技術下，分離槽的寬度主要由兩個因素決定，一是劃片刀的寬度和相應的劃片技術，當分離槽小於一定寬度例如60微米時，需要特殊的刀片和技術，在這一技術中，經過劃片後晶片的邊緣是粗糙的，在有些情況下甚至會有微小的裂痕影響到晶片的質量。另一個因素是在分離槽中所放置的測試和監控圖形結構需要的寬度，這裡的測試結構包括關鍵尺寸測試圖形、膜厚測試圖形、溝槽深度測試圖形、過程控制監測測試結構(PCM)，晶片級可靠性測試結構等；監控圖形結構即對準圖形有光刻機使用的對準標記、套刻精度的測試結構等；需要將分離槽的寬度減小時，就需要同時解決上述兩個因素的相關技術問題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種晶片和晶片的分離方法，能將晶片和晶片間的分離槽的寬度減小到20微米以下，能提高分割的穩定性和晶片的可靠性。
為解決上述技術問題，本發明提供的晶片和晶片的分離方法包括如下步驟步驟一、在晶片上形成多個晶片、以及多個測試和監控圖形結構，各所述晶片間形成有分離槽，各所述晶片通過分離槽互相隔離，各所述晶片和相鄰晶片間的分離槽的寬度至少在一個方向上小於20微米。步驟二、形成一張在各所述晶片間的分離槽中形成溝槽圖形的分離槽刻蝕掩膜版，所述分離槽刻蝕掩膜版的圖形結構滿足形成的所述溝槽圖形和各所述晶片間的分離槽的圖形結構相同、且各所述溝槽圖形的寬度小於對應的所述分離槽的寬度。步驟三、利用所述分離槽刻蝕掩膜版在所述晶片上形成光刻圖形，所述光刻圖形由光刻膠被刻蝕的光刻膠溝槽組成，所述光刻膠溝槽形成於各所述分離槽上方，所述光刻膠溝槽的外部區域都被光刻膠覆蓋保護。步驟四、利用所述光刻膠作為掩膜，採用幹法或溼法刻蝕工藝，將所述光刻膠溝槽下方的介質膜、或者介質膜和金屬膜刻蝕掉。步驟五、利用所述光刻膠作為掩膜，利用幹法刻蝕、或溼法加上幹法刻蝕工藝，將所述晶片的襯底的部分厚度刻蝕掉，最後在所述光刻膠溝槽下方的所述晶片上形成所述溝槽圖形。步驟六、將所述晶片正面保護好，通過對所述晶片背面研磨，將所述晶片減薄到需要的厚度，該厚度保證所述晶片的正面形成的所述溝槽圖形的各溝槽沒有露出、且各所述晶片間沒有分離。步驟七、利用均勻轉動的滾筒給所述晶片施加壓力，使各所述晶片相互分離。進一步的改進是，步驟一中所述測試和監控圖形結構的區域為長度和寬度和一個或多個晶片面積相等的區域；形成時包括步驟在掩膜版設計時，把所述測試和監控圖形結構區域在掩膜版上與所述晶片區域通過遮光帶分離開；在曝光中，將所述晶片區域與所述測試和監控圖形結構區域分別進行曝光來實現；所有晶片和晶片之間的所述分離槽寬度是2微米 20微米。或者，步驟一中的所述測試和監控圖形結構放置於同一曝光場中的部分所述晶片和晶片之間的所述分離槽中，其它不放置所述測試和監控圖形結構的分離槽的寬度是2微米 20微米。或者，步驟一中的所述測試和監控圖形結構放置於同一曝光場的最外側晶片的外部、或相鄰曝光場的最外側晶片的外部，其它不放置所述測試和監控圖形結構的分離槽的寬度是2微米 20微米。或者，步驟一中的所述測試和監控圖形結構放置於同一曝光場的和一個或多個所述晶片面積相等的區域中，所有晶片和晶片之間的所述分離槽寬度是2微米 20微米。進一步的改進是，步驟三中各所述光刻膠溝槽的寬度是I微米 10微米。進一步的改進是，步驟四中所述介質膜是氧化膜、氧化膜和氮化膜的組合、氧化膜和氮氧化膜的組合、或氧化膜和氮氧化膜和氮化膜的組合。進一步的改進是，步驟五中所述晶片的襯底的被刻蝕掉的厚度為20微米 200微米。進一步的改進是，步驟六中研磨後的所述晶片的襯底的厚度為50微米 300微 米。