TWI570795B - 晶圓級切割之方法與系統 - Google Patents

Description

晶圓級切割之方法與系統 相關申請案之交叉引用

本申請案主張2011年2月18提出申請之標題名稱為“Method and System for Wafer Level Singulation”之美國臨時專利申請案第61/444,618號之優先權，該案之揭示內容出於所有目的在此以引用之方式全部併入本文中。

本發明係有關於晶圓級切割之方法與系統。

半導體產業已發展出切割半導體積體電路晶粒的技術。該晶粒然後被封裝以用於產品內。在習知製程中，晶圓係經固定在黏著膠帶上，接著以切割機(saw)切割，例如沿著有效晶粒區之間的切割線(scribe lines)或切割道(saw streets)。附著在膠帶上的切割後的晶粒於是可接受進一步的封裝步驟。

盡管晶粒切割技術已有進步，但技藝中仍存有對改善的晶圓級切割方法的需要。

本發明大體而言係有關於半導體處理技術。更明確地說，本發明包含執行晶圓級切割的方法與設備。僅作為實例，本發明已應用在雷射切割及從載體晶圓剝離 (debonding)切割下的半導體晶粒的方法上。該方法與設備可應用在多種半導體處理應用上，包含晶圓級封裝。

根據本發明之一實施例，提供一種切割複數個半導體晶粒的方法。該方法包含提供載體基板，以及接合半導體基板至該載體基板。該半導體基板包含複數個元件。該方法也包含在該半導體基板上形成光罩層，曝光該光罩層之預定部分，以及處理該光罩層之該預定部分以在該半導體基板上形成預定光罩圖案。該方法更包含形成該複數個半導體晶粒，該複數個半導體晶粒的每一個與該預定光罩圖案相結合並包含該複數個元件的一或多個，以及從該載體基板分離該複數個半導體晶粒。

根據本發明之另一實施例，提供一種切割半導體晶粒的系統。該系統包含：塗佈單元，該塗佈單元可用來在含有複數個元件的半導體基板上形成光罩層；接合單元，該接合單元可用來接合半導體基板至載體基板；以及雷射處理單元，該雷射處理單元可用來將該光罩層的預定部分曝露在雷射光下。該系統也包含：顯影處理單元，該顯影處理單元可用來在該半導體基板上形成預定光罩圖案；以及切割單元，該切割單元可用來形成該複數個半導體晶粒。該複數個半導體晶粒的每一個與該預定光罩圖案相結合，並包含該複數個元件的一或多個。該系統更包含晶粒分離單元，該晶粒分離單元可用來從該載體基板分離該複數個半導體晶粒。

根據本發明之一特定實施例，提供另一種切割複數個 半導體晶粒的方法。該方法包含：形成惰性薄膜，該惰性薄膜耦合在半導體基板的元件表面上；移除該惰性薄膜位於周邊區域內的部分；以及形成黏著材料，該黏著材料耦合在該半導體基板的元件表面的周邊區域上。該方法也包含接合該半導體基板至載體基板上，以及形成複數個半導體晶粒。形成該複數個半導體晶粒的製程可包含光罩製程，或利用無光罩製程來執行，兩者或其中任一者可運用雷射切割製程。該方法更包含從該載體基板分離該複數個半導體晶粒。

使用本發明方法可得到超越習知技術的眾多益處。例如，在根據本發明之一實施例中，提供晶圓級切割的方法與系統，降低封裝成本。在一些實施例中，可在晶圓層級測試元件，且在處理期間僅移除通過測試的元件。取決於實施例，一或多種這些益處可存在。這些及其他益處在本說明書中描述，並且在下文中更為詳盡。可參酌如下細節描述及附圖而對本發明之多種其他目標、特徵結構與優勢有更完整的領會。

根據本發明，提供半導體處理技術。更明確地說，本發明包含一種執行晶圓級切割的方法與設備。僅作為實例，本發明已應用在雷射切割及從載體晶圓剝離切割下的半導體晶粒的方法上。該方法與設備可應用在多種半導體處理應用上，包含晶圓級封裝。

根據本發明之一實施例，使用晶圓接合與剝離技術。如下所述，提供也稱為載體晶圓之載體基板。在一些實施中，使用矽載體基板，雖然也可使用特徵在於機械剛性與在適當溫度下被處理的能力的其他適合基板。半導體基板，也稱為元件晶圓，係與該載體基板接合。

