一种半导体芯片划片用粘接方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，具体为一种半导体芯片划片用粘接方法。


背景技术：

2.半导体加工过程中，常采用划片锯(即切割刀)或划线剥离技术将晶片分割成单个芯片。对于要分离的芯片，需首先将其粘贴在具有一定弹性的聚酯膜(例如蓝膜或uv膜)或硅衬底上，再采用高速旋转的刀片按已设定程式将晶片分割。
3.目前常用的芯片划片工艺有两类：一类是将芯片粘接在聚酯膜上后直接划片，此种划片方式方便快捷，对芯片污染较小，但此类工艺对聚酯膜厚度、粘度要求较高，对于薄且粘度低的聚酯膜(厚度约为80μm)，划片稳定性较差，获得的芯片1易存在崩边现象，见图1，图中a区域为崩边区域，崩边现象指在芯片背面产生裂纹或在芯片侧边产生裂纹或崩角；而对于较厚的高粘度聚酯膜(厚度约为160μm)，虽可以提高划片稳定性，但无法在扩膜机上扩膜，人工取片时易产生划伤、磕碰等人为破坏缺陷。因此，若要获得最佳的划片效果，需对聚酯膜进行定制，但成本急剧增加。另一类是采用硅片衬底，使用白蜡将芯片与衬底粘接，在划片时，硅衬底能够固定芯片，防止芯片崩边，但白蜡性能稳定，不易溶解去除，这不仅导致芯片污染，而且严重影响了后续加工工序。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种半导体芯片划片用粘接方法，其可满足划片时芯片的稳固粘接需求，同时可防止芯片崩边，可防止芯片污染。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种半导体芯片划片用粘接方法，其特征在于，该方法包括：s1、在芯片的正面涂覆第一光刻胶；
7.s2、将所述第一光刻胶加热固化；
8.s3、在所述芯片的背面涂覆第二光刻胶，通过所述第二光刻胶将所述芯片的背面与硅衬底的上表面粘接；
9.s4、对经步骤s2、s3处理后的所述芯片与所述硅衬底进行抽真空处理；
10.s5、对经步骤s4处理后的所述芯片与所述硅衬底进行加热固化；
11.s6、将所述硅衬底的下表面粘接于聚酯膜；
12.s7、对经步骤s6处理后的所述芯片、硅衬底及所述聚酯膜进行划片；
13.s8、使所述芯片及所述硅衬底与所述聚酯膜分离；
14.s9、使所述芯片与所述硅衬底分离；
15.s10、对经步骤s9处理后的所述芯片进行浸泡，去除残余的所述第一光刻胶、第二光刻胶。
16.其进一步特征在于，
17.步骤s1中，使用甩胶机在所述芯片的正面均匀涂覆所述第一光刻胶；
18.所述第一光刻胶的型号为az1505，所述第一光刻胶的涂覆厚度为0.5μm～4μm；
19.步骤s2中，将涂覆第一光刻胶后的所述芯片放置于加热台进行加热，使所述第一光刻胶固化，加热时间为3分钟～10分钟，加热温度为80℃～120℃；
20.步骤s3中，使用甩胶机在所述芯片的背面均匀涂覆所述第二光刻胶；
21.所述第二光刻胶的型号为az10xt，所述第二光刻胶的涂覆厚度为4μm～10μm，该厚度的限定，保证了芯片与硅衬底粘接的牢固性；
22.步骤s4中，采用真空烘箱对粘接后的所述芯片与所述硅衬底进行抽真空处理，所述真空烘箱的烘烤温度为5℃～20℃，抽真空持续时间为5分钟～20分钟；保证了芯片与硅衬底粘接的紧密性；
23.所述真空烘箱的型号为dzf-6020；
24.步骤s5中，将抽真空处理后的所述芯片与所述硅衬底放置于加热台进行加热，使所述第二光刻胶固化，加热持续时间为5分钟～15分钟，加热温度为80℃～120℃；
25.步骤s6中，所述聚酯膜为uv膜或蓝膜；
