一種用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構，所述用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構至少包括：一個框體結構，所述框體結構的內側設有位移槽，所述位移槽內部安裝有兩條平行設置且之間形成卡槽的限位壓力擋板，所述框體結構的一側連接有用于通過所述位移槽使所述卡槽對準晶圓切割道的步進控制器。本實用新型的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構在切割道處施加一組外力幫助增加類似于Seal?Ring的功能，大大提高晶圓切割時的層間粘接力，防止邊緣破裂往內部延伸，本實用新型的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構的設計簡單、方便、效率高。
【專利說明】—種用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及半導體制造設備領域，特別是涉及一種用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構。
【背景技術】
[0002]隨著現代科學技術的不斷進步，半導體產業的發展越來越迅猛，對各種半導體制造工藝的要求也越來越高。目前，半導體芯片的制造過程中是用光刻機在一整片晶圓上批量生產，然后利用劃片、裂片將做好的整個芯片分割成所要求的尺寸的單一晶粒，芯片的切割是半導體芯片制造工藝中一道必不可少的工序。目前測封廠對芯片切割常用的方法是直接機械切割或者是先用激光燒出截口，再機械切割。
[0003]由于半導體工藝的不斷發展，為了降低信號傳輸延遲和串擾以及由于介電損失而導致的功耗增加，同時降低寄生電容，超低介電系數材料的應用已經成為趨勢，但是如圖1所示為各種材料在同一條件下的楊氏模量和熱膨脹系數列表，由表可知，超低介電系數材料的楊氏模量為4,遠遠小于S1、Cu、Si02及低介電系數材料(Low-Kl、Low_K2)的楊氏模量；超低介電系數材料的熱膨脹系數為18，遠遠大于S1、Cu、S12及低介電系數材料(Low-Kl、Low-K2)的熱膨脹系數。超低介電系數材料的楊氏模量小、熱膨脹系數大，導致其抵抗形變的能力差，很容易在切割過程中在切割邊緣產生裂縫，裂縫的延伸會影響芯片的使用甚至會造成芯片受損而報廢。
[0004]Seal Ring是現有技術中用于芯片內部增加晶圓切割時的層間粘接力、防止邊緣破裂往內部延伸的一種方法，Seal Ring是一個由diff、contact、via和metal等layer按一定規則組成的氧化、鈍化層結構，介于芯片和劃片槽之間，用于防止芯片在切割時受到機械損傷，但是Seal Ring阻礙機械損傷的強度不夠大，不足以抵擋住熱應力釋放帶來的破壞，用Seal Ring提高層間粘接力的提升空間有限,裂縫很有可能穿過Seal Ring延伸至有效芯片區域，不能從根本上有效解決晶圓切割過程中帶來的邊緣破裂。
[0005]運用目前的切割技術可以分離芯片，但是這種切割芯片的方法很容易導致被切開的芯片斷面產生裂紋，造成材料強度降低，影響芯片的性能甚至導致芯片的報廢，影響良率。超低介電系數材料在晶圓切割過程中帶來的邊緣破裂成為一道很難攻克的難題，如何從外部增加類似Seal Ring的力量，使晶圓切割變得簡單、高效、良品率高已成為一種新的研究方向。
實用新型內容
[0006]鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構，用于解決現有技術中晶圓切割過程中超低介電系數材料楊氏模量小、熱膨脹系數大、抵抗形變的能力差以及Seal Ring不夠強壯等帶來的切割邊緣破裂的問題。
[0007]為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構，所述用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構至少包括:一個框體結構，所述框體結構的內側設有位移槽，所述位移槽內部安裝有兩條平行設置且之間形成卡槽的限位壓力擋板，所述框體結構的一側連接有用于通過所述位移槽使所述卡槽對準晶圓切割道的步進控制器。
[0008]優選地，所述框體結構設置為長方形。
[0009]優選地，所述限位壓力擋板的截面為上寬下窄的直角梯形結構。
[0010]更優選地，兩個所述直角梯形截面對稱設置，內側對稱邊為兩條平行的直角邊。
[0011]優選地，所述限位壓力擋板的著力底部材料為韌性材質。
[0012]優選地，所述兩條平行的限位壓力擋板之間的卡槽間距設定為30um?70um。
[0013]優選地，所述用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構安裝于切割機臺上。
[0014]優選地，所述限位壓力卡槽通過外力對晶圓施加壓力。
[0015]如上所述，本實用新型的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構，具有以下有益效果:
[0016]1、通過外部設備實現類似Seal Ring的功能。
[0017]2、大大提聞晶圓切割時的層間粘接力，防止邊緣破裂往內部延伸，提聞晶圓切割的良率，尤其適用于超低介電系數材料的晶圓切割中。
