專利名稱：晶片級尺寸封裝的切割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體組件封裝領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體組件封裝的切割方法，用于將面板(panel)分離成為分離的封裝。
背景技術(shù)：
在電子組件領(lǐng)域中，集成電路(IC)通常是制造在半導(dǎo)體基板上的，如已知的芯片(chip)，并且該芯片通常由硅(silicon)構(gòu)成。這種硅芯片通常裝配在大型封裝中，以有效增加輸入/輸出硅接點間的距離或間距(pitch)，這樣才適合裝配到印刷電路板(printed circuitboard)，并且保護IC免受機械或環(huán)境的損害。
一般IC是由晶片切割之后再一一封裝，而晶片級尺寸封裝(wafer level package；WLP)或芯片尺度封裝(chip scale package；CSP)的發(fā)展提供了另一種解決手段，這種手段直接附屬覆晶組件，多個晶粒是封裝之后才被切割成為單個組件。晶粒的分離是通過一切割步驟將半導(dǎo)體基板切割成為個別的晶粒。晶片切割技術(shù)的快速發(fā)展?jié)M足了封裝上的各種需求，能夠提高產(chǎn)量、提高量率以及降低成本。
如圖1所示，是現(xiàn)有技術(shù)晶片中的多個覆晶組件的側(cè)視圖。復(fù)晶100包括具有金屬墊106的晶粒105，它通常具有一般IC組件的結(jié)構(gòu)。上述晶粒105是通過黏著層104附著在一基板102上，并且晶粒105具有多個電性連接108，例如重布層(redistribution layer；RDL)線路。凸塊，例如錫球107，形成在電性連接108上。保護層109覆蓋在電性連接108上，同時為連接錫球107部分電性連接108沒有覆蓋層。此外，緩沖層101形成在基板102的底部表面。
組件100通常通過切割刀在具有錫球107的表面上沿著虛線110切割來分離面板。上述切割刀通常由一些堅硬的材料構(gòu)成，目前市面上有這種刀具，例如(1)鉆石燒結(jié)刀(sintereddiamond blade)，將鉆石粒子熔入如黃銅或紅銅等軟金屬中，或是通過粉末冶金的方法結(jié)合而成；(2)碟式鉆石刀，是通過電鍍處理將鉆石粒子熔入鎳中與鎳結(jié)合形成的；(3)樹脂鉆石刀，將鉆石粒子熔入樹脂中產(chǎn)生均質(zhì)的基礎(chǔ)。硅晶片切割大多采用碟式鉆石刀，該應(yīng)用已經(jīng)獲得了成功的驗證。
一般工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)上雖然已經(jīng)采用切割刀來切割晶片以及面板，但是上述切割還存在某些缺點。首先，切割刀會隨著工作時間而受到磨損，因而新刀具與使用過的刀具的切割質(zhì)量不同。因此，操作者必須提前估計刀具什么時候到達它的使用壽命，但是該使用壽命通常無法準(zhǔn)確地被估計。所以上述刀具通常會在到達使用壽命之前被更換，因而增加了設(shè)備成本。另外，在切割過程中，刀具會將機械應(yīng)力引入工作對象中，特別是工作物的表面上，所以刀具無法切割非常薄的工作件，例如超薄半導(dǎo)體晶片。IC技術(shù)在微波與混合電路、內(nèi)存、計算機、醫(yī)療保健類等電子應(yīng)用的增加為該應(yīng)用在工業(yè)上帶來了新的難題。
使用切割刀的另一缺點是耗費時間。通常處理一片晶片必須花費2至3小時。上述問題不僅影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)量，也增加了處理晶片或面板所需的成本。
使用切割刀的還有一個缺點是成本較高。由于切割刀并非普通刀具，它通常比一般刀具昂貴。一個切割刀通常約為60美元，而根據(jù)切割機械的設(shè)計通常一個切割機械上不止一把切割刀。
使用切割刀切割還有一個缺點，即每次切割后的晶粒邊緣粗糙。由于切割處理是研磨與切割類似的機械磨蝕過程，每個晶粒的邊緣通常非常粗糙或容易產(chǎn)生毛邊。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了嶄新的用于晶片尺寸封裝的封裝切割方法，本發(fā)明提供的半導(dǎo)體組件封裝的切割方法可避免每個晶粒的邊緣在經(jīng)過切割刀切割后所產(chǎn)生的毛邊。
根據(jù)本發(fā)明的切割方法可以避免切割刀成本過高，并且也能避免傳統(tǒng)切割方法耗時過長的問題。
本發(fā)明提供一種用于分離晶片級尺寸封裝的方法，包括(a)在基板的第一表面涂上緩沖層，其中上述緩沖層中具有標(biāo)示每個晶粒的紋路；(b)切割上述封裝，由上述晶片尺寸封裝的第二表面沿著一切割線以一機械力(例如刀)切割；(c)沿著上述紋路蝕刻上述晶片尺寸封裝組件的基板。
