[0001] 本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种图像传感器制造装置、制造方法及图像传感器。

[0002] 晶圆作为半导体衬底，加工工艺主要分为前端工艺和后端工艺，前端工艺负责制造芯片上的晶体管等有源器件，后端工艺则主要分为切片、研磨、抛光和清洗等步骤，对晶圆实施后端工艺的过程中能够去除晶圆受到化学污染的部分并能够同步减小芯片的厚度、降低电阻、减少功耗以及提高热导率。其中，切片作为晶圆后端加工的第一道工序,切片的质量对加工过程中导致的晶圆损伤程度及最终晶圆的成品质量具有至关重要的影响。目前,半导体晶圆切片通常采用线锯切片技术，并根据切割线材质的不同将晶圆切片线锯分为游离磨粒切片线锯和固结磨粒切片线锯。

[0003] 其中，游离磨粒常采用砂浆，固结磨粒线则采用金刚线，金刚线是采用表面附着镍基合金或树脂的不锈钢线，且常常通过电镀、粘合或焊接等技术在镍基合金或树脂层中固着微小的硬质颗粒作为磨粒。游离磨粒线锯能够对单晶硅制成的晶圆切片，切片过程中，通过单晶硅晶棒在进给单元的作用下以一定的进给速度向线网移动，同时金属线带动砂浆使磨粒到达加工区域并对磨粒施加压力，使得磨粒能够在晶棒和金属线间的固液混合区域进行切片；切割时,磨粒与晶锭表面直接接触,通过磨损去除切缝处的晶体材料。

[0004] 然而，由于切割、研磨后的晶圆厚度较小，使得晶圆很容易受到外力的影响而发生折断或晶圆边缘翘曲的现象，导致晶圆后端工艺的处理难度增大，不利于保证晶圆出厂的良品率。

[0022] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

[0023] 如图1所示为本发明的线轴组件连接结构图，提供了一种图像传感器制造装置，包括底座1、线轴组件和切割线10，底座1的顶部固定有电机箱2，电机箱2包括多个电机，多个电机的输出端分别与放线轴4、收线轴3、驱动轴5和辅助轴8的一端连接，电机箱2内安装的多个电机的输入端分别与外部电源电性连接，外部电源能够对电机箱2的内部电机供电，接通电机箱2与外部电源的接电，能够启动各个电机，使各电机的输出端带动线轴组件转动，以便切割线10转动切割晶柱；电机箱2的侧面贯穿开设有多个散热孔，能够保持电机箱2的内部与外部环境之间进行气体交换，防止电机箱2的内部过热而影响电机箱2内部电机的正常工作，电机箱2的内部固定安装有若干个电机，若干个电机的输出端分别与一个轴状部件连接并驱动该轴状部件转动，放线轴4、收线轴3、驱动轴5和辅助轴8均为轴状部件。

[0024] 如图2所示为本发明的转向部件连接结构图，线轴组件包括分别与电机箱2输出端连接的放线轴4、驱动轴5、张紧结构、辅助轴8和收线轴3，其中，放线轴4转动过程中能够将其表面缠绕的切割线10进行放卷，使切割线10能够呈多圈状依次张紧缠绕在驱动轴5、张紧结构、导向轴9和辅助轴8的表面，并在辅助轴8与导向轴9之间形成切割线阵，驱动轴5的直径较辅助轴8的直径大，有利于较辅助轴8增加与切割线10之间的接触长度，以便驱动切割线10在竖直方向转动，使切割线10能够与晶柱表面发生相对移动，通过提高切割线10与晶柱之间的相对位移速度而加快切割速度，同时配合给进结构，对晶柱10实施压力切割，张紧结构能够对切割线10施加水平方向上的张紧力，第一张紧轴6和第二张紧轴7分别对切割线10施加力大小相等、作用方向相反的张紧力，使缠绕在第一张紧轴6和第二张紧轴7的切割线10能够张紧绷直，以便保持对晶柱的切割强度，便于在切割晶柱的过程中形成整齐的切口，有利于减轻后续研磨工艺的难度以及节省研磨时间，便于提升晶柱的加工效率，辅助轴
8通过与切割线10之间静摩擦力接触，能够对切割线10施加驱动力，配合处于线轴组件顶端的驱动轴5保持切割线10能够同步移动，收线轴3作为切割线10的收卷端，能够对切割线10进行收卷。

