TWI881455B - 於晶圓基板背面貼合異質材料的方法 - Google Patents

Abstract

一種於晶圓基板背面貼合異質材料的方法，包含以下步驟：提供一晶圓基板；於晶圓基板正面上的複數裸晶的上方結合一玻璃載板，而裸晶間具有一幀面切割道；研磨晶圓基板背面；翻轉晶圓基板至背面朝上；於背面濺鍍一晶種層；於晶種層形成一厚金屬層。厚金屬層具有複數金屬塊，且金屬塊間具有一背面切割道；翻轉晶圓基板至正面朝上；於厚金屬下方貼上一連接層及一輔助基板；固化連接層，形成一固化連接層。當固化連接層時，烘烤固化產生的水氣或析出的有機溶劑可經由背面切割道散出，避免因烘烤時產生的水氣或析出的有機溶劑形成壓力，發生爆裂的風險。

Description

於晶圓基板背面貼合異質材料的方法

本發明係有關於一種貼合異質材料的方法，且特別是有關於一種於晶圓基板背面貼合異質材料的方法。

積體電路(IC)晶片是各種電子產品的核心元件，而IC晶片是通過半導體製程製作的。半導體製程係於一晶圓基板的一正面上形成複數個IC，該些IC亦稱作裸晶(die)。且在該晶圓基板上的該些裸晶在完成製程後，還需通過一切割刀對該晶圓基板上沒有設置該些裸晶的切割道進行切割，將該些裸晶切割成一顆顆獨立的裸晶片，再送去封裝成IC晶片。

然而，現有的半導體製程，除了在該晶圓基板的該正面上形成該些裸晶外，更會於該晶圓基板的一背面形成一金屬層，用於增加導電度或散熱效率。且於該晶圓基板背面的該金屬層下方還會通過一連接層貼合一異質材料基板。而用於貼合該異質材料基板的該連接層需透過烘烤固化，以提供較強的黏著力，避免該異質材料基板脫落。但在烘烤的過程中，容易產生水氣或析出連接層中的有機溶劑，而產生的水氣或析出的有機溶劑沒有溢散的空間，容易導致該晶圓基板或該異質材料基板爆裂，進而導致製程良率低下。

有鑑於上述問題，本發明提供一種於晶圓基板背面貼合異質材料的方法，可改善於貼合異質材料的基板時，於烘烤時產生的水氣或析出的有機溶劑導致基板爆裂的風險。

本發明的晶圓基板背面結構的製作方法包含有以下步驟：提供一晶圓基板；其中，該晶圓基板的一正面朝上，且該正面上形成有複數裸晶，該些裸晶之間分別具有一正面切割道；於該些裸晶上方結合一玻璃載板；研磨該晶圓基板的一背面；翻轉該晶圓基板至該背面朝上；於該晶圓基板的該背面濺鍍形成一晶種層；於該晶圓基板的該背面形成一厚金屬層；其中，該厚金屬層具有複數厚金屬塊，且該些厚金屬塊之間具有一背面切割道；翻轉該晶圓基板至該正面朝上；於該厚金屬層下方貼上一連接層及一輔助基板；固化該連接層，形成一固化連接層。

基於上述，在本發明的於晶圓基板背面貼合異質材料的方法中，由於在該晶圓基板的該背面形成該厚金屬層中，係具有該背面切割道，如此一來，在固化該連接層時，烘烤固化時產生的水氣或析出連接層中的有機溶劑可經由該背面切割道散出，藉此避免因烘烤時產生的水氣或析出的有機溶劑形成壓力，發生爆裂的風險，以提高製程良率。