在一些晶圓接合製程中，在該載體基板及/或該半導體基板之一或多個表面上塗佈黏著劑，作為該接合製程的一部分。也可執行熱處理製程。因此，在該晶圓接合製程期間形成暫時接合。可用化學機械研磨(CMP)製程或其他適合製程來執行基板薄化，以降低該半導體基板的厚度。薄化後，該半導體基板一般會附著至膠帶上，而該載體基板則利用晶圓剝離製程移除，例如，剪切該基板、在該接合區處嵌入楔形體，或諸如此類。一旦附著至膠帶上，即可裁切該半導體基板，然後可選取晶粒以在封裝期間安置。

發明人判定膠帶的使用帶來若干不良的處理限制。作為實例，膠帶的使用讓一些高溫處理步驟無法在該半導體基板上執行。

第1A-1D圖係簡要示意圖，示出根據本發明之一實施例的第一製程流程。參見第1A圖，在半導體基板120的元件表面上形成惰性薄膜110。該惰性薄膜110也可稱為塑模材料。參見第1A圖，該惰性薄膜110提供與低溫處理(例如，低於300℃，低於275℃，低於250℃，或類似溫度)相容的薄膜，以保護製造在該半導體基板上的元 件125a、125b與125c，以及該半導體基板的表面。該等元件125a、125b與125c可以是種類繁多的半導體元件，包含用來製造處理器、記憶體，及類似裝置的積體電路。使用「惰性」一詞來表示該薄膜實質上不會與形成在該半導體基板上的元件發生反應。本發明實施例使用很容易從該半導體基板上移除的惰性薄膜，如下文更完整描述般。

本發明範圍囊括一些惰性薄膜，包含旋塗薄膜、旋塗碳薄膜、光阻、可用濕式化學除去的氧化物薄膜、可溶於溶劑的薄膜，例如先進圖案化薄膜(APF)，該先進圖案化薄膜可利用Applied Producer系統藉由電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)技術沉積。該等APF薄膜(例如，APF、APFe、APFx，或諸如此類)使用可除去(即，可電漿灰化)的非晶碳硬光罩，該可除去的非晶碳硬光罩係適於關鍵圖案化步驟。可使用材料組合以形成複合惰性結構，該複合惰性結構具備由在此所述之各種材料構成的多個層。作為實例，可在該惰性薄膜110上方或該惰性薄膜110下方塗佈黏著層，該惰性薄膜110，如上所述般，可以是多層複合結構。熟知技藝者可識別出許多變異、調整與替代方案。

該惰性薄膜110與低溫處理的相容性讓在此所述實施例適於與種類繁多的含有主動元件之半導體基板並用，此係因為，例如，半導體基板上的銲錫凸塊在超過250℃的溫度下有再流的傾向。熟知技藝者可識別出許多變 異、調整與替代方案。取決於存在該半導體基板上的元件，低溫處理的定義會因特定元件結構和特徵結構而變。

參見第1B圖，執行邊緣移除製程以移除該惰性薄膜110的周邊部分，提供實質上無惰性薄膜110的載體基板周邊區域111。作為實例，可在該處理單元之角落提供含有邊緣球狀物移除(EBR)手臂的處理單元。在此實例中，該EBR手臂繞著位於該EBR手臂近端的樞軸旋轉，以將該EBR手臂的遠端定位在裝設於旋轉夾盤上的半導體基板之邊緣上方的位置。EBR流體係經由位於該EBR手臂遠端的噴嘴配送，以移除該惰性薄膜110的周邊部分。其他除去該惰性薄膜110的周邊部分的適合技術也包含在本發明範圍內。

參見第1C圖，黏著材料113係經塗佈至該半導體基板，覆蓋所示實施例中的惰性薄膜110。然後平坦化該黏著材料以在該載體基板周邊部分處形成環狀物114，如第1D圖所示般。除了平坦化之外，可在這些處理步驟期間完成薄化該惰性層110和該環狀物114兩者。如下文所述，該半導體基板可接合至該載體基板以利進一步處理，例如薄化。雖然第1D圖示出平面結構，但本發明並不要求此種平面結構。在一些實施例中，可在該惰性薄膜及/或該黏著薄膜內形成朝該元件表面(在第1D圖中往下)延伸的空腔。