進一步的改進是，步驟二中所述分離槽刻蝕掩膜版的圖形結構滿足形成的所述溝槽圖形的各所述晶片和相鄰晶片間的溝槽是完全連接在一起的、或各所述晶片和相鄰晶片間的溝槽間具有I微米 10微米長的未形成溝槽的隔斷區。本發明通過對所述多個測試和監控圖形結構形成於所述晶片的位置進行設置，能減少各晶片間的分離槽的寬度，且能將晶片和晶片間的分離槽的寬度減小到20微米以下。本發明通過採用一塊所述分離槽刻蝕掩膜版，能在所述分離槽中形成溝槽圖形，並能通過刻蝕的方法使晶片和晶片分離，這樣避免現有技術中由於採用刀片的劃片技術而帶來的影響產品質量的問題，所以本發明還能提高分割的穩定性和晶片的可靠性。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明圖I是現有技術中晶片在晶片上的分布示意圖；圖2是本發明實施例的流程圖； 圖3是本發明實施例的第一種晶片在晶片上的分布示意圖；圖4是本發明實施例的第二種晶片在晶片上的分布示意圖；圖5是本發明實施例的第三種在晶片上的分布示意圖；圖6是本發明實施例的第四種在晶片上的分布示意圖；圖7A-7D是本發明實施例的分離過程中晶片的剖面圖；圖8A是本發明實施例的分離槽刻蝕掩膜版的第一種結構示意圖；圖SB是本發明實施例的分離槽刻蝕掩膜版的第二種結構示意圖。
具體實施例方式如圖2所示，本發明實施例晶片和晶片的分離方法包括如下步驟步驟一、在晶片上形成多個晶片2、以及多個測試和監控圖形結構3A，各所述晶片2間形成有分離槽，各所述晶片2通過分離槽互相隔離，各所述晶片2和相鄰晶片2間的分離槽的寬度至少在一個方向上小於20微米。所述多個測試和監控圖形結構3A在晶片上的形成位置包括如下幾種結構如圖3所示，所述測試和監控圖形結構3A的區域為長度和寬度和一個或多個晶片面積相等的區域；形成時包括步驟在掩膜版設計時，把所述測試和監控圖形結構3A區域在掩膜版上與所述晶片2區域通過遮光帶分離開；在曝光中，將所述晶片2區域與所述測試和監控圖形結構3A區域分別進行曝光來實現；所有晶片和晶片之間的所述分離槽4A、4B、4C和4D的寬度是I微米 20微米。如圖4所示，所述測試和監控圖形結構3A放置於同一曝光場I中的部分所述晶片2和晶片2之間的所述分離槽4B1中，其它不放置所述測試和監控圖形結構3A的分離槽4A、4B、4C和4D的寬度是I微米 20微米。所述分離槽4B1的寬度要大於所述測試和監控圖形結構3A並由所述測試和監控圖形結構3A的寬度決定。圖4中所示的放置所述測試和監控圖形結構3A的所述分離槽4BI的方向為一個方向且沿Y軸，所述分離槽4BI也可以為一個方向且沿X軸，所述分離槽4B1的在其方向上的數量為I條或儘可能少的多條；所述分離槽4B1的也可以為沿平行於X軸也平行於Y軸的多條，每個方向的所述分離槽4B1的數量為I條或儘可能少的多條。如圖5所示，所述測試和監控圖形結構3A放置於同一曝光場I的最外側晶片2的外部的分離槽4C1中、或相鄰曝光場I的最外側晶片2的外部的分離槽4C1中，其它不放置所述測試和監控圖形結構3A的分離槽4A、4B、4C和4D的寬度是I微米 20微米。所述分離槽4C1的寬度要大於所述測試和監控圖形結構3A並由所述測試和監控圖形結構3A的寬度決定。圖5中所述分離槽4C1的為一個方向且沿Y軸，所述分離槽4C1的方向也可以為為一個方向且沿X軸，所述分離槽4C1的在其方向上的數量為I條或2條；所述分離槽4C1的也可以為沿平行於X軸也平行於Y軸的多條，每個方向的所述分離槽4C1的數量為I條或2條。如圖6所示，所述測試和監控圖形結構3A放置於同一曝光場I的和一個或多個所述晶片2面積相等的區域中，所有晶片2和晶片2之間的所述分離槽4A、4B、4C和4D的寬度是I微米 20微米。