[0018]3、設計結構簡單易操作、可行性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1顯示為各種材料的楊氏模量和熱膨脹系數列表示意圖。
[0020]圖2顯示為本實用新型的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構俯視示意圖。
[0021]圖3顯示為本實用新型的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構在A-A方向上的截面示意圖。
[0022]元件標號說明
[0023]I用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構
[0024]11框體結構
[0025]12限位壓力擋板
[0026]13步進控制器
[0027]2 晶圓
[0028]21有效芯片
[0029]22切割道
[0030]d 卡槽間距
【具體實施方式】
[0031]以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。
[0032]請參閱圖2至圖3。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。
[0033]實施例一
[0034]如圖2至圖3所示，本實用新型提供一種用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構1，所述用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構I至少包括:
[0035]一個框體結構11，所述框體結構11可以是任何滿足生產要求的形狀，例如半圓形，弧形，方形等，在本實施例中，所述框體結構11設置為長方形。
[0036]所述框體結構11的內側設有位移槽，所述位移槽內部安裝有兩條平行設置且之間形成卡槽的限位壓力擋板12，所述兩條平行的限位壓力擋板12之間的卡槽間距d設定為30um?70um,在本實施例中，卡槽間距d設定為50um。所述限位壓力擋板12的截面可以是任意上寬下窄的形狀，在本實施例中，所述上寬下窄的截面為直角梯形結構，梯形的寬邊在上，窄邊在下。兩個所述直角梯形截面對稱設置，內側對稱邊為兩條平行的直角邊，如圖3所示，在本實施例中，所述限位壓力擋板12的截面優選為上寬下窄的直角梯形結構，且在y軸方向上對稱，內側對稱邊為兩條平行的直角邊，使兩個對稱直角梯形結構中間預留出一條卡槽，用于作為切割設備的入口 ；直角梯形的寬邊與框體結構11相連，直角梯形的窄邊作用于晶圓2的切割道22上，盡量使作用于晶圓切割道22處的限位壓力擋板12盡量靠近切割線，同時不影響切割設備在兩條平行的限位壓力擋板12之間的卡槽內進行切割。所述限位壓力擋板12的著力底部材料為韌性材質，可以是任意滿足生產要求的韌性材質，在本實施例中，作為所述限位壓力擋板12的著力底部的韌性材質為橡膠。
[0037]所述框體結構11的一側連接有用于通過所述位移槽使所述卡槽對準晶圓切割道22的步進控制器13。所述兩條限位壓力擋板12通過步進控制器13來實現在位移槽內的移動，移動距離根據晶圓有效區域21的寬度進行設定，保證每次移動后所述卡槽都能對準晶圓切割道22。
[0038]所述用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構I被固定在切割機臺上，通過兩條限位壓力擋板12在切割線的兩側施加壓力。
[0039]上述用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構I的工作原理如下:
[0040]本實用新型的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構I的尺寸不限，根據晶圓的尺寸大小及該用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構I的框架11的大小，可選擇以一個用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構I從晶圓的一側通過步進控制器13控制限位壓力擋板12單向移動以完成切割，也可以選擇以兩個用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構I從晶圓2的兩側同時移動限位壓力擋板12來完成切割。如圖2所示，本實施例中，選擇以兩個用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構I從晶圓2的圓心處分別通過步進控制器13控制限位壓力擋板12向兩側移動，兩個用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構I能同時工作，有效提高效率。首先將晶圓2放置在切割機臺上，然后將兩個本實用新型的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構I分別安裝在切割機臺上，使其分別位于晶圓2上方。如圖2所示，將本實用新型的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構I被固定于晶圓2上方，左右分布，兩組限位壓力擋板12被設定在接近晶圓2圓心處的兩條切割道22上。如圖3所示，限位壓力擋板12作用于切割線的兩側，中間留有間隙，正好可以用激光或機械設備在間隙中進行切割，限位壓力擋板12之間的卡槽間距d設定為30um?70um,在本實施例中，卡槽間距d設定為50um。然后根據晶圓2上芯片的尺寸，設定步進控制器13來控制限位壓力擋板12在位移槽內以一定距離移動，移動距離設定為相鄰切割道之間的距離，左右兩側的限位壓力擋板12分別從晶圓2的圓心處向兩側移動，在切下一組線的時候，切割好的線可以去做移動位置和下壓接觸的調整，這樣操作迅速、有序、效率高。
