專利名稱：在劃片格線中形成缺陷預(yù)防溝槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將微電子器件晶片切割成獨(dú)立的微電子管芯。具體而言，本發(fā)明涉及在微電子器件晶片的劃片格線(dicing street)中形成溝槽。這些溝槽幫助預(yù)防在微電子器件晶片的集成電路的互連層中形成或者擴(kuò)展諸如裂紋和分層的缺陷。
背景技術(shù)：
在微電子器件的生產(chǎn)中，集成電路形成在半導(dǎo)體晶片內(nèi)和其上，所述晶片通常主要由硅構(gòu)成，但是也可以使用諸如砷化鎵和磷化銦的其它材料。如圖15所示，單個(gè)微電子器件晶片200可以包含多個(gè)基本上相同的集成電路202，該電路通常基本上為矩形并按行和列來(lái)布置。相互垂直的兩組劃片格線204在半導(dǎo)體晶片200的幾乎整個(gè)表面上、各個(gè)分散的集成電路202之間延伸，其中每組劃片格線204相互平行。
在微電子器件晶片200上的集成電路202經(jīng)過(guò)了初步的功能測(cè)試(晶片挑選)之后，微電子器件晶片200被切割(被切開)，使得起作用的集成電路202的每個(gè)區(qū)域變成一個(gè)能夠用于形成被封裝的微電子器件的微電子管芯。一種示例性的微電子晶片劃片處理使用鑲金剛石的圓形劃片機(jī)，該劃片機(jī)沿著位于各個(gè)行與列之間的相互垂直的兩組線或者“劃片格線”204行進(jìn)。當(dāng)然，劃片格線204的大小必須允許晶片切割刀片在相鄰的集成電路202之間通過(guò)而不對(duì)電路造成損壞。
如圖16和17所示，微電子器件晶片200可以具有保護(hù)環(huán)206，其基本上圍繞著集成電路202。保護(hù)環(huán)206延伸穿過(guò)互連層208(見(jiàn)圖17)?；ミB層208包括半導(dǎo)體晶片214上的多個(gè)層212，該多層212由被介電材料層分隔開的金屬跡線層構(gòu)成。互連層208為集成電路內(nèi)的集成電路部件之間的電通信提供路線。保護(hù)環(huán)206一般是隨著互連層208的形成而被一層一層地形成的。保護(hù)環(huán)206幫助防止外部污染侵蝕在互連層208之間的集成電路202。
在劃片之前，微電子器件晶片200被安裝到粘性的柔性帶216上(見(jiàn)圖17)，該柔性帶216被附在脊結(jié)構(gòu)上(未示出)。帶216在劃片操作之后以及向下一裝配工序傳送期間繼續(xù)固定著微電子管芯。如圖18和19所示，劃片機(jī)在劃片格線204中切開一個(gè)穿過(guò)互連層208和半導(dǎo)體晶片214的溝道218。在劃片過(guò)程中，劃片機(jī)一般會(huì)向帶216中切入其厚度的大約三分之一。
但是，在對(duì)微電子器件晶片200的劃片中，使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的劃片機(jī)(鑲金剛石的金屬)，結(jié)果造成沿著互連層208的邊緣粗糙，并且在互連層212施加了應(yīng)力。這種影響對(duì)于具有可延展銅跡線或者互連的互連層208是最為普遍的。這種粗糙邊緣和所施加的應(yīng)力是裂紋擴(kuò)展到互連層208和/或互連層208分層的起源，這種裂紋擴(kuò)展和/或分層穿過(guò)保護(hù)環(huán)206進(jìn)入集成電路202中，引起致命的缺陷。由于器件材料性能為滿足各種電性能要求而使附著性和強(qiáng)度變差，因此這些缺陷也正在增長(zhǎng)。
因此，開發(fā)出能夠高效地對(duì)微電子器件晶片進(jìn)行劃片并同時(shí)減少或者基本上消除裂紋和分層擴(kuò)展的可能性的技術(shù)將是非常有利的。


盡管本申請(qǐng)文件最后給出了具體指出并明確聲明本發(fā)明內(nèi)容的權(quán)利要求書，但是當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)可以從以下對(duì)本發(fā)明的描述中非常方便地確認(rèn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的微電子器件晶片的側(cè)視橫截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的通過(guò)激光在微電子器件晶片劃片格線區(qū)域的互連層中形成的缺陷預(yù)防雙溝槽的側(cè)視橫截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的圖2的缺陷預(yù)防雙溝槽沿線3-3的俯視平面圖；圖4和5是根據(jù)本發(fā)明的通過(guò)刻蝕微電子器件晶片的互連層形成的缺陷預(yù)防雙溝槽的側(cè)視橫截面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的在傳統(tǒng)晶片劃片過(guò)程中圖2和3或圖4和5的