26.步骤s7中，采用划片机进行划片，所述划片机的型号为nano320-nds；
27.步骤s8中，采用解胶机对经步骤s7处理后的所述芯片、硅衬底及所述聚酯膜进行解胶处理，使所述硅衬底与所述聚酯膜分离；
28.步骤s9中，使用压力喷笔在所述芯片与所述硅衬底的粘接处喷淋丙酮，使所述芯片与所述硅衬底分离；
29.步骤s10中，将所述芯片放置于丙酮溶液中进行浸泡，浸泡时间为5h～20h。
30.采用本发明上述方法可以达到如下有益效果：本技术方法中采用第二光刻胶将芯片与硅衬底粘接，相比于直接粘接uv膜的方式，硅衬底对芯片具有支撑固定作用，有效地增加了芯片划片时的稳定性，大幅减少了崩边现象。并且划片前采用聚酯膜与硅衬底粘接即可，无需定制厚度适配的uv膜，降低了投入成本。
31.另外，第一光刻胶、第二光刻胶易被丙酮溶液溶解清除，相比于采用白蜡将芯片与硅衬底粘接的方式，第二光刻胶的使用有效防止了粘接物残留于芯片表面而导致芯片污染的问题出现，有利于提高芯片划片完毕后的清洁效果，同时有利于芯片与硅衬底的快速分离和快速清洗，提高了生产效率；
32.综上，采用本技术方法不仅提升了清洁效果和加工效率，同时起到了有效地增加了芯片划片时的稳定性，大幅减少了崩边现象的作用。
附图说明
33.图1为采用现有工艺进行晶片(芯片)划片时产生崩边现象的芯片效果图；
34.图2为本发明方法的流程图；
35.图3为采用本发明方法将芯片、硅衬底与聚酯膜粘接后的主视结构示意图；
36.图4为采用本发明方法划片后的芯片效果图；
37.图5为本发明芯片、硅衬底与聚酯膜粘接后的俯视结构示意图。
具体实施方式
38.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的
附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
39.针对现有技术中存在的芯片与聚酯膜5直接粘接划片的方式，易产生崩边现象，见图1，为减少崩边现象，需根据划片稳定性对聚酯膜5厚度进行定制，定制聚酯膜5的方式提高了投入成本的问题，以及采用白蜡将芯片与硅衬底粘接划片的方式，虽可以减少崩边现象，但白蜡不易溶解清除，造成芯片污染的问题，本发明提供了几种半导体芯片划片用粘接方法的具体实施例。
40.见图2，实施例一，该方法包括：s1、使用甩胶机在芯片1的正面均匀涂覆第一光刻胶2，第一光刻胶2的型号为az1505，第一光刻胶2的涂覆厚度为0.5μm；
41.s2、将涂覆第一光刻胶2后的芯片1放置于加热台进行加热，使第一光刻胶2固化，加热时间为3分钟，加热温度为90℃；
42.s3、使用甩胶机在芯片1的背面均匀涂覆第二光刻胶3，通过第二光刻胶3将芯片1的背面与硅衬底4的上表面粘接；第二光刻胶3的型号为az10xt，第二光刻胶3的涂覆厚度为4μm；
43.s4、采用真空烘箱对经步骤s2、s3处理后的芯片1与硅衬底4进行抽真空处理，真空烘箱的烘烤温度为5℃，抽真空持续时间为5分钟，真空烘箱的型号为dzf-6020；
44.s5、将抽真空处理后的芯片1与硅衬底4放置于加热台进行加热，使第二光刻胶3固化，加热持续时间为5分钟，加热温度为80℃；
45.s6、将硅衬底4的下表面粘接于聚酯膜5，本实施例中聚酯膜5为蓝膜，蓝膜的成本低于uv膜，有利于节约成本，见图3，图5；
46.s7、采用划片机对经步骤s6处理后的芯片1、硅衬底4及聚酯膜5进行划片，划片机的型号为nano320-nds；
47.s8、采用解胶机对经步骤s7处理后的芯片1、硅衬底4及聚酯膜5进行解胶处理，使硅衬底4与聚酯膜分离；