S11~S19:步驟

S201~S215:步驟

100:晶圓基板

101:正面切割道

102:背面切割道

110:正面

111:裸晶

112:玻璃載板

120:背面

121:晶種層

122:光阻層

122’:光阻

123:厚金屬層

123’:厚金屬塊

124:連接層

124’:固化連接層

125:輔助基板

126:切割膠帶

S501~S513:步驟

圖1為本發明一實施例的晶圓基板背面結構的製作方法的流程示意圖。

圖2A及圖2B為本發明另一實施例的晶圓基板背面結構的製作方法的流程示意圖。

圖3A至圖3O為本發明另一實施例的晶圓基板背面結構的製作方法的流程示意圖。

圖4為本發明一實施例的晶圓基板背面結構的平面示意圖。

圖5A及圖5B為本發明又一實施例的晶圓基板背面結構的製作方法的流程示意圖。

請參閱圖1所示，本發明係一種晶圓基板背面結構的製作方法。該晶圓基板背面結構的製作方法的一實施例包含有以下步驟：

步驟S11：首先提供一晶圓基板。在本實施例中，該晶圓基板的一正面朝上，且該正面上形成有複數裸晶，該些裸晶之間分別具有一正面切割道。在本實施例中，該晶圓基板係一矽基板。

步驟S12：於該些裸晶上方結合一玻璃載板。

步驟S13：研磨該晶圓基板的一背面，以減少該晶圓基板的厚度。

步驟S14：翻轉該晶圓基板至該背面朝上。

步驟S15：於該晶圓基板的該背面濺鍍形成一晶種層(seed layer)。

步驟S16：於該晶圓基板的該背面形成一厚金屬層。在本實施例中，該厚金屬層具有複數厚金屬塊，且該些厚金屬塊之間具有一背面切割道。

步驟S17：翻轉該晶圓基板至該正面朝上。

步驟S18：於該厚金屬層下方貼上一連接層及一輔助基板。

步驟S19：固化該連接層，形成一固化連接層。

由於在該晶圓基板的該背面形成該厚金屬層中，係具有該背面切割道，如此一來，在固化該連接層時，烘烤固化時產生的水氣或析出連接層中的有機溶劑可經由該背面切割道散出，藉此避免因烘烤時產生的水氣或析出的有機溶劑形成壓力，發生爆裂的風險，以提高製程良率。在本實施例中，於該晶圓基板的該背面的該厚金屬層係通過電鍍、濺鍍或蒸鍍等方式形成。

此外，由於本發明在該厚金屬層中形成有該背面切割道，在後續的切割製程時，一切割刀就可以通過該正面切割道及該背面切割道進行切割，能夠避開該些厚金屬塊，而不需要對該厚金屬層中的該些厚金屬塊進行切割。如此一來，該切割刀需要進行切割的厚度就能減少，且不會切割到該厚金屬塊，進而能減少該切割刀的刀片損壞的機率。同時，由於該正面切割道及該背面切割道中都未有該厚金屬塊，於該晶圓基板的該背面進行金屬生長時，可大幅降低整片晶圓翹曲(wafer warpage)的情況，因此更可降低後續製程裂片的風險，並能夠提高效率及良率。

請參閱圖2A及圖2B所示，並配合圖3A至圖3O，該晶圓基板背面結構的製作方法的另一實施例係包含有以下步驟：

步驟S201：如圖3A所示，首先提供該晶圓基板100。該晶圓基板100的該正面110朝上，且該正面110上形成有該些裸晶111，該些裸晶111之間分別具有一正面切割道101。

步驟S202：如圖3B所示，於該些裸晶111上方結合該玻璃載板112。

步驟S203：如圖3C所示，研磨該晶圓基板100的該背面120，使該晶圓基板100的厚度變薄。

步驟S204：如圖3D所示，翻轉該晶圓基板100至該背面120朝上。

步驟S205：如圖3E所示，於該晶圓基板100的該背面120濺鍍形成該晶種層121。

在本另一實施例中，步驟S201至步驟S205係與步驟S11至步驟S15相同，故不再贅述，但於形成該厚金屬層的步驟(步驟S16)中，係包含有以下子步驟：

步驟S206：如圖3F所示，於該晶種層121上塗佈一光阻層122。

步驟S207：如圖3G所示，圖案化該光阻層122，保留該正面切割道101內的一光阻122’。在本實施例中，係以一微影製程圖案化該光阻層122。

步驟S208：如圖3H所示，於該晶圓基板100的該背面120沒有形成該光阻122’的複數區域內形成該些厚金屬塊123’，以構成該厚金屬層123。在本實施例中，於該些厚金屬塊123’係通過電鍍、濺鍍或蒸鍍等方式形成。

