[發(fā)明專利]在裁切晶粒附著膜或其它材料層之前，蝕刻激光切割半導(dǎo)體

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280028965.0
• 申請(qǐng)日: 2012-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN103703554A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 達(dá)瑞·S·芬恩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 伊雷克托科學(xué)工業(yè)股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/78
• 分類號(hào): H01L21/78;H01L21/301
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;黃燦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明和激光處理系統(tǒng)與方法有關(guān)。明確地說，本發(fā)明是關(guān)于用以微加工(舉例來說，切劃(scribing)或裁切(dicing))半導(dǎo)體裝置的激光處理系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)

多個(gè)集成電路(Integrated?Circuit，IC)通常會(huì)被制作在一半導(dǎo)體基板之上或之中的一數(shù)組之中。IC通常包含被形成在所述基板上方或之中的一或多層。所述一或多個(gè)迭置層可能會(huì)利用一機(jī)械鋸或是一激光沿著切劃路線(scribing?lane)或切劃道(scribing?street)被移除。在切劃之后，利用一鋸子或激光來將電路器件相互分離，所述基板便可以被貫穿切割(throughcut)，有時(shí)候也稱為裁切(diced)。

當(dāng)利用激光處理時(shí)，結(jié)果會(huì)有非常高的材料相依性的傾向。舉例來說，第一激光類型(或是第一組激光參數(shù))可能非常適合用于切割半導(dǎo)體；而第二激光類型(或是第二組激光參數(shù))則可能非常適合用于切割金屬。

富有挑戰(zhàn)性的問題的其中一范例便是單一化削切(singulation)被鑲嵌在晶粒附著膜(Die?Attach?Film，DAF)之上的半導(dǎo)體裝置，此制程在本文中有時(shí)候稱為「晶粒附著膜裁切(DAF?dicing)」。此問題可以在生產(chǎn)中通過利用具有超薄刀片的機(jī)械式鉆石鋸來解決，因?yàn)槔靡阎瞥虂磉M(jìn)行激光裁切會(huì)傾向于產(chǎn)生一機(jī)械強(qiáng)度低于由機(jī)械性鋸切所產(chǎn)生的晶粒。將易碎的低k值介電材料并入此等半導(dǎo)體裝置之中并且縮減硅晶圓厚度會(huì)增加機(jī)械鋸裁切的難度，從而導(dǎo)致較慢的總生產(chǎn)量以及更大的良率損耗(yield?loss)。利用傳統(tǒng)的單獨(dú)激光制程來對(duì)薄的硅晶圓進(jìn)行DAF裁切還通常會(huì)導(dǎo)致高晶粒挑選故障率(低晶粒良率)，舉例來說，如未被切割的DAF(「雙晶粒」)、過度切割的DAF(「錨定作用(anchoring)」)及/或低晶粒破損強(qiáng)度(「在激光裁切DAF之后因進(jìn)行蝕刻時(shí)的蝕刻變異所造成」)。

先前針對(duì)DAF裁切所嘗試過的解決方式包含在進(jìn)行機(jī)械鋸裁切之前利用激光來切劃所述低k值介電質(zhì)及/或所述半導(dǎo)體層，結(jié)合激光裁切與后段裁切蝕刻制程來強(qiáng)化晶粒，利用具有兩種不同激光(或是兩組不同的激光參數(shù)，例如，脈沖寬度)的完全切割激光裁切系統(tǒng)，或是凍結(jié)所述DAF并且將其拉伸直到卷帶斷裂為止。利用單一激光裁切策略來裁切貫穿所述半導(dǎo)體裝置與所述DAF兩者的一已知方法會(huì)導(dǎo)致DAF材料沉積在所述半導(dǎo)體晶粒的側(cè)壁上，使得一接續(xù)的二氟化氙(XeF₂)蝕刻制程會(huì)受到此「DAF飛濺(DAF?splash)」的負(fù)面影響。

發(fā)明內(nèi)容

于其中一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種裁切半導(dǎo)體晶圓的方法，所述半導(dǎo)體晶圓包含一頂端表面與一底部表面。所述底部表面會(huì)被附著至一下方材料層。所述方法包含：產(chǎn)生一第一激光射束；以及讓所述第一激光射束相對(duì)于所述半導(dǎo)體晶圓的頂端表面進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，以便沿著一或多條裁切道從所述頂端表面處至少部分裁切所述半導(dǎo)體晶圓。所述第一激光射束會(huì)在所述半導(dǎo)體晶圓之中形成一由多個(gè)側(cè)壁所定義的切口。所述方法進(jìn)一步包含：蝕刻所述已至少部分裁切的半導(dǎo)體晶圓的所述側(cè)壁，用以縮減或移除因所述第一激光射束在所述側(cè)壁之中所產(chǎn)生的熱影響區(qū)帶(Heat?Affected?Zone，HAZ)；以及沿著所述一或多條裁切道來切割貫穿所述下方材料層，以便將一晶粒與具有至少一預(yù)設(shè)晶粒破損強(qiáng)度的半導(dǎo)體晶圓分離并且產(chǎn)生一等于至少一預(yù)設(shè)最小良率的操作晶粒良率。所述側(cè)壁蝕刻是在切割貫穿所述下方材料層之前先被實(shí)施，以便在所述側(cè)壁的蝕刻期間減少或防止所述側(cè)壁上來自所述下方材料層的碎屑。

于所述方法的特定實(shí)施例中，所述下方材料層包含一晶粒附著膜(DAF)。于此等實(shí)施例中，切割貫穿所述下方材料層包含：產(chǎn)生一第二激光射束；以及讓所述第二激光射束沿著所述一或多條裁切道相對(duì)于所述DAF進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)。所述第一激光射束可能包含一具有紫外光(UltraViolet，UV)波長以及奈秒(nanosecond)或皮秒(picosecond)時(shí)間脈沖寬度的脈沖式激光射束。所述第二激光射束可能包含一具有可見光波長以及奈秒時(shí)間脈沖寬度的脈沖式激光射束。

于特定的其它實(shí)施例中，蝕刻所述側(cè)壁包含利用一被配置成用以從所述半導(dǎo)體晶圓處移除半導(dǎo)體材料的第一蝕刻劑；而切割貫穿所述下方材料層則包含利用一被配置成用以移除所述DAF材料的第二蝕刻劑。于其中一實(shí)施例中，所述第一蝕刻劑包含一自發(fā)性蝕刻劑，例如，二氟化氙(XeF₂)。電漿蝕刻、濕式光阻剝除、或是濕式蝕刻技術(shù)則可被用來切割貫穿所述DAF。