如圖7A所示，本發明實施例的形成了所述晶片2和所述測試和監控圖形結構3A以及所述分離槽後的所述晶片的剖面圖。在所述晶片的P型襯底上形成有阱，在阱中形成有有源器件，所述有源器件為一些MOS管，包括有柵極721和源漏區，有源器件間通過場氧 723隔離。在襯底上形成有無源器件如電阻，電容，電感等(未圖示)；在所述晶片2的最外周有屏蔽環731A、731B。器件上形成有多層金屬層，如第一層金屬724、最頂層金屬727 ;以及多層介質層，如器件和第一層金屬724間的介質層722、金屬層間的介質層725、以及最頂層金屬727上的介質層728和729，其中介質層728為HDP_Si02或PECVD Si02，所述介質層 729 為 P-SiON 或 SiN。步驟二、形成一張在各所述晶片間的分離槽中形成溝槽圖形的分離槽刻蝕掩膜版，所述分離槽刻蝕掩膜版的圖形結構滿足形成的所述溝槽圖形和各所述晶片間的分離槽的圖形結構相同、且各所述溝槽圖形的寬度小於對應的所述分離槽的寬度。如圖8A所示，所述分離槽刻蝕掩膜版的圖形結構滿足形成的所述溝槽圖形的各所述晶片和相鄰晶片間的溝槽是完全連接在一起的，即所述分離槽刻蝕掩膜版的圖形結構的圖形槽841和842是連通的即連接在一起的；或，如圖8B所示，所述分離槽刻蝕掩膜版的圖形結構滿足形成的所述溝槽圖形的各所述晶片和相鄰晶片間的溝槽間具有I微米 10微米長的未形成溝槽的隔斷區，即所述分離槽刻蝕掩膜版的圖形結構的圖形槽841和842是不連通的，在各相鄰的晶片間的圖形槽841和842的兩端都具有I微米 10微米長的隔斷區843。步驟三、如圖7A所示，利用所述分離槽刻蝕掩膜版在所述晶片上形成光刻圖形，所述光刻圖形由光刻膠740被刻蝕的光刻膠溝槽組成，所述光刻膠溝槽形成於各所述分離槽上方，各所述光刻膠溝槽的寬度是I微米 10微米。所述光刻膠溝槽的外部區域都被光刻膠740覆蓋保護。步驟四、如圖7B所示，利用所述光刻膠740作為掩膜，採用幹法或溼法刻蝕工藝，將所述光刻膠溝槽下方的介質膜、或者介質膜和金屬膜刻蝕掉。所述介質膜是氧化膜、氧化膜和氮化膜的組合、氧化膜和氮氧化膜的組合、或氧化膜和氮氧化膜和氮化膜的組合。步驟五、如圖7C所示，利用所述光刻膠740作為掩膜，利用幹法刻蝕、或溼法加上幹法刻蝕工藝，將所述晶片的襯底的刻蝕掉20微米 200微米的厚度，最後在所述光刻膠溝槽下方的所述晶片上形成所述溝槽圖形。對應於如圖8A和SB所示的所述分離槽刻蝕掩膜版，所述溝槽圖形的溝槽分別為連通的、或相鄰晶片間的溝槽間有I微米 10微米長的未形成溝槽的隔斷區。
步驟六、如圖7D所示，將所述晶片正面保護好，通過對所述晶片背面研磨，將所述晶片減薄到厚度為50微米 300微米。該厚度保證所述晶片的正面形成的所述溝槽圖形的各溝槽沒有露出、且各所述晶片2間沒有分離。步驟七、利用均勻轉動的滾筒給所述晶片施加壓力，使各所述晶片2相互分離。以上通過具體實施例對本發明進行了詳細的說明，但這些並非構成對本發明的限制。在不脫離本發明原理的情況下，本領域的技術人員還可做出許多變形和改進，這些也應 視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種晶片和晶片的分離方法，其特徵在於，包括如下步驟 步驟一、在晶片上形成多個晶片、以及多個測試和監控圖形結構，各所述晶片間形成有分離槽，各所述晶片通過分離槽互相隔離，各所述晶片和相鄰晶片間的分離槽的寬度至少在ー個方向上小於20微米； 步驟ニ、形成ー張在各所述晶片間的分離槽中形成溝槽圖形的分離槽刻蝕掩膜版，所述分離槽刻蝕掩膜版的圖形結構滿足形成的所述溝槽圖形和各所述晶片間的分離槽的圖形結構相同、且各所述溝槽圖形的寬度小於對應的所述分離槽的寬度； 