CN102456625A

CN102456625A - 异形晶片的激光切割制造方法

Info

Publication number: CN102456625A
Application number: CN2010105201780A
Authority: CN
Inventors: 赵宇
Original assignee: SUZHOU TIANHONG LASER CO Ltd
Current assignee: SUZHOU TIANHONG LASER CO Ltd
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-05-16

Abstract

本发明涉及一种异形晶片的激光切割制造方法，其特点是：首先通过电脑系统与电荷藕合器件图像传感器相配合，对需要切割的半导体硅片进行定位。之后，采用激光束垂直照射于半导体硅片表面。接着，通过移动承载半导体硅片的工作台，与激光束作相对移动。最后，激光束对半导体硅片以融化并气化的方式，按照设定参数进行切割，获得异形晶片。由此，这个过程不产生机械应力，因此不会损坏被加工半导体晶片，可快速高效简便的加工半导体晶片。

Description

异形晶片的激光切割制造方法

技术领域

本发明涉及一种晶片的切割制造方法，尤其涉及一种异形晶片的激光切割制造方法。

背景技术

目前，半导体行业制造硅整流器件的工艺多采用扩散后的硅片或玻璃钝化后的GPP芯片进行砂轮刀片切割，形成上百个方形芯片或直线六边形芯片。由于砂轮刀片切割，只能切割连续的直线，而不能切割曲线和圆弧线。

一般传统已有图形的异形芯片制造流程，包括晶片及掩模铁片定位胶合，将上端铺设有一层白蜡的玻璃衬片置于点热板上，使白蜡呈熔化，将晶片没有图形的一面粘固在表面熔融有白蜡的玻璃衬片上，并使白蜡覆盖晶片整面，再将预先粘设有若干小圆铁片的胶带通过白蜡正确地粘贴在晶片上，从电热板上取下该上端粘有固定圆铁片及下端有玻璃衬片的晶片，移至自然冷却的平板上冷却，将冷却后的晶片撕掉胶带，送入喷砂机内喷砂。喷砂机对晶片表面粘有小圆铁片的一面进行喷砂，没有小圆铁片掩盖的区域被金刚砂完全喷除。当喷砂完成后，在玻璃衬片上形成许多小圆形晶粒，将该玻璃衬片与许多小圆形晶粒浸泡在三氯乙烷中清洗，分离，并以磁铁将小圆铁片吸出，即得到圆形晶粒。此种方法主要缺陷在于，圆片粘贴在胶带上的位置若有偏斜时，就无法将圆铁片分别对准晶片上已有的异形芯片图形，如此，晶片所能制造出来的优良品的芯片数量将大幅度减少，操作繁琐，效率低下，需要使用化学品，不利于环保。

一般传统已六边形的形芯片制造流程，切割时使用砂轮刀片切割，由于砂轮刀片切割时，只能切割连续的直线。因此在切割六边形芯片时，先按所需的六边形对边尺寸长度切割出一组平行切割道；然后将晶圆顺时钟旋转60度，切割出第二组平行切割道，第二组平行切割道与第一组平行切割道呈60度夹角；然后继续将晶圆顺时钟旋转60度，并将晶圆以前两次切割道的交叉点为起点，向下偏移二分之一对边尺寸长度。此时切割出第三组平行切割道。切割完成后，得到所需要六变形。但此种切割方式得到的六变形芯片，每相连接的3个六变形芯片中夹有一个三角形芯片，此三角形芯片无任何使用价值，造成材料的严重浪费。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种异形晶片的激光切割制造方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