其中上述緩沖層包括光環(huán)氧物(photo epoxy)。其中上述紋路的厚度約與上述緩沖層的厚度相等。其中上述紋路的寬度是固定的。其中上述蝕刻步驟包括濕蝕刻步驟，其中所使用的蝕刻溶液包括氯化鐵、氯化銅以及硫酸銨。其中上述蝕刻步驟中基板的材料包括硅、合金42、石英或陶瓷。
另外，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體組件封裝結(jié)構(gòu)。上述結(jié)構(gòu)包括晶粒，在該晶粒的第一表面上具有多個電性連接；多個導(dǎo)電球耦合于該電性連接上；第一緩沖層附著在上述晶粒的第二表面；第一緩沖層形成在上述基板上緊鄰的上述晶粒；以及第二緩沖層，其中上述第二緩沖層配置覆蓋于上述基板，其中上述基板與上述第二緩沖層凹陷于上述第一緩沖層。其中上述第二緩沖層中的凹陷約為上述紋路寬度的一半。
上述緩沖層能夠提供保護功能，用以避免當(dāng)上述晶?；蚧宓倪吘壊糠峙鲎惨煌獠课矬w時所造成的損傷。
本發(fā)明的技術(shù)方案帶來的有益效果是通過本發(fā)明提供的切割方法可避免每個晶粒在經(jīng)過切割刀切割后邊緣所產(chǎn)生的毛邊。同時也可以避免切割刀成本過高，并且避免了傳統(tǒng)切割方法耗時過長的問題。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中晶片級尺寸封裝結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖2A是本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第一側(cè)視圖；圖2B是本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第二側(cè)視圖；圖2C是本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第三側(cè)視圖；圖2D是本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第四側(cè)視圖；圖2E是本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第五側(cè)視圖；圖2F是本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第六側(cè)視圖；圖3A是本發(fā)明中單個半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第一側(cè)視圖；圖3B是本發(fā)明中單個半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第二側(cè)視圖；圖3C是本發(fā)明中單個半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第三側(cè)視圖；圖3D是本發(fā)明中單個半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第四側(cè)視圖。
附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下100復(fù)晶101緩沖層102基板104黏著層105晶粒106金屬墊
107錫球108電性連接109保護層110虛線200晶片201第二緩沖層202基板203第一緩沖層204黏著層205晶粒206金屬墊207錫球208電性連接209保護層210紋路211蝕刻道212切割線213核心材料214殘留215凹陷216復(fù)晶具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定。
在此，本發(fā)明將詳細地敘述一些實施例。然而，除了明確的敘述外，本發(fā)明可以實施在一廣泛范圍內(nèi)的其它實施例中，并且本發(fā)明的范圍不受限于本發(fā)明提供的實施例，保護范圍是專利申請中權(quán)利要求的范圍。此外，組件的不同部分沒有按照比例顯示。相關(guān)部件的尺寸是放大的，并且沒有意義的部分沒有顯示，以使所提供的技術(shù)方案更清楚，利于理解。
首先參考圖2A，是本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第一側(cè)視圖，如圖所示為顯示晶片200的一部分，包括多個晶粒205，它上面有金屬墊206與錫球207，以電性連接一印刷電路板(未顯示于圖中)。保護層209覆蓋電性連接208，并暴露電性連接208的一部分，該暴露的部分上允許形成接觸金屬球。