步驟三、利用所述分離槽刻蝕掩膜版在所述晶片上形成光刻圖形，所述光刻圖形由光刻膠被刻蝕的光刻膠溝槽組成，所述光刻膠溝槽形成於各所述分離槽上方，所述光刻膠溝槽的外部區域都被光刻膠覆蓋保護； 步驟四、利用所述光刻膠作為掩膜，採用幹法或溼法刻蝕エ藝，將所述光刻膠溝槽下方的介質膜、或者介質膜和金屬膜刻蝕掉； 步驟五、利用所述光刻膠作為掩膜，利用幹法刻蝕、或溼法加上幹法刻蝕エ藝，將所述晶片的襯底的部分厚度刻蝕掉，最後在所述光刻膠溝槽下方的所述晶片上形成所述溝槽圖形； 步驟六、將所述晶片正面保護好，通過對所述晶片背面研磨，將所述晶片減薄到需要的厚度，該厚度保證所述晶片的正面形成的所述溝槽圖形的各溝槽沒有露出、且各所述晶片間沒有分離； 步驟七、利用均勻轉動的滾筒給所述晶片施加壓力，使各所述晶片相互分離。
2.如權利要求I所述晶片和晶片的分離方法，其特徵在於步驟一中所述測試和監控圖形結構的區域為長度和寬度和ー個或多個晶片面積相等的區域；形成時包括步驟在掩膜版設計時，把所述測試和監控圖形結構區域在掩膜版上與所述晶片區域通過遮光帶分離開；在曝光中，將所述晶片區域與所述測試和監控圖形結構區域分別進行曝光來實現；所有晶片和晶片之間的所述分離槽寬度是2微米 20微米。
3.如權利要求I所述晶片和晶片的分離方法，其特徵在於步驟一中的所述測試和監控圖形結構放置於同一曝光場中的部分所述晶片和晶片之間的所述分離槽中，其它不放置所述測試和監控圖形結構的分離槽的寬度是2微米 20微米。
4.如權利要求I所述晶片和晶片的分離方法，其特徵在於步驟一中的所述測試和監控圖形結構放置於同一曝光場的最外側晶片的外部的所述分離槽中、或相鄰曝光場的最外側晶片的外部的所述分離槽中，其它不放置所述測試和監控圖形結構的分離槽的寬度是2微米 20微米。
5.如權利要求I所述晶片和晶片的分離方法，其特徵在於步驟一中的所述測試和監控圖形結構放置於同一曝光場的和一個或多個所述晶片面積相等的區域中，所有晶片和晶片之間的所述分離槽寬度是2微米 20微米。
6.如權利要求I所述晶片和晶片的分離方法，其特徵在於步驟三中各所述光刻膠溝槽的寬度是I微米 10微米。
7.如權利要求I所述晶片和晶片的分離方法，其特徵在於步驟四中所述介質膜是氧化膜、氧化膜和氮化膜的組合、氧化膜和氮氧化膜的組合、或氧化膜和氮氧化膜和氮化膜的組合。
8.如權利要求I所述晶片和晶片的分離方法，其特徵在於步驟五中所述晶片的襯底的被刻蝕掉的厚度為20微米 200微米。
9.如權利要求I所述晶片和晶片的分離方法，其特徵在於步驟六中研磨後的所述晶片的襯底的厚度為50微米 300微米。
10.如權利要求I所述晶片和晶片的分離方法，其特徵在於步驟ニ中所述分離槽刻蝕掩膜版的圖形結構滿足形成的所述溝槽圖形的各所述晶片和相鄰晶片間的溝槽是完全連接在一起的、或各所述晶片和相鄰晶片間的溝槽間具有I微米 10微米長的未形成溝槽的隔斷區。
全文摘要
本發明公開了一種晶片和晶片的分離方法，包括步驟對多個測試和監控圖形結構形成於晶片上的位置進行設置，使各晶片間的分離槽的寬度至少在一個方向上小於20微米；形成一張分離槽刻蝕掩膜版並利用該分離槽刻蝕掩膜版對分離槽的介質膜、或者介質膜和金屬膜進行刻蝕以及分離槽下方的襯底進行刻蝕；進行背面減薄和通過施加壓力使晶片和晶片分離。本發明能減少各晶片間的分離槽的寬度、能提高分割的穩定性和晶片的可靠性。
文檔編號H01L23/544GK102683278SQ20111005434
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月8日 優先權日2011年3月8日
發明者梅紹寧, 王雷, 肖勝安 申請人:上海華虹Nec電子有限公司