[发明专利]水溶性有机-无机混合式掩模配方及其应用

说明书

描述了水溶性有机‑无机混合式掩模和掩模配方，以及切割半导体晶片的方法。在示例中，用于晶片单分处理的掩模包括基于固体成分和水的水溶性基质。p区金属化合物、s区金属化合物或过渡金属化合物溶解在整个水溶性基质中。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年1月30日提交的美国正常申请No.16/777,610的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开的实施例关于半导体处理领域，并且特别关于切割半导体晶片的方法，各晶片上具有多个集成电路。

背景技术

在半导体晶片处理中，集成电路形成在由硅或其他半导体材料组成的晶片(也称作基板)上。通常，各种半导体、导体或绝缘材料层用于形成集成电路。利用各种已知处理来掺杂、沉积和蚀刻这些材料，以形成集成电路。各晶片经处理而形成大量单独区域，这些区域含有称为晶粒的集成电路。

在集成电路形成处理后，“切割(dice)”晶片，以将单独的晶粒彼此分开以供封装或以未封装形式在较大电路内使用。用于晶片切割的两种主要技术为刻划和锯切。执行刻划时，钻石尖端刻划器沿着预成形刻划线跨晶片表面移动。这些刻划线沿着晶粒之间的间隔延伸。这些间隔一般称作“切割道(street)”。钻石刻划器沿着切割道在晶片表面形成浅划痕。诸如利用辊施加压力后，晶片沿着刻划线分开。晶片中的裂缝依循晶片基板的晶格结构而行。刻划可用于厚度约10密耳(千分之一寸)或以下的晶片。对较厚晶片而言，锯切是目前较佳的切割方法。

执行锯切时，以每分钟高转速旋转的钻石尖端锯子接触晶片表面并且沿着切割道锯切晶片。晶片安装在支撑构件(例如在整个膜框上延展的粘附膜)上，并且锯子被反复施加到垂直与水平切割道。执行刻划或锯切的一个问题在于碎片和凿孔会沿着晶粒的断裂边缘形成。此外，裂痕会形成并且从晶粒边缘传播到基板内，导致集成电路不起作用。剥落和破裂在刻划方面尤其严重，因为在晶体结构的110方向上，方形或矩形晶粒只有一侧可被刻划。

因而，劈开晶粒的另一侧将产生锯齿状分隔线。由于剥落和破裂，晶片上的晶粒之间需要额外间距，以免破坏集成电路，例如使碎片和裂痕与实际集成电路保持距离。作为间距要求的结果，标准尺寸晶片上无法形成许多晶粒，以致浪费了原本可用于电路的晶片基板面(real estate)。锯子的使用加剧了半导体晶片上的基板面浪费。锯刃厚度为约15微米。因此，为确保锯切周围的破裂和其他破坏不会损害集成电路，各晶粒的电路往往需分开60至500微米。另外，切割后，需实质清洁各晶粒，以移除锯切处理产生的微粒和其他污染物。

也已采用等离子体切割，但等离子体切割也有限制。举例而言，阻碍等离子体切割实施的一个限制为成本。用于图案化抗蚀剂的标准光刻操作将致使实施成本过高。可能阻碍等离子体切割实施的另一限制为沿着切割道切割时，常用金属(例如铜)的等离子体蚀刻会造成生产问题或产量限制。

发明内容

本公开的实施例包括用于切割半导体晶片的方法和装置。

在实施例中，用于晶片单分处理的掩模包括基于固体成分和水的水溶性基质。p区金属化合物、s区金属化合物或过渡金属化合物溶解在整个水溶性基质中。水溶性聚合物和金属化合物需要符合以下条件：

在另一个实施例中，切割包括多个集成电路的半导体晶片的方法包括在半导体晶片上方形成掩模。掩模包括基于固体成分和水的水溶性基质，以及溶解在整个水溶性基质中的p区金属化合物、s区金属化合物或过渡金属化合物。以激光刻划处理图案化掩模和半导体晶片的部分，以提供具有间隙的经图案化掩模和在集成电路之间的区域中的半导体晶片中的相应沟槽。通过经图案化的掩模中的间隙等离子体蚀刻半导体晶片，以延伸沟槽并单分集成电路。经图案化的掩模在等离子体蚀刻期间保护集成电路。