步驟S209：如圖3I所示，去除該光阻122’，以形成該背面切割道102。請一併參閱圖4所示，圖4係圖3I的俯視圖，該晶圓基板100的該背面120係形成有該些厚金屬塊123’，且該些厚金屬塊123’彼此間隔排列，且該些厚金屬塊123’間的間隙形成了該背面切割道102。在本實施例中，係以一去光阻劑去除該光阻122’。

此外，該晶圓基板背面結構的製作方法係於形成該厚金屬層123的步驟(步驟S16)後，進一步包含有以下步驟：

步驟S210：如圖3J所示，翻轉該晶圓基板100至該正面110朝上。

步驟S211：如圖3K所示，於該些厚金屬塊123’下方貼上一連接層124及一輔助基板125。在本實施例中，該連接層124係一環氧樹脂層(Epoxy)或一晶粒黏結薄膜(die attach film；DAF)層，該輔助基板125係一矽基板、一FR4級別的玻璃纖維板、一克羅米斯基板技術(Qromis Substrate Technology；QST)基板、或一碳化矽(SiC)基板，但不以此為限。

步驟S212：如圖3L所示，固化該連接層124，形成一固化連接層124’。在本實施例中，係以烘烤方式揮發該連接層124中的水氣或有機溶劑，使該連接層124固化，以形成該固化連接層124’。

步驟S213：如圖3M所示，於該輔助基板125下方貼上一切割膠帶126。

步驟S214：如圖3N所示，移除該玻璃載板112。

步驟S215：如圖3O所示，以一切割刀20對該正面切割道101內及該背面切割道102內的該晶圓基板100、該晶種層121、該固化連接層124’、該輔助基板125進行切割，形成複數獨立的裸晶片。由於該些厚金屬塊123’的形成位置係剛好與該些裸晶111的位置對應，使得該些厚金屬塊123’之間的該背面切割道102也剛好與該些裸晶111之間的該正面切割到101的位置對應，即該背面切割道102係以該晶圓基板100為基準，與該正面切割道101呈鏡像對稱。也就是說，當以該切割刀20對該正面切割道101進行切割時，也剛好會對該背面切割道102的位置進行切割，故不會切割到該些厚金屬塊123’。

在本實施例中，該連接層124為異質材料，通常是具有黏性的材料，用於黏附該些厚金屬塊123’及該輔助基板125。且由於該連接層124為異質材料，需要經過烘烤固化，在烘烤固化的過程中產生的水氣或析出的有機溶劑需要揮發，而該晶圓基板背面結構的製作方法製作的該晶圓基板100的該背面120係形成有該背面切割道102，因此在烘烤固化產生的水氣或析出的有機溶劑 便可經由該背面切割道102散出，進而避免因烘烤時產生的水氣或析出的有機溶劑形成壓力，發生爆裂的風險。

進一步而言，請參閱圖5A及圖5B所示，該晶圓基板背面結構的製作方法的又一實施例係包含有以下步驟：

步驟S501：首先提供該晶圓基板100。該晶圓基板100的該正面110朝上，且該正面110上形成有該些裸晶111，該些裸晶111之間分別具有一正面切割道101。

步驟S502：於該些裸晶111上方結合該玻璃載板112。

步驟S503：研磨該晶圓基板100的該背面120，使該晶圓基板100的厚度變薄。

步驟S504：翻轉該晶圓基板100至該背面120朝上。

步驟S505：於該晶圓基板100的該背面120濺鍍形成該晶種層121。

在本又一實施例中，步驟S501至步驟S505係與步驟S11至步驟S15相同，故不再贅述，但於形成該厚金屬層123的步驟(步驟S16)中，係包含有以下子步驟：

步驟S506：於該晶圓基板100的該背面120的該晶種層121形成一厚金屬層123。在本實施例中，該厚金屬層123係通過電鍍、濺鍍或蒸鍍等方式形成。

步驟S507：對該正面切割道101內該厚金屬層123進行切割，將該厚金屬層123切割成該些厚金屬塊123’，並於該些厚金屬塊123’間形成該背面切割道102。在本實施例中，係以一切割刀或一雷射切割該厚金屬層123，但不以此為限。