晶粒205的背面通過一黏著層204直接附著在基板202上，并且第一緩沖層203形成在基板202上緊鄰晶粒205的位置。應(yīng)當(dāng)注意，基板202的尺寸遠大于晶粒205的尺寸。電性連接208的材料為金屬合金，例如通過濺鍍方式形成的鈦/銅合金及/或以電鍍方式形成的銅/鎳/金合金。第一緩沖層203的材料包括核心(core)材料，它是一種彈性材料，例如硅橡膠、硅樹脂、彈性聚氨基甲酸酯(elastic PU)、多孔性聚氨基甲酸酯(porous PU)、丙烯酸橡膠(acrylic rubber)、藍膠(blue tape)或UV膠?；?02包括但不限定為硅、玻璃、合金42、石英或陶瓷。
在本實施例中，本發(fā)明的切割方法的第一步驟是形成第二緩沖層201于基板202的背面。第二緩沖層201中有紋路210，位于每個晶粒間的位置，約對齊第一緩沖層203。每個紋路210間的距離基本上是固定的，并且根據(jù)每個封裝組件切割后的尺寸而定。每個紋路210的深度約與第二緩沖層201的厚度相同。第二緩沖層201的材料包括光環(huán)氧物(photo epoxy)。
參考圖2B，是本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第二側(cè)視圖，本發(fā)明的切割方法的第二步驟為沿第一緩沖層203中的切割線212切割晶片200。上述切割線212約在紋路210的中央。上述切割步驟可以實施在具有錫球207的一側(cè)。第一緩沖層203的材料包括硅橡膠，它可以用任何刀具例如切割用的美工刀來切割。
參考圖2C，是本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第三側(cè)視圖，第三步驟是蝕刻基板202，它是通過濕蝕刻處理并且沿著第二緩沖層201中的紋路210而完成。上述濕蝕刻所使用的溶液包括氯化鐵、氯化銅以及硫酸銨?；?02被蝕刻道211所分離。蝕刻道211從位于第二緩沖層201中的紋路延伸至第一緩沖層203。
其中蝕刻道211以及第一緩沖層203之間可留有一小部分基板202，如圖2D所示，是本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第四側(cè)視圖，在本實施例中，介于蝕刻道211與第一緩沖層203之間的殘留214的厚度小于50μm。
需要說明的是，上述第二步驟與第三步驟可以互換，即先蝕刻上述基板，然后再切割晶片200為多個分離的封裝。在本實施例中，上述蝕割道211中可填滿核心(core)材料，它是一種彈性材料，例如硅橡膠、硅樹脂、彈性聚氨基甲酸酯(elastic PU)、多孔性聚氨基甲酸酯(porous PU)、丙烯酸橡膠(acrylic rubber)、藍膠(blue tape)或UV膠，如圖2E所示，是本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第五側(cè)視圖。上述切割可以實施于晶片200的任何一個面上。
本發(fā)明還有一個實施例如圖2F所示，是本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第六側(cè)視圖。在本實施例中，蝕刻步驟實施在切割步驟之前。基板202的殘留約略小于50um，并且蝕刻道211中填滿核心材料213。上述切割步驟可實施在晶片200的任何一個面上。
根據(jù)本發(fā)明，在切割處理之后，上述面板被分離為個別的封裝，共有四種不同的封裝組件的結(jié)構(gòu)，分別顯示在圖3A、圖B、圖C、圖D中。在圖3A中，是本發(fā)明中單個半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第一側(cè)視圖，基板202被完全蝕刻形成沿著基板202以及第二緩沖層201邊緣的凹陷215。在圖3B中，是本發(fā)明中單個半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第二側(cè)視圖，上述凹陷215中填滿核心材料。在圖3C中，是本發(fā)明中單個半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第三側(cè)視圖，基板202并未被完全蝕穿，因此其封裝的邊緣具有殘留214。在圖3D中，是本發(fā)明中單個半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)的第四側(cè)視圖，上述封裝具有殘留214，并且其邊緣上的凹陷215中填滿核心材料213。
