[发明专利]用于在玻璃基板上的芯片等级封装的镭射切割的方法

说明书

技术领域

本发明是关于电子装置的切割作业。尤其，本发明是关于复合电子装置的切割作业，其中这些装置藉由组装多个潜在非类似基板的迭层所建构。本发明特别是关于影像传感器复合半导体装置的切割作业，这些装置包含一通常为硅质而其中含有主动电路构件的基板或晶圆，且合并以一拥有光学穿透性且通常为玻璃或蓝宝石的保护基板。

背景技术

半导体及其它电子装置一般说来是藉由将一装置的多个拷贝并同建立于一基板上，然后再对这些装置进行切割的方式所制造。基板可为由硅质、蓝宝石、陶瓷、玻璃或玻璃状材料所组成。切割(Singulation)为一藉由在这些装置间产生一划切或断破以将多个经制造于一基板上的装置彼此分割藉此构成个别装置的动作。切割可为按许多方式进行。其中一种称为「雕割(Scribing)」，其完成方式为首先在该基板表面或经接附于该基板表面的材料上加工作出一切痕或沟槽而无须切穿该基板。之后，以机械方式断破或劈裂该基板以分割该晶粒。此切痕或沟槽可为藉由机械割锯、化学蚀刻、镭射辐射或者其一组合方式所形成。另一种切割基板的方式称为「切出(Dicing)」，其中是藉由机械割锯、化学蚀刻或镭射辐射或者其一组合方式进行该所欲分割的完整深度而无须机械劈裂。

半导体装置通常是以横列及纵行的方式排置于一基板上，而这些之间则设为不含关键性组件的自由区域。这些自由区域称为「街道」，并且通常会构成两组彼此垂直排置的直线以利在经切割之后能够产获长方形装置。图1显示一典型的半导体晶圆10，其中含有多个复合装置，其中一个经标注为12，以及多条街道，其中一个经标注为14。同时亦显示出上方表面金属，其中一个经标注为16。

由于消费者对于在日益缩小封装里更多功能的需求鼓励制造商将更多电路设置在更少空间之内，因而半导体装置变得更加复杂。此一在封装密度方面的提高造成出现三种趋势。首先，基板变得更薄，故而更易于受到裂痕或碎裂的损坏。其次，由于电路密度愈来愈高且基板空间变得更加珍贵，因此会希望将运用作为街道的空间降至最小。最后，愈来愈多电子装置被封装为复合装置，其中在进行切割之前会先组装多个基板，藉以充分发挥晶圆等级整合所内含的平行性，同时将更多功能性封装在一较小容积内或是保护底层组件。

复合半导体装置可为由多个基板所制成，可能含有多个半导体装置而经组装成一单一功能性装置。这些复合装置经常是在进行装置切割之前先予组装，并且可能会出现典型切割方法的问题。图2显示一示范性复合装置，在本例中为一自一侧边所观看的互补氧化金属半导体(CMOS)影像传感器，其中显示出一硅质晶圆20，此者含有主动电路构件(未予图示)；多个焊锡凸块，其中一个经标注为22；以及上方表面金属，其中一个经标注为24。该晶圆20以夹片(其中一个经标注为28)而分离于该玻璃盖板26。其中一条街道经标注为30而作为邻近虚线之间的范围。在此装置里，该影像传感器是位于该硅质晶圆20中面朝该玻璃盖板26的表面上。该透明盖板可保护该传感器，并同时让光线能够抵达该传感器。

一种用以切割半导体装置的现有技术制程是以一机械锯器，例如DISCODAD3350(日本东京的DISCO公司)，来进行晶圆划切。机械锯器的其一缺点就在于会沿这些所产生的隙缝或划切造成碎裂或裂痕，这些碎裂或裂痕会弱化该基板，并且可对最终的半导体装置造成问题。此一因碎裂或裂痕所致生的基板弱化情况会随着基板变得愈来愈薄而益形恶劣。机械锯器也具有一依照该锯器的最小尺寸而定的最小隙缝尺寸。然如此会对制造商降低街道大小并改善基板的可用面积的能力产生限制。一种对于此碎裂问题的可能解决方案为减慢锯器移动通过基板的速率。有必要审慎调整划切压力及锯器通过该材料的速度以避免产生碎裂，然此二者皆会造成产出量下降，原因在于较低压力意味着锯器需更多次地通过，而速度较缓则表示每次通过都需耗时更久。此方式虽可减少裂痕或碎裂问题，不过会导致无可接受的切割制程缓慢。

一种用于半导体装置切割的替代性制程为利用一化学或电浆蚀刻处理以形成划切。此一范例可如经授予OMM(OMM Inc.，San Diego，CA)的美国专利第6,573,156号案文中所示。在此制程中，一沟槽是经蚀刻于一晶圆的一侧上，对该侧施用以一暂时性握持材料，然后再对另一相对侧进行蚀刻。接着移除该暂时性握持材料以供分割这些个别半导体装置。此方法具有需将多项额外步骤和额外设备增置于制造程序的缺点，从而增加制造成本与时间。