此外，該晶圓基板背面結構的製作方法係於形成該厚金屬層123的步驟(步驟S16)後，進一步包含有以下步驟：

步驟S508：翻轉該晶圓基板100至該正面110朝上。

步驟S509：於該些厚金屬塊123’下方貼上該連接層124及該輔助基板125。在本實施例中，該連接層124係一環氧樹脂層(Epoxy)或一晶粒黏結薄膜(die attach film；DAF)層，該輔助基板125係一矽基板、一FR4級別的玻璃纖維板、一克羅米斯基板技術(Qromis Substrate Technology；QST)基板、或一碳化矽(SiC)基板，但不以此為限。

步驟S510：固化該連接層124，形成該固化連接層124’。在本實施例中，係以烘烤方式揮發該連接層124中的水氣或有機溶劑，使該連接層124固化，以形成該固化連接層124’。

步驟S511：於該輔助基板125下方貼上該切割膠帶126。

步驟S512：移除該玻璃載板112。

步驟S513：以該切割刀20對該正面切割道101內及該背面切割道102內的該晶圓基板100、該晶種層121、該固化連接層124’、該輔助基板125進行切割，形成複數獨立的裸晶片。

以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

S11~S19:步驟

Claims (10)

1. 一種於晶圓基板背面貼合異質材料的方法，包含有以下步驟： 提供一晶圓基板；其中，該晶圓基板的一正面朝上，且該正面上形成有複數裸晶，該些裸晶之間分別具有一正面切割道； 於該些裸晶上方結合一玻璃載板； 研磨該晶圓基板的一背面； 翻轉該晶圓基板至該背面朝上； 於該晶圓基板的該背面濺鍍形成一晶種層； 於該晶圓基板的該背面形成一厚金屬層；其中，該厚金屬層具有複數厚金屬塊，且該些厚金屬塊之間具有一背面切割道； 翻轉該晶圓基板至該正面朝上； 於該厚金屬層下方貼上一連接層及一輔助基板； 固化該連接層，形成一固化連接層。
2. 如請求項1所述之於晶圓基板背面貼合異質材料的方法，其中，於形成該厚金屬層的步驟中，係包含有以下子步驟： 於該晶種層上塗佈一光阻層； 圖案化該光阻層，保留該正面切割道內的一光阻； 於該晶圓基板的該背面沒有形成該光阻的複數區域內形成該些厚金屬塊，以形成該厚金屬層； 去除該光阻，以形成該背面切割道。
3. 如請求項2所述之於晶圓基板背面貼合異質材料的方法，其中，於圖案化該光阻層的步驟中，係以一微影製程圖案化該光阻層。
4. 如請求項2所述之於晶圓基板背面貼合異質材料的方法，其中，於去除該光阻的步驟中，係以一去光阻劑去除該光阻。
5. 如請求項1所述之於晶圓基板背面貼合異質材料的方法，其中，於形成該厚金屬層的步驟中，係包含有以下子步驟： 於該晶圓基板的該背面的該晶種層上形成該厚金屬層； 對該正面切割道內該厚金屬層進行切割，將該厚金屬層切割成該些厚金屬塊，並於該些厚金屬塊間形成該背面切割道。
6. 如請求項5所述之於晶圓基板背面貼合異質材料的方法，其中，於對該正面切割道內該厚金屬層進行切割的步驟中，係以一切割刀或一雷射切割該厚金屬層。
7. 如請求項1所述之於晶圓基板背面貼合異質材料的方法，進一步包含有以下步驟： 於該輔助基板下方貼上一切割膠帶； 移除該玻璃載板； 對該正面切割道內及該背面切割道內的該晶圓基板、該晶種層、該固化連接層、該輔助基板進行切割。
8. 如請求項7所述之於晶圓基板背面貼合異質材料的方法，其中，該輔助基板係一矽基板。
9. 如請求項1所述之於晶圓基板背面貼合異質材料的方法，其中，該連接層係一環氧樹脂層(Epoxy)。
10. 如請求項1所述之於晶圓基板背面貼合異質材料的方法，其中，該晶圓基板係一矽基板。

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