48.s9、使用压力喷笔在芯片1与硅衬底4的粘接处喷淋丙酮，使芯片1与硅衬底4分离；
49.s10、将分离后的芯片1放置于丙酮溶液中进行浸泡，浸泡时间为5h～20h，实现残余第一光刻胶、第二光刻胶的去除；丙酮溶液的纯度为99.99％。
50.实施例二，该方法包括：s1、使用甩胶机在芯片1的正面均匀涂覆第一光刻胶，第一光刻胶的型号为az1505，第一光刻胶的涂覆厚度为2μm；
51.s2、将涂覆第一光刻胶后2的芯片1放置于加热台进行加热，使第一光刻胶1固化，加热时间为6分钟，加热温度为100℃；
52.s3、使用甩胶机在芯片1的背面均匀涂覆第二光刻胶3，通过第二光刻胶3将芯片1的背面与硅衬底4的上表面粘接；第二光刻胶3的型号为az10xt，第二光刻胶3的涂覆厚度为7μm；
53.s4、采用真空烘箱对经步骤s2、s3处理后的芯片与硅衬底4进行抽真空处理，真空烘箱的烘烤温度为12℃，抽真空持续时间为12分钟；真空烘箱的型号为dzf-6020；
54.s5、将抽真空处理后的芯片1与硅衬底4放置于加热台进行加热，使第二光刻胶固化，加热持续时间为12分钟，加热温度为100℃；
55.s6、将硅衬底4的下表面粘接于聚酯膜，本实施例中聚酯膜5为蓝膜，蓝膜的成本相比于uv膜较低；
56.s7、采用划片机对经步骤s6处理后的芯片1、硅衬底4及聚酯膜5进行划片，划片机的型号为nano320-nds；
57.s8、采用解胶机对经步骤s7处理后的芯片1、硅衬底4及聚酯膜5进行解胶处理，使硅衬底4与聚酯膜5分离；
58.s9、使用压力喷笔在芯片1与硅衬底4的粘接处喷淋丙酮，使芯片1与硅衬底4分离；
59.s10、将分离后的芯片1放置于丙酮溶液中进行浸泡，浸泡时间为12h，实现残余第一光刻胶、第二光刻胶的去除；丙酮溶液中丙酮的质量浓度为99.99％。
60.实施例三，该方法包括：s1、使用甩胶机在芯片1的正面均匀涂覆第一光刻胶2，第一光刻胶2的型号为az1505，第一光刻胶2的涂覆厚度为4μm；
61.s2、将涂覆第一光刻胶2后的芯片1放置于加热台进行加热，使第一光刻胶2固化，加热时间为10分钟，加热温度为100℃；在芯片的正面涂覆第一光刻胶，第一光刻胶覆盖于芯片正面的整个表面区域，起到了保护作用，避免了划片过程中产生的碎屑在高速旋转力的作用下对芯片表面造成相元破坏。
62.s3、使用甩胶机在芯片1的背面均匀涂覆第二光刻胶3，通过第二光刻胶3将芯片1的背面与硅衬底4的上表面粘接；第二光刻胶3的型号为az10xt，第二光刻胶3的涂覆厚度为10μm；
63.s4、采用真空烘箱对经步骤s2、s3处理后的芯片1与硅衬底4进行抽真空处理，真空烘箱的烘烤温度为20℃，抽真空持续时间为20分钟；真空烘箱的型号为dzf-6020；
64.s5、将抽真空处理后的芯片1与硅衬底4放置于加热台进行加热，使第二光刻胶3固化，加热持续时间为15分钟，加热温度为120℃。
65.s6、将硅衬底4的下表面粘接于聚酯膜，本实施例中聚酯膜5为蓝膜，蓝膜的成本相比于uv膜较低，有利于进一步节约成本。蓝膜的面积大于硅衬底的下表面面积，将硅衬底贴附在蓝膜上时，蓝膜的四周边沿凸出于硅衬底的四周边沿，见图3，图5，即硅衬底位于蓝膜的中部，这样贴附的目的是增加工件(工件即粘接后的硅衬底与蓝膜)与工作台的接触面积，接触面积的增加有利于提升划片过程中的稳定性，从而进一步提升划片效果，防止崩边。本领域中，为避免硅衬底或芯片表面磨损，划片过程中，常采用真空吸附装置吸附工件的方式实现工件装夹，采用划片工作台真空吸附方式吸附工件前，采用上述方式在硅衬底下表面贴附蓝膜，蓝膜的使用不仅进一步节约了成本，防止了硅衬底表面磨损(有利于下一次的重复利用)，增加了工件与工作台的接触面积，提高了吸附牢固性，而且蓝膜相比于硅衬底底面更为平整，密封性也更好，更有利于工作台的牢固吸附，因此，在硅衬底底面粘接蓝膜进一步提升了划片过程中的稳定性，防止了芯片崩边或硅衬底损坏。