在一些實施例中，該惰性薄膜及/或該黏著薄膜係經塗佈至該載體基板而非該半導體基板。熟知技藝者可識 別出許多變異、調整與替代方案。

在一些實施例中，在該半導體基板的其他預定部分塗佈該黏著材料，而非使用黏著材料環狀物。例如，在晶圓邊緣，通常會有因晶圓形狀一般是圓形但晶粒形狀一般是矩形而產生的不完全晶粒(partial die)或虛擬晶粒(dummy die)。可在這些不完全晶粒或虛擬晶粒的位置處移除該惰性材料，並且可在這些位置塗佈黏著材料，以提供分散在該半導體基板表面上的黏著位置拼接。作為實例，可在塗佈一小點溶劑之後塗佈一小點黏著劑。或者，就晶圓接合前處理合併電氣測試而言，可識別出有缺陷的晶粒(即，無生產力晶粒(non-yielding dies))，並且可在這些晶粒上塗佈黏著劑。繼續此實例，在無生產力晶粒上塗佈黏著劑可避免這些晶粒在後來的處理階段被選取，從而簡化選取製程並提供下游程序智能化(downstream intelligence)。也可使用這些技術的組合。熟知技藝者可識別出許多變異、調整與替代方案。

第2A-2F圖係簡要示意圖，示出根據本發明之一實施例的第二製程流程。該第二製程流程包含由本發明實施例提供的晶圓接合、雷射切割以及晶粒移除製程。參見第2A圖，含有該惰性層110和該環狀物114的半導體基板120係毗鄰擁有接合表面105的載體基板100設置。在一實施例中，該載體基板包含矽基板。在其他實施例中，該載體基板包含玻璃材料，以提供可見光譜內的透明度，這在一些光學校準製程期間是有用的。

如第2B圖所示，執行晶圓接合製程以接合該半導體基板至該載體基板。該晶圓接合製程可使用數種晶圓接合技術之一。這些技術包含低溫接合方法，例如陽極、共晶、熔合、共價、玻料(glass frit)及/或其他接合技術。在備選實施例中，使用各種技術來執行兩個基板的接合。在一特定實施例中，該接合係利用室溫共價接合製程來進行。每一個接合表面係經清潔並活化，例如，利用電漿活化或利用濕處理。使該等活化表面彼此接觸以促成黏著作用。在一些接合製程中，在每一個基板結構上提供機械力，以壓合該等接合表面。在一些實施例中，利用化學機械研磨(CMP)製程來研磨一或多個基板的接合表面，提供對共價接合製程而言具傳導性之極度平滑的表面。當然，熟知技藝者可識別出許多變異、調整與替代方案。在一些實施例中，提供通過該環狀物114的通氣孔(例如，在徑向上)，以提供排氣以避免氣泡在該接合表面內產生。

參見第2C圖，利用一或多個處理步驟薄化該半導體基板的背側124以降低此基板的厚度。此類處理步驟可包含CMP、研磨、回蝕、這些步驟的任意組合，及諸如此類。在一些實施中，在該半導體基板中整合蝕刻終止層，以輔助該薄化製程終止。可執行電漿灰化及/或其他清潔製程作為該薄化製程的一部分。如第2C圖所示，在薄化後，該結構包含該載體基板100、在該結構的中央部分之該惰性層110、環狀黏著層114以及具有元件 125a/b/c的薄化半導體基板120。除了本說明書中討論的例示層之外也可併入其他保護層。

本發明實施例使用雷射切割製程。如第2D圖所示，在該半導體基板表面上形成光罩層130，例如，與該元件表面相對的表面。該光罩層130可以是單一層或含有能用來保護該半導體基板表面的一或多個層之多層結構，該多層結構內可形成有銲錫球或其他結構。在所示實施例中，該雷射光罩係直接形成在該矽表面上，但本發明並不做此要求，並且其他實施例使用兩級光罩層，例如，聚亞醯胺/氧化物組合。雖然該半導體基板的薄化係圖示為發生在切割前，但也有其他實施例在切割後執行薄化或將兩者合併執行。