微電子器件晶片的側(cè)視橫截面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的在傳統(tǒng)的晶片劃片之后圖2和3或圖4和5的微電子器件晶片的側(cè)視橫截面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的圖7的微電子器件晶片沿線8-8的俯視平面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的通過(guò)激光在微電子器件晶片劃片格線區(qū)域的互連層中形成的缺陷預(yù)防單溝槽的側(cè)視橫截面圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的圖9的缺陷預(yù)防單溝槽沿線10-10的俯視平面圖；圖11和12是根據(jù)本發(fā)明的通過(guò)刻蝕微電子器件晶片的互連層形成的缺陷預(yù)防單溝槽的側(cè)視橫截面圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明的在傳統(tǒng)晶片劃片之后圖9和10或圖11和12的微電子器件晶片的側(cè)視橫截面圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明的圖13的微電子器件晶片沿線14-14的俯視平面圖；圖15是現(xiàn)有技術(shù)中具有多個(gè)未被分開的微電子器件的傳統(tǒng)微電子器件晶片的俯視平面圖；圖16是現(xiàn)有技術(shù)中示出了劃片格線區(qū)域的圖15的局部16的俯視平面放大圖；圖17是現(xiàn)有技術(shù)中為微電子器件晶片的劃片格線區(qū)域沿圖16的線17-17的側(cè)視橫截面圖；圖18是現(xiàn)有技術(shù)中在晶片劃片之后圖16和17的微電子器件晶片的俯視平面圖；以及圖19是現(xiàn)有技術(shù)中微電子器件晶片的劃片格線區(qū)域沿圖18的線19-19的側(cè)視橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
在以下詳細(xì)描述中，將參照那些以圖解方式示出了其中可實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施例的附圖。這些實(shí)施例被充分詳細(xì)地描述以使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤├景l(fā)明。應(yīng)該理解本發(fā)明的各種實(shí)施例盡管不一樣，但是未必是相互排斥的。例如，這里結(jié)合一個(gè)實(shí)施例所描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特性可以在其它實(shí)施例中被實(shí)現(xiàn)，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。另外，應(yīng)該理解在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以改變所公開的各個(gè)實(shí)施例中的多個(gè)單獨(dú)的元件的位置和布置。因此，以下詳細(xì)描述并不被作為是限制性的，本發(fā)明的范圍僅由被正確解釋的所附權(quán)利要求及其等同物的全部范圍來(lái)定義。附圖中，幾個(gè)視圖中的類似標(biāo)號(hào)表示相同或相似的功能塊。
本發(fā)明包括在微電子器件晶片的互連層上形成至少一個(gè)溝槽，使得每個(gè)溝槽的至少一個(gè)壁能夠位于晶片切割機(jī)(wafer saw)將切開微電子器件晶片的位置的任一側(cè)。
圖1圖示了類似于圖15和16的微電子器件晶片200的微電子器件晶片100，包括被安裝到粘性的柔性帶116上的半導(dǎo)體晶片114和設(shè)置在半導(dǎo)體晶片114上的互連層108，所述半導(dǎo)體晶片114包括，但不限于硅、砷化鎵和磷化銦。當(dāng)然，應(yīng)該理解，所使用的術(shù)語(yǔ)“晶片”并不僅僅包括整個(gè)的晶片，還包括它們的部分。
互連層108一般是介電材料和經(jīng)圖案化的導(dǎo)電材料交替的層112，所述介電材料包括但不限于二氧化硅、氮化硅、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、二苯基環(huán)丁烯、氟化二氧化硅、摻碳二氧化硅、碳化硅、各種聚合物介電材料(例如，可以從密歇根州米德蘭市的Dow Chemical公司購(gòu)買到的SiLK)等，所述導(dǎo)電材料包括銅、鋁、銀、鈦以及它們的合金等。用于制作互連層108的方法和工藝以及其不同層中次要的組分材料對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯然的。
