[发明专利]一种晶圆劈裂装置及其方法

说明书

本发明的一种晶圆劈裂装置及其方法，该装置包括一主体，所述主体上具有夹紧装置，用于将晶圆固定在所述主体上；负压系统，用于将所述晶圆吸附在主体上，并形成密闭空间；正压系统，用于向所述晶圆与所述主体形成的密闭空间施加气体，使所述晶圆按照预先形成的切割道断开，将所述晶圆进行劈裂形成晶粒。本发明采用气体瞬间施压将晶圆劈裂为晶粒，成品率高，降低崩边现象。

技术领域

本发明属于半导体材料或高硬高脆材料技术领域，涉及一种半导体晶圆加工装置及其方法，尤其适用于一种晶圆劈裂装置及其方法。

背景技术

随着科学技术的进步和发展，半导体或高硬高脆材料的切割工艺也在不断创新。现有的晶圆劈裂工艺是把预先切割好的覆膜晶圆放在加工位，预先切割可以通过激光切割或是刀具切割方法。晶圆本身放在专用的薄膜上，这个是通过晶圆覆膜机实现的。覆膜晶圆放在砧板上，通过劈刀对已经切割的晶圆道施加外力，使晶圆沿切割道裂开。

现有的的晶圆劈裂工艺虽然可以配合CCD图像定位系统对准切割道进行晶圆的劈裂而得到多个晶粒，却仍具有以下缺点：在对位劈裂步骤中，对劈刀的直线度，劈刀和切割道的平行度，砧板的平面度等指标要求很高，如有偏差将使该劈刀无法完全对准切割道，而直接造成晶圆损坏；每次只能劈裂一个切割道，不能劈裂多尺寸芯片晶圆(只能劈裂贯穿道，非贯穿道需要倒膜)，生产效率非常低，工艺要求过高。

鉴于上述现有的晶圆劈裂工艺存在的缺陷，本发明基于现有晶圆产品的特殊性，例如MEMS的微结构传感器晶圆，表面有高脆镀层等晶圆，基于新的激光切割工艺，如激光隐形切割等，结合丰富的经验和专业知识，发明一种新的晶粒劈裂工艺，能够改进现有的晶圆劈裂工艺，使其更具有实用性。

激光已经作为一种工具应用在各行各业。由于激光的高亮度高强度的特性，且激光光斑的尺寸可以通过聚焦镜聚焦到微米量级，因此激光加工技术在有着高精度加工要求的行业中备受青睐，尤其是对于陶瓷、单晶硅和蓝宝石等高、硬、脆难以加工的切割技术中，激光加工技术尤为受欢迎。

以半导体行业为例，晶圆的切片工艺是后道装配工艺中的第一步。该工艺将晶圆分成单个的芯片，用于随后的芯片键合、引线键合和测试工艺。当芯片尺寸越来越小，集成度越来越高，传统的机械切片技术产能下降，破片率上升，产生的废品率增加。在这种情况下，激光切割技术得以显现优势。由于激光属于无接触式加工，不对晶圆产生机械应力的作用，对晶圆损伤较小。因此激光晶圆切片技术得到大力的发展。

虽然，激光技术的应用在很大程度上缓解了上述缺陷，然而在激光技术使用时，其热影响区过大及熔渣喷溅污染的问题仍未妥善解决，这些缺点足以影响或破坏芯片的性能，特别是透明材料，对熔渣污染问题尤为明显。特别是对高硬高脆材料进行传统激光加工后，裂片崩边问题尤为明显。无论是市面上已经使用的线光斑激光内切还是点光斑多层切割，在裂片过程中，如果切割能量过大，切割直线度和表面崩边数值会很大，直接影响芯片质量；如果切割能量过小，那么裂片工艺会变得复杂，会使用专用的设备，即使这样也不能保证较高的直线度和崩边指标，尤其是针对一个晶圆上有多种尺寸的芯片，传统工艺要通过多次倒膜裂片才能实现晶圆扩片，使用此方法既保证切割质量精度要求，又可以方便快捷扩片。

发明内容

本发明的目的提供一种新的晶圆劈裂工艺，尤其是面对新的半导体材料和新的激光切割方法的晶圆(例如隐形切割)，提高晶圆劈裂良率，提高工艺指标，如裂片后的直线的、崩边等指标。

本发明的晶圆劈裂装置包括一主体，所述主体上具有夹紧装置，用于将晶圆固定在所述主体上；负压系统，用于将所述晶圆吸附在主体上，并形成密闭空间；正压系统，用于向所述晶圆与所述主体形成的密闭空间施加气体，使所述晶圆按照预先形成的切割道断开，将所述晶圆进行劈裂形成晶粒。

作为本发明的一实施方式，所述晶圆底面具有膜，所述膜与固定晶圆的框体相连接，所述夹紧装置夹紧所述框体，从而将所述晶圆固定在所述主体上。