[0025] 结合图1或图2，张紧结构包括第一张紧轴6和第二张紧轴7，第一张紧轴6和第二张紧轴7的长度相等且均为圆柱体状，第一张紧轴6和第二张紧轴7互相关于驱动轴5的纵向二等分面对称，驱动轴5、第一张紧轴6、第二张紧轴7、辅助轴8和导向轴9的长度两两相等，驱动轴5的直径不小于辅助轴8直径的两倍，辅助轴8的转速大于驱动轴5转速的两倍，驱动轴5和辅助轴8之间的转速之比的倒数等于两者间的直径比值，能够保持切割线10不同部位的移动速度相等，有利于保持切割线10表面具有均匀的绷紧程度，保证对晶柱切割的同步性。

[0026] 结合图2，线轴组件还包括导向轴9，导向轴9的一端贯穿电机箱2的内部并与电机箱2的内壁焊接固定，导向轴9的底部焊接有能够使切割线10的缠绕方向发生变化的转向部件，转向部件包括第一转向柱11和第二转向柱12，第一转向柱11和第二转向柱12分别为长度不小于切割线10直径长度的圆柱杆，第一转向柱11和第二转向柱12的中轴线与导向轴9的母线方向垂直，一方面，能够对绕过第一转向柱11和第二转向柱12的切割线10进行转向，另一方面，能够减小切割线10单位时间内对第一转向柱11或第二转向柱12表面的磨损程度，降低第一转向柱11或第二转向柱12的折断风险。

[0027] 优选的，驱动轴5、张紧结构、辅助轴8和导向轴9的中心连线为正多边形，导向轴9的一端与电机箱2的一侧固定，能够通过转向部件使切割线10的缠绕方向发生转动，以便在切割晶柱后形成具有倾斜平面状切口的晶柱块14。

[0028] 如图3所示为本发明的倾斜切割段切割晶柱图，切割线10绕经导向轴9与辅助轴8之间时形成水平切割段101和倾斜切割段102，倾斜切割段102切割晶柱后形成具有斜面切口的晶柱块14，切割线10依次缠绕在放线轴4、驱动轴5、张紧结构、导向轴9、辅助轴8和收线轴3的表面，并通过驱动轴5、张紧结构、导向轴9、辅助轴8和收线轴3对其表面绕过的切割线10张紧。

[0029] 优选的，水平切割段101和倾斜切割段102两者在直线方向上呈等间距交错排布，交错排布的水平切割段101和倾斜切割段102能够对同一根晶柱同步实施多次切割，使晶柱能够被同时切割为多个包括一个平面、一个斜面和一个圆柱面的斜圆柱晶柱块14，有利于较单一斜切割段102提升对晶柱的切割加工效率，节省切割加工时间，倾斜切割段102相对于水平切割段101形成有夹角θ，该夹角θ为锐角，夹角θ角度为30°，通过采用具有多个倾斜切割段102的切割线10对晶柱进行切割，能够同时得到多个厚度连续增加的晶柱块14，并获得厚度连续增加的晶圆，能够减少晶圆受到外力的影响程度，防止晶圆进行后端工艺的加工过程中晶圆发生折断或边缘翘曲的现象，有利于减小晶圆后端工艺的处理难度，同时有利于保证晶圆出厂的良品率，另一方面，通过对晶柱进行斜切加工并形成具有椭圆形截面的晶柱块14，由于椭圆形截面的面积较晶柱的横截面面积大，因此，当具有椭圆斜面的晶柱块14加工形成的晶圆能够较圆形截面的晶圆排布更多数量的图像传感器，有利于节省图像传感器的制造成本，同时在排布同样数量的图像传感器电路时，能够减少晶圆的用量以及更换晶圆的时间，有利于提升图像传感器的制造效率。

[0030] 结合图1，制造装置还包括给进结构，给进结构包括开设在底座1顶部的给进平台18和升降部件17，升降部件17贯穿固定在给进平台18的顶部，升降部件17的顶部固定有微孔吸盘13，微孔吸盘13的顶部负压吸引有待切割的晶柱，微孔吸盘13能够对晶柱的底部进行吸引，有利于保持晶柱在微孔吸盘13表面放置的平稳性，升降部件17可以是伸缩气缸、伸缩液压缸或伺服给进机构，当待切割的晶柱的圆柱侧面与微孔吸盘13的顶面相切接触，并使晶柱的中轴线与水平切割段101平行，能够将晶柱切割成多段具有一个平面、一个斜面和一个圆柱状曲面的晶柱块14，具有斜面的晶柱块14在加工称为晶圆后，其顶面为倾斜的椭圆面。

