[發明專利]一種激光加工晶圓的方法及裝置

有效

• 申請號: 201710574908.7
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107214419B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 侯煜;劉嵩;張紫辰
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: B23K26/364
• 分類號: B23K26/364;B23K26/36;B23K26/70
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 關宇辰

本發明提供一種激光加工晶圓的方法及裝置，所述方法是由至少兩束具有不同能量分布的激光光束分別依次對晶圓上表面的預定切割道執行打毛進程和開槽進程，用以在所述晶圓上表面的預定切割道上形成凹槽。本發明能夠通過能量較低的激光光束對晶圓上表面的預定切割道打毛并使預定切割道的表面粗糙化，以提高光吸收率，便于后續加工進程做準備，避免采用過高的激光光束對晶圓上表面Low?K層加工并引起Low?K材料的剝離從而導致晶圓損壞；同時，還能使后續加工進程中的激光光束能量的控制精度更高，進而提高在晶圓上表面的激光加工效果。

技術領域

本發明涉及半導體加工技術領域，尤其涉及一種激光加工晶圓的方法及裝置。

背景技術

近年來，隨著半導體器件特征尺寸的不斷減小以及芯片集成度的不斷提高，金屬互連線之間、多層布線之間的寄生電容以及金屬導線的電阻急劇增大，導致了RC延遲、功耗增加等一系列問題，限制了高速電子元器件的發展。當器件特征尺寸小于90nm后，晶圓必須使用低介電常數材料來代替傳統的SiO₂層(K＝3.9～4.2)，常用的Low-K材料有道康寧公司的FOx及多孔SiLK材料、應用材料公司的黑金剛石系列低K薄膜材料、Novellus System的CORAL、英特爾的CDO以及NEC公司的FCN+有機層等等。

Low-K材料的使用也帶來了一些問題。不論是機械強度還是粘附性，Low-K材料都遠遠不如SiO₂，這對劃片工藝提出了挑戰。最為常見的問題是，在劃片過程中由于較低的機械強度及粘附力，使得Low-K材料粘連在劃片刀上，這不僅降低了劃片的效率，同時也帶來了絕緣層從金屬層表面被剝離以及產生碎屑并擴散到其它功能區域等嚴重影響良率的后果。激光加工具有非接觸、精度高、適用材料范圍廣、加工路徑靈活可控等優點，是用來對晶圓劃片以及解決上述問題的有力方案。據了解，蘋果公司已經強制要求供應商提供的晶圓必須采用激光切割Low-K材料的工藝(即：Laser Grooving工藝)，這使得封測廠對此類工藝技術及設備的需求大為提升。嚴格地說，激光束不是“切割”Low-K材料，而是依靠激光能量產生的高溫融化金屬層及層間介質層，這樣的激光切割產生械應力很小，因而不會發生分層或剝離等問題。另外，濱松光子學株式會社還發明了“隱形切割”的技術，這種技術是利用對晶圓具有透射性波長的激光聚焦在晶圓內部形成改質層，再借助外力使晶圓沿著改質層裂開為單獨的芯片。利用隱形切割技術，可以避免在劃片過程中產生碎屑對芯片功能區造成污染，但是當晶圓上面覆蓋有隔離層或其它功能層時，這將會影響激光的透過，從而影響改質層的形成。因此，在使用隱形切割時，也應首先使用激光去除晶圓上表面Low-K層等材料。

但是，由于晶圓上表面Low-K層為透明材質導致激光加工時對激光光束造成大量的反射及透過導致大量的能量損失，因此使得需要加大激光能量進行開槽，進而導致Low-K層易發生剝離、熱影響區大的問題。。

發明內容

本發明提供的激光加工晶圓的方法及裝置，能夠通過能量較低的激光光束對晶圓上表面的預定切割道打毛并使預定切割道的表面粗糙化，以提高光吸收率，便于后續加工進程做準備，避免采用過高的激光光束對晶圓上表面Low-K層加工并引起Low-K材料的剝離從而導致晶圓損壞；同時，還能使后續加工進程中的激光光束能量的控制精度更高，進而提高在晶圓上表面的激光加工效果。

第一方面，本發明提供一種激光加工晶圓的方法，所述方法是由至少兩束具有不同能量分布的激光光束分別依次對晶圓上表面的預定切割道執行打毛進程和開槽進程，用以在所述晶圓上表面的預定切割道上形成凹槽。

可選地，所述方法包括：

由具有第一能量的第一激光光束對晶圓上表面的預定切割道執行打毛進程并形成陷光結構；

由具有第二能量的第二激光光束對晶圓上表面的預定切割道執行軟化進程；

由具有第三能量的第三激光光束對晶圓上表面的預定切割道執行開槽進程并在所述晶圓上表面的預定切割道上形成凹槽。