根據本發明實施例使用各種適合的光罩材料，包含聚亞醯胺材料、感光聚合物、非感光聚合物、光阻劑、上述材料之組合，或類似材料。

利用背側校準(即，穿透該薄化的基板查看該半導體基板元件表面上的校準記號)來校準該蝕刻光罩和該等元件125a/b/c。利用雷射剝離來移除該光罩層的預定部分，如第2E圖中介於區域130a、130b、130c、130d與130e間的空間所示者。雖然第2E圖示出剖面圖，熟知技藝者可理解在典型應用中會形成延伸進入該圖式平面的二維圖案。該光罩層的雷射剝離導致具有預定圖案之蝕刻光罩的形成。在所示實施例中，該光罩層，例如，聚亞醯胺及/或薄的保護層係在隨後的蝕刻製程期間用來作為 硬光罩，如下文所述者。雖然示出單一層代表光罩層130，但本發明並不做此要求，並且可使用包含，例如，聚亞醯胺、氧化物、光阻、上述材料之組合物，或類似材料之多層堆疊。因此，在雷射剝離期間，一或多種材料可提供遮罩，而在蝕刻期間，其他材料可提供遮罩。

雖然在一些實施例中使用雷射剝離，但其他實施例使用微影製程結合雷射剝離，或是用微影製程取代雷射剝離。在一實施例中，不使用光罩層，並且運用雷射剝離製程，該雷射剝離製程可基於卡氏座標系統(Cartesian coordinate system)，來執行該元件切割。在又另一實施例中，使用例如鑽石切割的機械分離製程來執行該元件切割。如對熟知技藝者顯而易見般，可使用這些技術的組合。因此，包含不使用光罩的雷射剝離、光罩的雷射圖案化/雷射剝離/蝕刻製程，或是機械刻劃/切割等多種技術係包含在本發明範圍內。

然後運用蝕刻製程來移除該半導體基板位於利用雷射剝離移除的光罩層部分下方的部分(即，刻劃蝕刻製程)，如第2E圖所示般。該蝕刻製程可包含各種材料移除處理，包含乾蝕刻、反應性離子蝕刻、濕蝕刻，或諸如此類。該蝕刻製程導致該等半導體晶粒的切割。雷射切割製程所提供之一個優勢在於非常小的刻劃溝道。取決於存在該元件表面上的結構(像，例如內連線層的金屬化)，可以額外的雷射剝離製程來補足該蝕刻，以剝離該等結構的一部分。因此，該蝕刻製程可以是多步驟製程， 包含多個蝕刻步驟、雷射剝離、上述步驟之組合，或諸如此類。為提供該等晶粒側邊的保護，可在溝槽上鋪設內襯，例如，利用低溫氧化物薄膜形成製程。然後可依據特定應用適性執行金屬濺射及/或電鍍。

切割後，可如第2F圖所示般輕易移除該等晶粒，例如，使用真空輔助選取並設置工具使其與該半導體基板背側接觸，因為與該黏著材料相比，該惰性薄膜對於該半導體基板的元件表面擁有低黏著度。如第2E圖所示，因為黏著材料僅在無元件結構的周邊區域處與該半導體基板接觸，所以該黏著材料不會將切割的晶粒黏著在該載體基板上。在一些實施例中，該等元件結構與該惰性材料之間的表面交互作用(例如，凡德瓦力)會提供足夠的黏著，以在移除前將該等晶粒保持在其位置上。在其他實施例中，在沉積第1A圖所示之惰性層110前，先在該半導體基板上沉積軟性助黏劑。在又其他實施例中，使用低溫熱製程來減少與該惰性層相關的任何殘餘黏著，同時輔助該晶粒移除製程。

切割後，可以選取工具選取個別晶粒，例如，真空選取工具，並且可利用適當的清潔技術從元件晶圓前側清除殘餘物(例如，以氧化電漿)。在選取及/或清潔後，可將晶粒設置在另一載體上、設置在膠帶上、翻轉設置在另一選取工具/膠帶等等上、或類似設置。因此，本發明實施例提供比使用習知技術可得者大許多的彈性。

可使用各種選取工具，包含具有O型環夾具的真空工 具、適用特定晶粒之非環狀護套(shoe)，或諸如此類。可使用像素化靜電夾盤作為載體，經切割的晶粒可在選取後設置在該載體上，進而輔助晶圓級清潔製程。此外，可使用若干類型的載體、晶粒盤、一列晶粒盤，或諸如此類之一來容納個別晶粒。因為與薄化晶圓相比，個別晶粒的表面力降低，所以通常不會有晶粒捲曲的問題，使選取製程後晶粒的設置有高度彈性。在一些實施例中，選取站係與一晶粒接合工具整合。作為另一種選擇，可在選取與設置後在多個晶粒上同步執行清潔製程。