[0041]實施例二
[0042]作為本實用新型的另一優選方案，可以將晶圓2放置在切割機臺上，在切割機臺上安裝本實用新型的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構1，使其位于晶圓2的上方，本實施例中，仍選擇以兩個本實用新型的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構I同時工作，提高效率。兩組限位壓力擋板12的設置可根據切割要求自行設定，在本實施例中，兩組限位壓力擋板12被設置在晶圓2最左側的相鄰的兩條切割道22上。兩個本實用新型的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構I被固定在切割機臺上，兩組限位壓力擋板12也不通過步進控制機13來實現在位移槽內的移動，而是對切割機臺上的晶圓2進行移動，通過外部設備將晶圓2向左側移動兩條切割道的距離，在本實施例中，所述外部設備為步進控制器，同樣能實現迅速、有序、聞效的切割。
[0043]綜上所述，本實用新型提供的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構I在切割的邊緣加一個外力，加強類似Seal Ring的芯片保護功能，大大提高了晶圓切割時的層間粘接力，防止邊緣破裂往內部延伸，提高晶圓切割的良率，尤其適用于超低介電系數材料的晶圓切割中。越接近裂縫開始的地方，能量釋放越少，裂縫長度越短，將該外力施加于越靠近裂縫開始的地方，其抑制裂縫擴散的作用越強，越能保護有效芯片21不被切割裂縫破壞。如圖2及圖3所示，在本實施例中，限位壓力擋板12被設置于切割道22，并且在y軸方向上軸對稱設計，從兩側對切割邊緣施力，加強保護作用，能同時保護兩側的有效芯片21，效率大大提高；同時上寬下窄的直角梯形的截面設計能很好的將施加的壓力集中于底部的窄邊，力口大作用于切割道22上的壓強，保護效果更佳。考慮到切割道22上有一些起伏，限位壓力擋板12的著力邊底部使用韌性材質，有效減小用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構I對晶圓2的表面帶來損傷，對晶圓2上施加的壓力也有緩沖作用。同時以步進控制器13控制限位壓力擋板12從中間向兩邊移動，能精準、高效的確定限位壓力擋板12的位置，本實用新型方法簡單、方便、可行性高。所以，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0044]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構，其特征在于，所述用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構至少包括:一個框體結構，所述框體結構的內側設有位移槽，所述位移槽內部安裝有兩條平行設置且之間形成卡槽的限位壓力擋板，所述框體結構的一側連接有用于通過所述位移槽使所述卡槽對準晶圓切割道的步進控制器。
2.根據權利要求1所述的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構，其特征在于:所述框體結構設置為長方形。
3.根據權利要求1所述的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構，其特征在于:所述限位壓力擋板的截面為上寬下窄的直角梯形結構。
4.根據權利要求3所述的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構，其特征在于:兩個所述直角梯形截面對稱設置，內側對稱邊為兩條平行的直角邊。
5.根據權利要求1所述的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構，其特征在于:所述限位壓力擋板的著力底部材料為韌性材質。
6.根據權利要求1所述的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構，其特征在于:所述兩條平行的限位壓力擋板之間的卡槽間距設定為30um?70um。
7.根據權利要求1所述的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構，其特征在于:所述用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構安裝于切割機臺上。
8.根據權利要求1所述的用于晶圓切割的限位壓力卡槽結構，其特征在于:所述限位壓力卡槽通過外力對晶圓施加壓力。
【文檔編號】B28D7/04GK203818360SQ201420230447
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月7日 優先權日:2014年5月7日
【發明者】文智慧, 殷原梓, 楊梅, 高保林, 蘇新亭 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司