如以上所討論的，多個(gè)劃片格線104分隔開單獨(dú)的集成電路102。一般，劃片格線104正交地延伸以將集成電路102分隔成行和列。優(yōu)選地，至少一個(gè)保護(hù)環(huán)106將集成電路102從劃片格線104隔離開，如以上關(guān)于圖15和16所討論的那樣。在劃片格線104中，一般存在測(cè)試結(jié)構(gòu)，它們由與互連層108的其它部分相同的材料構(gòu)成。在劃片格線104中的這些測(cè)試結(jié)構(gòu)與保護(hù)環(huán)106之間可以整個(gè)是由沒(méi)有包含導(dǎo)電材料的介電材料所構(gòu)成的一個(gè)或者多個(gè)區(qū)域。如下所述，在本發(fā)明的包含了兩個(gè)溝槽的實(shí)施例中，這些溝槽可以被設(shè)置成使得它們?nèi)柯淙胝麄€(gè)由介電材料構(gòu)成的區(qū)域中。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括使用激光器，例如Nd:YAG激光器(放大介質(zhì)為摻釹釔鋁石榴石(YAG))(例如，美國(guó)俄勒岡州、波特蘭的ElectroScientific Industries有限公司生產(chǎn)的Model 2700微機(jī)械加工系統(tǒng))，以在每個(gè)劃片格線104(行和列)上的燒蝕出深約10微米(燒蝕得更深則限制了激光器速度并增加了碎片，但是同時(shí)也使得切割過(guò)程更快)，例如約80微米寬的兩個(gè)溝槽(第一溝槽118和第二溝槽118’)。第一溝槽118和第二溝槽118’被定位位于劃片格線104的任一側(cè)、在對(duì)微電子器件晶片100進(jìn)行劃片時(shí)將被劃片機(jī)切開的位置，如圖2和3所示。第一溝槽118和第二溝槽118’優(yōu)選延伸完全穿過(guò)互連層108。當(dāng)然，應(yīng)該理解，諸如激光器類型、其功率設(shè)置、燒蝕持續(xù)時(shí)間和燒蝕線的寬度的工藝參數(shù)會(huì)根據(jù)介電材料層和導(dǎo)電材料層的類型而變化，這些對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯然的。
激光器一般不被用于微電子器件晶片的劃片，因?yàn)樗鼈円虚_/燒蝕穿微電子器件晶片的整個(gè)厚度非常緩慢。此外，激光器燒蝕產(chǎn)生碎片，這些碎片可能引起對(duì)微電子器件晶片和處理設(shè)備的污染。但是，人們發(fā)現(xiàn)，激光器能夠在碎片最少的情況下很快地切穿互連層108。由于激光器切開/燒蝕出側(cè)面光滑的溝槽，因此第一溝槽118和第二溝槽118’不會(huì)在包括互連層108的層中擴(kuò)展裂紋或者造成其分層；相反，晶片切割機(jī)的邊緣只會(huì)在下層硅襯底中與晶片相交，在這里形成裂紋并不引起問(wèn)題。
當(dāng)然，本發(fā)明不限于使用激光器。在如圖4和5所示的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，刻蝕技術(shù)被用來(lái)形成第一溝槽118和第二溝槽118’。該處理利用了本領(lǐng)域中公知并被很好表征的工藝。首先，在互連層108上涂敷正性(例如，重氮醌/酚醛清漆樹脂等)或負(fù)性(例如，聚(對(duì)-t-丁氧羰基-氧化苯乙烯)(poly(p-t-butyloxycarbonyl-oxystyrene)等)的抗蝕材料122并將其圖案化，使得在希望形成溝槽的區(qū)域中生成開口124，如圖4所示。當(dāng)互連層108的整個(gè)厚度被優(yōu)選地移除時(shí)，需要涂敷相對(duì)較厚的抗蝕層(大致在約1到5微米之間)，除非刻蝕選擇性非常高。如圖5所示，互連層108接著被刻蝕以形成穿透至半導(dǎo)體晶片114的第一溝槽118和第二溝槽118’?？涛g材料高度取決于該刻蝕處理是干法刻蝕還是濕法刻蝕，以及取決于要被刻蝕的互連層108中所使用的材料的性質(zhì)。但是，刻蝕材料可以包括，但不限于乙二酰氟、五氟乙烷、1，1-二氟乙烷、氫氟化物、硫酸、氧等離子體、氟等離子體、氯等離子體等等。在一個(gè)實(shí)施例中，其中要刻蝕的溝槽所在的區(qū)域只由介電材料構(gòu)成。當(dāng)然，應(yīng)該理解，根據(jù)所選的介電層材料和導(dǎo)電層材料，可能需要利用不同刻蝕材料的多個(gè)刻蝕步驟。
例如，如果介電材料由二氧化硅構(gòu)成，則刻蝕材料可以包括，但不限于Ar、CF4和CO的混合物。該處理可以在平行平板等離子系統(tǒng)(也被稱為反應(yīng)離子刻蝕器)中利用通過(guò)穿孔的上平板或者噴頭傳送的刻蝕氣體來(lái)進(jìn)行。RF功率、平板間隔以及其它工藝參數(shù)的適當(dāng)?shù)闹祵⑷Q于該處理中所使用的特定工具。當(dāng)然，其它類型的刻蝕設(shè)備也可以使用，這對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯然的。