在一些實施例中，取決於存在該等晶粒上的特定元件，可在塗佈該惰性薄膜前先塗佈保護層。作為實例，若該等元件使用具有鋁層的銅墊片來支撐銀-錫焊錫球，則這些結構可能會在選取後的電漿灰化清潔製程中受損。為了保護這些結構，可在形成第1A圖所示之惰性層110前先形成保護薄膜。在清潔該惰性薄膜後，可用適於該保護層的適當清潔製程移除該保護層。示例性保護層包含例如聚合物、旋塗材料、其他薄膜、上述薄膜之組合，或諸如此類之材料。因此，雖然在第1A圖所示實施例中於該半導體基板上形成單一層惰性薄膜110，但本發明並不限於此單一層，而可依據特定應用適性使用多層結構。在銲錫球或其他結構從該基板表面延伸出的一些實施例中，可形成順應層，以使該等銲錫球或其他結構的一或多側被該順應層包圍。

在該惰性材料的特徵在於黏著度較高的一些實施例 中，可在玻璃載體基板上使用熱製程，其中可見光譜中的光線(例如，來自一盞燈)以預定圖案照射通過該載體晶圓，以局部加熱該惰性材料因而促進晶粒移除。因此，一些實施例可使用覆蓋整體半導體基板的黏著層而免除惰性薄膜的使用。在其他實施例中，調整此概念，使用在其他波長下大體上透明的基板配合發射該等其他波長的光源(例如，矽基板與紅外線)。在這些實施例中，處理該黏著材料以使其在適當波長下吸收，而元件特徵結構在此適當波長下不吸收。因此，該黏著材料可被熱處理以降低黏著度，並且銲錫球不再回流。熟知技藝者可識別出許多變異、調整與替代方案。

第3圖係根據本發明之一實施例的切割期間半導體基板120的平面圖。如第3圖所示，設置在位置310、312與314處的幾個晶粒已經切割並移除，同時數個晶粒320-330仍附著在該半導體基板120上。

第4圖係簡要流程圖，示出根據本發明之一實施例切割複數個半導體晶粒的方法。該方法400包含提供載體基板(410)及接合半導體基板至該載體基板(412)。該半導體基板包含複數個元件。在一實施例中，該載體基板含有矽基板，雖然可使用其他基板，包含玻璃基板。如上所述，接合該半導體基板至該載體基板，在一些實施例中，包含在該半導體基板上形成薄膜，例如惰性薄膜(例如，非晶碳薄膜)，該薄膜實質上不與該半導體基板上的元件反應。在一實施例中，該薄膜的邊緣部分係經移除， 並形成耦合至該半導體基板的黏著層。作為實例，該黏著層可經形成為圍繞該薄膜的環狀層。讓該載體基板、該薄膜以及該黏著層接觸，以接合兩個基板。該薄膜可以是單一材料的單一層或是含有多種材料的複合結構，該等材料包含助黏劑、保護層，及諸如此類。

在一實施例中，使用感光材料作為組合黏著/惰性材料。作為實例，可塗佈曝光後變為具黏著性的材料，並且可曝光周邊或其他部分的材料，在該材料中產生黏著環或圖案。未曝光的材料之特徵會在於低黏著度，提供與在此所述之惰性材料相關的功能。在一備選實施例中，使用互補材料，其中曝光導致該材料黏著度降低，並且曝光的缺乏係與黏著度有關。熟知技藝者可識別出許多變異、調整與替代方案。除了環狀結構，可用卡氏座標系統來曝露這些感光材料，以相關於一或多個晶粒提供黏著材料，該一或多個晶粒例如被篩選且被判定為不穩定的晶粒。

在一備選實施例中，接合該半導體基板至該載體基板包含在該半導體基板上形成惰性薄膜，以及移除該惰性薄膜與預定圖案有關的部分，該預定圖案係與複數個元件的一或多個相結合。作為實例，若對晶粒執行一些測試，並且判定特定晶粒並不具備完整功能，則可毗鄰該無功能晶粒塗佈該黏著劑，以避免該晶粒在雷射處理期間被分離。