66.s7、采用划片机对经步骤s6处理后的芯片、硅衬底及聚酯膜5进行划片，划片机的型号为nano320-nds。
67.s8、采用解胶机对经步骤s7处理后的芯片、硅衬底及聚酯膜进行解胶处理，使硅衬底与聚酯膜5分离。
68.s9、使用压力喷笔在芯片与硅衬底的粘接处喷淋丙酮，使芯片与硅衬底分离。使用压力喷笔喷淋丙酮溶液时，使压力喷笔的喷头沿芯片与硅衬底的四周喷淋(四周为芯片与硅衬底的缝隙粘接处)，这不仅有利于节约丙酮溶液，进一步节约了成本，而且便于丙酮溶液快速浸入用于粘接芯片与硅衬底的第二光刻胶内，使芯片与硅衬底快速分离，进一步提高了加工效率。
69.s10、将分离后的芯片放置于丙酮溶液中进行浸泡，浸泡时间为20h，实现残余第一光刻胶、第二光刻胶的有效去除；丙酮溶液的质量浓度为99.99％。
70.上述实施例一至实施例三中，第一光刻胶的粘度为10cp～100cp，第二光刻胶的粘度为220cp，第一光刻胶的粘度小于等于第二光刻胶的粘度，且第一光刻胶的厚度小于第二光刻胶的厚度，这样设置的原因在于：第一光刻胶只起到表面保护作用，无需强力粘接，因此，无需粘度较高、厚度较厚即可起到保护作用，同时便于后续工艺中的快速固化及同时快速清洗，进一步提高了加工效率；而第二光刻胶的粘度较高、厚度较厚，有利于芯片与硅衬底的稳固粘接，进一步确保了划片的稳定性，防止了崩边。另外，上述实施例一至实施例三中，均采用了真空烘箱烘烤，使芯片与硅衬底粘接面之间的气泡排出，防止了因气泡存在导致粘接不牢固的问题出现，进一步确保了芯片与硅衬底稳固粘接，进一步防止了崩边问题的产生。现有常规的光刻胶固化方式为紫外光固化，紫外光固化的方式是在光刻胶涂附后即刻进行固化胶干，无法保证其中的气泡排除干净，而采用本技术真空烘箱烘烤的方式确保了芯片与硅衬底粘接处的第二光刻胶中的气泡被有效排除。
71.综上，采用本技术粘接方法的优点如下：
72.(1)本技术中，芯片为红外探测器芯片，但不限于红外探测器芯片，将本技术方法应用于红外探测器芯片的加工过程中，图4为采用本发明方法划片后的芯片结构示意图，从图4可以看出，划片后芯片的侧边无崩边，因此，采用本技术方法能够有效减少芯片划片的崩边现象，确保了成品的质量。
73.(2)芯片生产过程清洗非常重要，本技术第一光刻胶、第二光刻胶的使用保证了统一性，即采用同一溶液即可实现有效清洗，避免了采用不同溶液清洗而产生其它的污染可能性。
74.(3)在本技术中，对第一光刻胶、第二光刻胶的厚度进行了限制，第一光刻胶的厚度过于薄，芯片的正面容易被破坏，过厚则会与工件形成较大的硬度差，造成划片过程的不稳定性，第二光刻胶过薄则粘接效果不佳，过厚同样会造成划片不稳定，因此，本技术第一光刻胶、第二光刻胶厚度的限制，进一步减少了崩边现象，确保了成品质量。
75.(4)在实际应用中，第一光刻胶、第二光刻胶均可以采用室温固化，也可以采用现有常用的加热装置(或加热台)加热使其胶干，两者差异为时间长短不同，本技术采用加热台加热的方式能够有效的减少固化时间，进一步提高了加工效率。
76.(5)采用本技术方法不仅提升了清洁效果和加工效率，同时起到了有效地增加了芯片划片时的稳定性，大幅减少了崩边现象的作用。
77.以上的仅是本技术的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。