在形成了第一溝槽118和第二溝槽118’之后，如果采用了刻蝕處理則在移除抗蝕材料之后，晶片切割機(jī)117(見(jiàn)圖6)在第一溝槽118和第二溝槽118’之間切出溝道126，穿透互連層108和半導(dǎo)體晶片114，如圖7和8所示。當(dāng)然，鋸痕(鋸口)的寬度必須小于第一溝槽118和第二溝槽118’之間的距離120。
圖9-14圖示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。形成了單個(gè)寬溝槽128，而不是形成如圖2-8所示的兩個(gè)單獨(dú)的溝槽。該寬溝槽128應(yīng)該足夠?qū)?，以消除在微電子器件晶片的劃片過(guò)程中晶片切割機(jī)與互連層108之間的相互作用。消除了晶片切割機(jī)與互連層108之間的任何相互作用就消除了由晶片切割機(jī)在互連層108中產(chǎn)生任何缺陷的潛在可能性。
單個(gè)寬溝槽128可以如上所討論以及在圖9和10中所示出的通過(guò)激光器形成，如上所討論以及在圖11和12中所示出的通過(guò)刻蝕形成，或者通過(guò)本領(lǐng)域所公知的任何形成這樣的溝槽的方法來(lái)形成。在形成寬溝槽128之后，以及如果采用刻蝕處理，則在移除抗蝕材料122之后，晶片切割機(jī)被置于寬溝槽128中并切開一個(gè)穿透半導(dǎo)體晶片114的溝道134，如圖13和14所示。當(dāng)然，鋸痕的鋸口必須小于寬溝槽128的寬度130。
當(dāng)然，應(yīng)該理解，如果對(duì)于介電體的移除使刻蝕化學(xué)處理優(yōu)化，那么在刻蝕處理過(guò)程中可以不移除劃片格線中的所有結(jié)構(gòu)。但是，只要在鋸口之外存在一個(gè)其中所有材料都被移除的區(qū)域，就可以防止可能擴(kuò)展到互連層108中的裂紋的形成。如上所討論的，由于格線結(jié)構(gòu)和保護(hù)環(huán)之間的區(qū)域是整個(gè)由介電材料構(gòu)成的，所以能夠滿足該條件。
盡管優(yōu)選在微電子器件晶片被劃片之前形成溝槽，但是本發(fā)明的溝槽可以在劃片之后形成。此外，如果需要使晶片更薄(這在本領(lǐng)域是公知的)，優(yōu)選在磨削之前刻蝕所述一個(gè)或者多個(gè)溝槽，因?yàn)楫?dāng)半導(dǎo)體晶片114處于其完整厚度的情況下時(shí)，其簡(jiǎn)化了刻蝕處理。同時(shí)，其允許在磨削過(guò)程中光刻膠被留下以保護(hù)互連層108。
從而已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地說(shuō)明，應(yīng)該理解由于在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下很多對(duì)本發(fā)明的改變都是有可能的，所以由所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明不限于以上描述中陳述的具體細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)微電子器件晶片進(jìn)行劃片的方法，包括如下步驟提供包括有半導(dǎo)體晶片的微電子器件晶片，所述半導(dǎo)體晶片具有設(shè)置于其上的互連層，所述微電子器件包括形成于其中并被至少一個(gè)劃片格線分隔開的至少兩個(gè)集成電路；在所述至少一個(gè)劃片格線內(nèi)形成至少一個(gè)穿透所述互連層的溝槽；在所述至少一個(gè)劃片格線內(nèi)切穿所述半導(dǎo)體晶片。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述至少一個(gè)溝槽的步驟包括在所述至少一個(gè)劃片格線中激光燒蝕出所述至少一個(gè)穿透所述互連層的溝槽。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述至少一個(gè)溝槽的步驟包括在所述互連層上對(duì)抗蝕材料進(jìn)行圖案化，其中對(duì)所述抗蝕材料進(jìn)行圖案化的步驟在所述至少一個(gè)劃片格線上形成穿透所述抗蝕材料的開口，以暴露所述互連層的至少一部分；以及刻蝕所述互連層至所述半導(dǎo)體晶片。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中刻蝕所述互連層的步驟包括等離子體刻蝕所述互連層。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中形成所述至少一個(gè)溝槽的步驟還包括在所述刻蝕之后移除所述抗蝕材料。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中切穿所述半導(dǎo)體晶片的步驟包括切穿所述互連層。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中切穿所述半導(dǎo)體晶片的步驟包括利用晶片切割機(jī)切穿所述半導(dǎo)體晶片。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中切穿所述半導(dǎo)體晶片發(fā)生在形成至少一個(gè)穿過(guò)所述互連層的溝槽之后。