該方法也包含在該半導體基板上形成光罩層(414)，曝 光該光罩層的預定部分(416)，以及處理該光罩層的預定部分以在該半導體基板上形成預定光罩圖案(418)。作為實例，形成該預定光罩圖案可包含顯影該光罩層的預定部分以及蝕刻該光罩層的預定部分，以暴露出該半導體基板的表面。如第2E圖所示，該半導體基板位於該光罩層開放區下方的部分可被一路蝕刻穿過該半導體基板，觸及該薄膜/黏著層或該載體基板。

該方法更包含形成該複數個半導體晶粒(420)以及從該載體基板分離該複數個半導體晶粒(422)。該複數個半導體晶粒的每一個係與該預定光罩圖案相結合並包含該複數個元件的一或多個。在一些實施例中，可在晶粒分離後利用多種製程之一來清潔該複數個半導體晶粒。可以一次一個的方式從該載體基板選取晶粒，或是使用可同時選取多個晶粒的設備(組織分離)。在同時選取多個晶粒的一些實施例中，可獨立控制各個選取元件的真空，以避免選取已被判定為不穩定或因為其他因素而不選取的晶粒。作為實例，可程式化該晶粒分離工具以選取預定的晶粒，並留下其餘晶粒附著在該載體基板上。

應理解第4圖所示具體步驟提供根據本發明之一實施例切割複數個半導體晶粒的特定方法。也可根據備選實施例執行其他步驟順序。例如，本發明之備選實施例可以不同順序執行上文概述的步驟。此外，第4圖所示的個別步驟可包含多個子步驟，該等子步驟可依據個別步驟適性以各種順序執行。另外，可取決於特定應用添加 或移除額外步驟。熟知技藝者可識別出許多變異、調整與替代方案。

第5圖係根據本發明之一實施例切割複數個半導體晶粒的系統之簡要示意圖。該系統500包含控制元件，例如，輸入/輸出介面510、處理器512(也稱為資料處理器)以及電腦可讀取媒體514，例如記憶體。該處理器512和該記憶體514與該輸入/輸出介面互動，以提供在此所述各個單元的使用者控制。該處理器512代表任何架構類型的中央處理單元，例如CISC(複雜指令集運算)、RISC(精簡指令集運算)、VLIW(超長指令集)或混成架構，然而可使用任何適合的處理器。該處理器512執行指令並包含控制整個電腦運作的電腦部分。雖然未在第5圖示出，但該處理器512通常包含控制單元，該控制單元組織記憶體中的資料與程式儲存並在電腦各部件間傳送資料與其他資訊。該處理器512從該輸入/輸出介面510及/或網路(未示出)接收輸入資料，然後讀取並儲存代碼與資料在該電腦可讀取媒體514內，並呈交資料予該輸入/輸出介面510。雖然第5圖示出單一處理器，但所揭示實施例同時也應用在可能擁有多個處理器的電腦上，以及可能有多個匯流排，且一些或所有匯流排以不同方式執行不同功能的電腦上。

該電腦可讀取媒體514代表一或多種儲存資料機制。例如，該電腦可讀取媒體514可包含唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、 快閃記憶體元件及/或其他機械可讀取媒體。在其他實施例中，可使用任何適當類型的儲存元件。雖然僅示出一個電腦可讀取媒體514，但可存在多個電腦可讀取媒體及多種類型的儲存元件。此外，雖然該電腦可讀取媒體514係圖示為連接至該處理器512，但其可分佈在其他電腦上，例如在伺服器上。

該電腦可讀取媒體514包含控制器(未在第5圖示出)以及資料項。該控制器包含能夠在該處理器512上執行的指令，以實行在本說明書中更完整描述的方法。在另一實施例中，一些或所有功能係透過取代基於處理器之系統的硬體來實行。在一個實施例中，該控制器係網路瀏覽器，但在其他實施例中，該控制器可以是資料庫系統、檔案系統、電子郵件系統、媒體管理器、影像管理器，或者可包含能夠存取資料項的任何其他功能。當然，該電腦可讀取媒體514也可含有其他軟體和資料(未示出)，這對於了解本發明而言並非必須。