[0031] 结合图2，切割线10经过第一转向柱11和第二转向柱12处形成“Z”字形走线部，“Z”字形走线部中至少有一段切割线10与微孔吸盘13顶部的待切割晶柱的中轴线形成锐角角度，第一转向柱11和第二转向柱12在竖直平面的投影轮廓的最小间隔距离不小于切割线10的直径，能够保证切割线10能够从第一转向柱11和第二转向柱12之间穿出，避免影响切割线10的均匀移动，能够有效防止对晶柱切割无力的情况，有利于提升晶柱切割的良品率。

[0032] 如图5所示为本发明的晶柱块正视图，当晶柱块14的横截面直径为a，则半径长r=a/2，当切割后形成的斜截面与水平面形成的锐角角度θ=30°，那么截面椭圆面的长轴则为b=a/cosθ，其中，θ<90，那么通过计算可知b>a，可以得出S椭圆>S圆面，当对圆柱状的晶柱进行斜切并形成椭圆形截面后，椭圆形截面的面积较晶柱的横截面面积大，因此，具有斜截面的晶圆能够较圆形截面的晶圆排布更多数量的图像传感器，有利于节省图像传感器的制造成本，另一方面，能够增加图像传感器对光的吸收量，加强光学图像的采集效果。

[0033] 如图4所示为本发明的切割线结构图，切割线10包括线芯103，线芯103的表面依次电镀有镀膜层104和加厚层106，线芯103表面固定有贯穿镀膜层104与加厚层106的金刚石105，线芯103为高强度钢丝或钨丝金属线，刚强度钨丝金属线由高硬度的金刚石磨粒通过电镀方式固定在碳钢或者钨丝基材上制成，金刚石105关于线芯103的中心等间距均匀分布，金刚石105的横截面外轮廓为三角形或五边形，加厚层106是镀镍层。

[0034] 结合图1，还提供了 一种图像传感器制造方法，制造方法具有以下工序：S1:对硅碇实施半导体制造的前端工艺得到晶柱，晶柱为经拉晶工序处理的圆柱
体状硅碇；
S2:将晶柱垂直水平切割段101放置在微孔吸盘13的顶部，使微孔吸盘13对晶柱的
表面施加吸附力，微孔吸盘13的表面开设有多个圆周均匀分布的吸附微孔，能够对晶柱的表面吸附力，防止微孔吸盘13带动晶柱在竖直方向上下移动的过程中使晶柱发生滚动，有利于提高对晶柱切割的精确性；
S3:启动升降部件17，使升降部件17对微孔吸盘13的位置进行抬升并使微孔吸盘
13与倾斜切割段102以及水平切割段101接触，升降部件17可以是液压伸缩缸、伸缩气缸或伺服电机提升机构，升降部件17能够对微孔吸盘13在竖直方向上进行向上或向下方向地牵引，使微孔吸盘13顶部放置的晶柱能够与切割线10接触；
S4:继续抬升晶柱10，使倾斜切割段102和水平切割段101对晶柱进行切割形成具
有斜面的晶柱块14，通过调整倾斜切割段102和水平切割段101的配对数量，能够同步调整切割晶柱后所得到的晶柱块14的数量，有利于提高晶柱块14的切割效率，并保证每一块晶柱块14均至少包括一个倾斜面，晶柱块14的底部焊接有薄板状的垫板；
S5:对切割完成后的晶柱块14实施研磨、蚀刻工艺并施加RO/DI水浴，使研磨得到
的晶圆片表面平整，并通过蚀刻晶圆去除微观裂纹或表面损伤，有利于保证晶圆品质；
S6:采用CMP抛光技术对晶圆进行抛光，经抛光后的晶圆表面更加光滑，避免凸起
状杂质影响刻蚀电路，再对抛光后的晶圆进行清洗，以便去除晶圆表面的有机杂质和颗粒，提升晶圆本身的纯净度，能够减小杂质颗粒对晶圆上蚀刻电路的不良影响；
如图7所示为本发明的电路层连接结构图，对晶圆外延生长单晶硅层15后刻蚀电
路层16并封装，得到能够采集光学图像的传感器元件。

[0035] 如图6所示为本发明的图像传感器结构图，还提供一种图像传感器，采用如上述实施例的制造方法制造而成，能够较圆形截面的晶圆排布更多数量的图像传感器，有利于节省图像传感器的制造成本，同时提升对光学图像的采集效果。

[0036] 虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。