9.一種對(duì)微電子器件晶片進(jìn)行劃片的方法，包括如下步驟提供包括有半導(dǎo)體晶片的微電子器件晶片，所述半導(dǎo)體晶片具有設(shè)置于其上的互連層，所述微電子器件包括形成于其中并被至少一個(gè)劃片格線所分隔開的至少兩個(gè)集成電路；在所述至少一個(gè)劃片格線內(nèi)形成至少兩個(gè)穿透所述微電子器件晶片互連層的溝槽；切開至少一個(gè)穿過(guò)所述至少兩個(gè)溝槽之間的所述互連層并穿過(guò)所述半導(dǎo)體晶片的溝道。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中形成所述至少兩個(gè)溝槽的步驟包括在所述至少一個(gè)劃片格線內(nèi)激光燒蝕出所述至少兩個(gè)穿過(guò)所述互連層的溝槽。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中形成所述至少兩個(gè)溝槽的步驟包括在所述互連層上對(duì)抗蝕材料進(jìn)行圖案化，其中對(duì)所述抗蝕材料進(jìn)行圖案化的步驟在所述至少一個(gè)劃片格線上形成至少兩個(gè)穿透所述抗蝕材料的開口，以暴露所述互連層的至少一部分；以及刻蝕所述互連層至所述半導(dǎo)體晶片。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中刻蝕所述互連層的步驟包括等離子體刻蝕所述互連層。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中形成所述至少兩個(gè)溝槽還包括移除所述抗蝕材料。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中切穿所述半導(dǎo)體晶片包括利用晶片切割機(jī)切穿所述半導(dǎo)體晶片。
15.一種對(duì)微電子器件晶片進(jìn)行劃片的方法，包括如下步驟提供包括有半導(dǎo)體晶片的微電子器件晶片，所述半導(dǎo)體晶片具有設(shè)置于其上的互連層，所述微電子器件包括形成于其中并被至少一個(gè)劃片格線分隔開的至少兩個(gè)集成電路；在所述至少一個(gè)劃片格線內(nèi)形成至少一個(gè)穿透所述微電子器件晶片互連層的寬溝槽；將晶片切割機(jī)置于所述至少一個(gè)寬溝槽內(nèi)，并切開至少一個(gè)穿透所述半導(dǎo)體晶片的溝道。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中形成所述至少一個(gè)溝槽的步驟包括在所述至少一個(gè)劃片格線內(nèi)激光燒蝕出至少一個(gè)穿透所述互連層的溝槽。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中形成至少一個(gè)溝槽的步驟包括在所述互連層上對(duì)抗蝕材料進(jìn)行圖案化，其中對(duì)所述抗蝕材料進(jìn)行圖案化的步驟在所述至少一個(gè)劃片格線上形成一個(gè)穿透所述抗蝕材料的開口，以暴露所述互連層的至少一部分；以及刻蝕所述互連層至所述半導(dǎo)體晶片。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中刻蝕所述互連層的步驟包括等離子體刻蝕所述互連層。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中形成所述至少兩個(gè)溝槽的步驟還包括移除所述抗蝕材料。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其中切穿所述半導(dǎo)體晶片的步驟包括利用晶片切割機(jī)切穿所述半導(dǎo)體晶片。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種對(duì)微電子器件晶片進(jìn)行劃片的方法，該方法包括在微電子器件晶片上的至少一個(gè)劃片格線中形成至少一個(gè)溝槽，其中該溝槽防止由于隨后利用晶片切割機(jī)進(jìn)行劃片而造成在微電子器件晶片互連層中的開裂和/或分層問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01L21/304GK1666332SQ02823469
公開日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2002年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月28日
發(fā)明者羅斯·馬利根, 軍·何, 托馬斯·馬里博, 蘇珊·梅內(nèi)塞斯, 史蒂文·托爾 申請(qǐng)人:英特爾公司