該系統更包含：塗佈單元520，塗佈單元520可用來在含有複數個元件的半導體基板上形成光罩層；以及接合單元530，接合單元530可用來接合該半導體基板至該載體基板。可運用該塗佈單元來形成在此所述之各個塗層。處理與顯影單元540包含一或多個子單元，該(等)子單元含有：雷射處理單元542，雷射處理單元542可用來曝露該光罩層的預定部分在雷射光下；顯影處理單元544，顯影處理單元544可用來在該半導體基板上形 成預定光罩圖案；以及切割單元546，切割單元546可用來形成複數個半導體晶粒。該切割單元546可包含顯影單元與蝕刻單元。雖然在第5圖所示實施例中這些子單元係圖示為合併在該處理與顯影單元540內，但本發明並不做此要求，並且這些子單元可以是獨立單元。該雷射處理單元542可包含雷射源，或是光學耦合至外部雷射源，例如，透過光纖電纜。

根據一些實施例，系統500中含有晶粒分離單元550及清潔單元560。可用該晶粒分離單元550從該載體基板分離該複數個半導體晶粒。

第6圖係簡要流程圖，示出根據本發明之另一實施例切割複數個半導體晶粒的方法。參見第6圖，該方法包含提供擁有複數個元件形成在其上的半導體基板，並形成耦合至該半導體基板元件表面的惰性材料(610)。可將該惰性材料形成為與形成在該半導體基板上的黏著層接觸。在一些實施例中，該惰性薄膜覆蓋整個半導體基板，而在其他實施例中，該半導體基板的某些部分並沒有該惰性薄膜。如上所討論者，該惰性材料可以是各種材料，該等材料提供與低溫處理相容並且實質上不與形成在該半導體基板上的元件產生反應的薄膜。僅作為實例，該惰性薄膜，其可以是一多層複合結構，可以是利用PECVD沉積的APF，然而該等惰性薄膜並不受此實例限制。

該方法也包含移除該惰性薄膜的周邊部分(612)，在一 些實施例中，此舉暴露該半導體基板的周邊部分。在一些實施例中，完全移除該周邊區域內的惰性薄膜，而在其他實施例中，部分惰性薄膜仍繼續耦合在該半導體基板的周邊區域內。熟知技藝者可識別出許多變異、調整與替代方案。如上所討論者，可用EBR製程來移除該惰性薄膜的周邊部分。

該方法更包含形成耦合在該半導體基板元件表面上的黏著材料(614)。該黏著材料可直接塗佈在暴露出的半導體基板周邊區域內、塗佈至助黏層上，或諸如此類。在一些實施例中，該黏著材料上表面係與該惰性材料上表面共平面，提供隨後晶圓接合製程高品質的晶圓接合表面。

利用基板或晶圓接合製程來接合該半導體基板至載體基板(616)。如第2A/2B圖所示，該惰性材料/黏著材料層可接合至該載體基板的接合表面，形成化合物半導體結構。在一些實施例中，一部分的半導體基板(該基板背側)係利用晶圓薄化製程移除，例如CMP，以依據元件操作適性降低該半導體基板的厚度。在一些實施例中使用基於光罩之切割製程，光罩層係經形成並處理(例如，在與該元件表面相對的半導體基板表面上)，以在該半導體基板上形成預定光罩圖案，例如，藉由曝光該光罩層的預定部分。在這些基於光罩之切割實施例中，該方法包含處理該光罩層的預定部分以在該半導體基板上形成預定光罩圖案。作為實例，形成該預定光罩圖案可包含 顯影該光罩層的預定部分以及蝕刻該光罩層的預定部分以暴露出該半導體基板的表面。如第2E圖所示，該半導體基板位於該光罩層開放區下方的部分可被一路蝕刻穿過該半導體基板，而觸及該薄膜/黏著層或該載體基板。

參見第6圖，該方法另外包含形成複數個半導體晶粒(618)，並從該載體基板分離該複數個半導體晶粒(620)。根據一些實施例，用雷射切割方法如上所述般切割該等晶粒。該複數個半導體晶粒的每一個通常含有該複數個元件的一或多個。在一些實施例中，可在晶粒分離後利用多種製程之一來清潔該複數個半導體晶粒。可以一次一個的方式從該載體基板選取晶粒，或是使用可同時選取多個晶粒的設備(組織分離)。在同時選取多個晶粒的一些實施例中，可獨立控制各個選取元件的真空，以避免選取已被判定為不穩定或因為其他因素而不選取的晶粒。作為實例，可程式化該晶粒分離工具以選取預定的晶粒，並留下其餘晶粒附著在該載體基板上。