本發(fā)明還揭露了一種半導(dǎo)體組件封裝結(jié)構(gòu)，其中基板202與第二緩沖層201的邊緣凹陷(recess)于第一緩沖層203的邊緣。復(fù)晶216的結(jié)構(gòu)與圖1中通過現(xiàn)有技術(shù)的切割處理的復(fù)晶結(jié)構(gòu)不同。由一般切割刀所切割的復(fù)晶100的每一層的寬度是基本上相同，并且復(fù)晶100的邊緣可能因為現(xiàn)有的切割而粗糙或起毛邊。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明方法所切割的半導(dǎo)體組件封裝結(jié)構(gòu)與使用一般切刻方式切割的半導(dǎo)體組件結(jié)構(gòu)不同。使用一般切割方法所切割的組件結(jié)構(gòu)由于每一層結(jié)構(gòu)是同時被切割的，所以每一層的厚度相同。而根據(jù)本發(fā)明的封裝組件結(jié)構(gòu)，其基板與緩沖層的邊緣具有凹陷。而這種特殊結(jié)構(gòu)可用來決定一個組件是否是根據(jù)本發(fā)明的方式作切割的。
本發(fā)明以較佳實施例說明如上，然而它并不是用以限定本發(fā)明所提供的專利權(quán)利范圍。專利保護范圍以申請專利范圍及其等同領(lǐng)域而定。凡本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本專利提供的方案范圍內(nèi)所作的修改，均屬于本發(fā)明提供的技術(shù)所完成的等效改變或設(shè)計，應(yīng)包含在本申請專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于自一晶片尺寸封裝的基板上分離IC封裝的方法，其特征在于，包括在該基板的第一表面形成一緩沖層于，其中該緩沖層具有紋路標(biāo)示該每一IC封裝；蝕刻該晶片尺寸封裝組件的該基板，沿著該紋路因此產(chǎn)生開口；以及切割該IC封裝，通過機械力由該第一表面或第二表面沿著一切割線切割。
2.如權(quán)利要求1所述的用于自一晶片尺寸封裝的基板上分離IC封裝的方法，其特征在于，其中該緩沖層包括光環(huán)氧物。
3.如權(quán)利要求1所述的用于自一晶片尺寸封裝的基板上分離IC封裝的方法，其特征在于，進一步包括在實施該切割之前填入核心材料于該開口中。
4.如權(quán)利要求1所述的用于自一晶片尺寸封裝的基板上分離IC封裝的方法，其特征在于，其中該蝕刻步驟包括濕蝕刻步驟，其中所使用的蝕刻溶液包括氯化鐵、氯化銅以及硫酸銨。
5.如權(quán)利要求1所述的用于自一晶片尺寸封裝的基板上分離IC封裝的方法，其特征在于，其中該蝕刻步驟中的基板層的材料包硅、合金42、石英或陶瓷。
6.一種用于自一晶片尺寸封裝的基板上分離IC封裝的方法，其特征在于，包括形成一緩沖層于該基板的第一表面，其中該緩沖層具有紋路標(biāo)示該每一IC封裝；切割該IC封裝，通過機械力由該第一表面或第二表面沿著一切割線切割；以及蝕刻該晶片尺寸封裝組件的該基板，沿著該紋路因此產(chǎn)生開口。
7.如權(quán)利要求6所述的用于自一晶片尺寸封裝的基板上分離IC封裝的方法，其特征在于，其中該緩沖層包括光環(huán)氧物。
8.如權(quán)利要求6所述的用于自一晶片尺寸封裝的基板上分離IC封裝的方法，其特征在于，其中該蝕刻步驟包括濕蝕刻步驟，其中所使用的蝕刻溶液包括氯化鐵、氯化銅以及硫酸銨。
9.如權(quán)利要求6所述的用于自一晶片尺寸封裝的基板上分離IC封裝的方法，其特征在于，其中該蝕刻步驟中的基板的材料包括硅、合金42、石英或陶瓷。
10.一種半導(dǎo)體組件封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一晶粒具有多個電性連接于該晶粒的一第一表面上；多個導(dǎo)電球耦合于該連接；一第一緩沖層附著在該晶粒的第二表面；一第一緩沖層形成于該基板上緊鄰該晶粒；以及一第二緩沖層，其中該第二緩沖層配置覆蓋于該基板，其中該基板與該第二緩沖層凹陷于該第一緩沖層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體組件封裝的分離方法，屬于半導(dǎo)體組件封裝領(lǐng)域。所述方法包括在晶片的基板背面涂一層光環(huán)氧化物(photo epoxy)層，以標(biāo)記所要切割的切割線。然后，沿著上述光環(huán)氧化物層中的記號蝕刻上述基板。使用一般美工刀將上述面板切割成為單一封裝。本發(fā)明提供的半導(dǎo)體組件封裝的分離方法不僅可以避免每個晶粒的邊緣粗糙，并且可以降低切割程序的成本。
文檔編號H01L21/304GK101028728SQ200610152740
公開日2007年9月5日 申請日期2006年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月26日
發(fā)明者楊文焜, 余俊輝, 張瑞賢, 許獻文 申請人:育霈科技股份有限公司