應了解第6圖所示具體步驟提供根據本發明之一實施例切割複數個半導體晶粒的特定方法。也可根據備選實施例執行其他步驟順序。例如，本發明之備選實施例可以不同順序執行上面概述的步驟。此外，第6圖所示的個別步驟可包含多個子步驟，該等子步驟可依據個別步驟適性以各種順序執行。另外，可取決於特定應用添加或移除額外步驟。熟知技藝者可識別出許多變異、調整與替代方案。

也了解到在此所述實例及實施例僅作為例示用途，並且由此衍生出的各種調整或改變會引發熟知技藝者的聯想，並被包含在本申請案之精神和權限以及所附申請專利範圍的領域內。

100‧‧‧載體基板

105‧‧‧接合表面

110‧‧‧薄膜

111‧‧‧載體基板周邊部分

113‧‧‧黏著材料

114‧‧‧環狀物

120‧‧‧半導體基板

124‧‧‧半導體基板背側

125a、125b、125c‧‧‧元件

130‧‧‧光罩層

130a、130b、130c、130d、130e‧‧‧區域

310、312、314、320-330‧‧‧位置

410‧‧‧步驟

412‧‧‧步驟

414‧‧‧步驟

416‧‧‧步驟

418‧‧‧步驟

420‧‧‧步驟

422‧‧‧步驟

500‧‧‧系統

510‧‧‧輸入/輸出介面

512‧‧‧處理器

514‧‧‧電腦可讀取媒體

520‧‧‧塗佈單元

530‧‧‧接合單元

540‧‧‧處理與顯影單元

542‧‧‧雷射處理單元

544‧‧‧顯影處理單元

546‧‧‧切割單元

550‧‧‧晶粒分離單元

560‧‧‧清潔單元

610‧‧‧步驟

612‧‧‧步驟

614‧‧‧步驟

616‧‧‧步驟

618‧‧‧步驟

620‧‧‧步驟

第1A-1D圖係簡要示意圖，示出根據本發明之一實施例的第一製程流程；第2A-2F圖係簡要示意圖，示出根據本發明之一實施例的第二製程流程；第3圖係根據本發明之一實施例的切割期間半導體基板的平面圖；第4圖係簡要流程圖，示出根據本發明之一實施例切割複數個半導體晶粒的方法；第5圖係根據本發明之一實施例之切割複數個半導體晶粒的系統之簡要示意圖；以及第6圖係簡要流程圖，示出根據本發明之另一實施例切割複數個半導體晶粒的方法。

410‧‧‧步驟

412‧‧‧步驟

414‧‧‧步驟

416‧‧‧步驟

418‧‧‧步驟

420‧‧‧步驟

422‧‧‧步驟

Claims (9)

1. 一種切割複數個半導體晶粒的方法，該方法包含以下步驟：提供一載體基板；在一半導體基板上形成一薄膜，該半導體基板包含複數個元件；移除該薄膜的一部分，以暴露出該半導體基板之預定部分，該等預定部分包含一邊緣部分及一或多個與缺陷元件相結合之中央部分；以一黏著材料塗覆該等預定部分，該黏著材料耦合至該半導體基板；接合該半導體基板至該載體基板；在該半導體基板上形成一光罩層；曝光該光罩層之一預定部分；處理該光罩層之該預定部分，以在該半導體基板上形成一預定光罩圖案；形成該複數個半導體晶粒，該複數個半導體晶粒的每一個與該預定光罩圖案相結合並包含該複數個元件的一或多個；以及從該載體基板分離該複數個半導體晶粒。
2. 如請求項1之方法，其中該載體基板包含一矽基板。
3. 如請求項1之方法，其中接合該半導體基板至該載體基板之步驟包含以下步驟：在該載體基板、該薄膜、與設置於該等預定部分之該黏著材料之間製造接觸。
4. 如請求項3之方法，其中該黏著層包含圍繞該薄膜的一環狀層。
5. 如請求項3之方法，其中該薄膜包含一惰性材料。
6. 如請求項5之方法，其中該惰性材料包含一非晶碳材料。
7. 如請求項1之方法，其中形成該預定光罩圖案之步驟包含以下步驟：引導一雷射光束照射該光罩層的該預定部分；以及蝕刻該光罩層的該預定部分以暴露出該半導體基板的一表面。
8. 如請求項7之方法，其中形成該複數個半導體晶粒之步驟包含以下步驟：蝕刻該半導體基板的至少一部分以形成該複數個半導體晶粒。
9. 如請求項1之方法，該方法更包含以下步驟：清潔該複數個半導體晶粒。