异形晶片的激光切割制造方法，其包括以下步骤：

步骤①，对半导体硅片进行定位；

步骤②，采用激光束垂直照射于半导体硅片表面；

步骤③，通过移动承载半导体硅片的工作台，与激光束作相对移动；

步骤④，激光束按照设定参数切割半导体硅片获得异形晶片。

上述的异形晶片的激光切割制造方法，其中：所述工作台的移动路径包括曲线运动方式、圆弧运动方式、线段运动方式。

进一步地，上述的异形晶片的激光切割制造方法，其中：所述的定位为电脑系统与电荷藕合器件图像传感器相配合的自动定位。

更进一步地，上述的异形晶片的激光切割制造方法，其中：所述激光束的波长为200～10600纳米。

更进一步地，上述的异形晶片的激光切割制造方法，其中：所述激光束的频率为100～300千赫兹的连续激光。

更进一步地，上述的异形晶片的激光切割制造方法，其中：所述激光束的单脉冲能量为50～1000微焦耳。

更进一步地，上述的异形晶片的激光切割制造方法，其中：所述设定参数包括异形晶片大小、异形晶片晶粒直径、激光束切割深度。

更进一步地，上述的异形晶片的激光切割制造方法，其中：所述的半导体硅片上预设有切割路径。

再进一步地，上述的异形晶片的激光切割制造方法，其中：所述的激光束采用气体激光器或是半导体激光器或光纤激光器发射。

本发明技术方案的优点主要体现在：采用本发明后，克服以往利于小圆铁片掩模喷砂制造异形芯片或利用砂轮刀片切割直线六边形芯片等异型芯片存在的不足，具体来说：本发明操作简便，加工效率高。聚焦后的极细激光，可无机械接触的将晶圆材料气化去除，不产生机械应力，因此不会损坏被加工半导体晶片，可快速高效简便的加工半导体晶片。同时，可无机械接触的将晶圆材料气化去除，因此可切割出非直线的曲线、圆弧和线段，从而可以切割出异型芯片。再者，满足成本低、节约晶圆材料的需求。激光加工使用激光，无需硼砂机和额外添置其他配套设备，加工速度快，成本低廉。蜂窝密堆积六边形芯片，采用此种方法可提高30％产出，无材料浪费。

附图说明

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。这些附图当中，

图1是本发明实施示意图(箭头为激光束光路)；

图2是对半导体硅片切割圆形异形晶片的示意图；

图3是对半导体硅片切割六边形异形晶片的示意图。

图中各附图标记的含义如下：

1 电脑系统 2 电荷藕合器件图像传感器

3 半导体硅片 4 工作台

5 气体激光器 6 圆形异形晶片

7 六边形异形晶片

具体实施方式

如图1～3所示的异形晶片的激光切割制造方法，其特别之处在于包括以下步骤：首先通过电脑系统1与电荷藕合器件图像传感器2(CCD)相配合，对需要切割的半导体硅片3进行定位。之后，采用激光束垂直照射于半导体硅片3表面。

接着，通过移动承载半导体硅片3的工作台4，与激光束作相对移动。具体来说，在此期间工作台4的移动方式可以采用不同的加速度与减速度，以满足不同形状的切割。同时，考虑到各种异形晶片的加工需要，本发明中工作台4的移动路径包括曲线运动方式、圆弧运动方式、线段运动方式。

最后，激光束对半导体硅片3以融化并气化的方式，按照设定参数进行切割，获得异形晶片。具体来说，考虑到加工的自动化需要，也为了确保激光束切割完成后的异形晶片符合要求，所述设定参数包括所需异形晶片大小、异形晶片晶粒直径，以及处于加工状态中的激光束切割半导体硅片3的深度。并且，就本发明的实现方法而言，激光束切割的设定深度由激光束的输出功率、重复频率和工作台4的移动速度相关，属于可控范围。

进一步结合本发明一较佳的实施方式来看，激光束的波长为200～10600纳米，频率为100～300千赫兹的连续激光。单脉冲能量为50～1000微焦耳。再者，考虑到激光的波长、频率与单脉冲能量符合本发明的要求，激光束采用气体激光器5发射。当然，考虑到待加工半导体硅片3的类别多种多样，亦可以采用半导体激光器或光纤激光器发射激光束以满足要求。

同时，为了提高切割的精确程度，让操作者在电脑系统1与电荷藕合器件图像传感器2更好的参与控制，在半导体硅片3上可以预先画有切割路径。这样，电荷藕合器件图像传感器2在进行采样的时候能够以切割路径进行参考，配合设定参数进行比较，最终切割的时候不会出现偏差。

〖实施例一〗

将半导体硅片3上已经做好圆形玻璃钝化芯片图形的GPP半导体硅片3，通过真空吸盘固定在工作台4上。然后，通过电荷藕合器件图像传感器2装置辅助定位，利用气体激光器5发射出的激光束垂直照射在半导体体晶片上，通过软件控制工作台4的运行。

具体来说，操作者可在控制软件上进行晶圆参数的设定，其包括需要获取的异形晶片大小与直径。同时，可以设定激光束的参数，包括激光功率，激光频率，激光脉宽。并且，还可设定工作台4的运动控制参数，包括划片速度，加速度，减速度等。有次，使得工作台4相对于激光束始终依据半导体硅片3上已经做好圆形玻璃钝化芯片图形做移动。

最后在移动路径上，激光束就按照半导体硅片3上的圆形图形融化并气化照射区域的材料，以此切割出如图2所示的圆形异形晶片6。

就本实施例的加工需求来说，所述采用的激光束波长为200纳米，频率为连续激光100千赫兹，单脉冲能量50微焦耳。

〖实施例二〗

将半导体硅片3上已经做好圆形玻璃钝化芯片图形的GPP半导体硅片3，通过真空吸盘固定在工作台4上。然后，通过电荷藕合器件图像传感器2装置辅助定位，利用半导体激光器发射出的激光束垂直照射在半导体体晶片上，通过软件控制工作台4的运行。

最后在移动路径上，激光束就按照半导体硅片3上的圆形图形融化并气化照射区域的材料，以此切割出如图3所示的六边形异形晶片7。

就本实施例的加工需求来说，所述采用的激光束波长为10600纳米，频率为连续激光300千赫兹，单脉冲能量1000微焦耳。

〖实施例三〗

将半导体硅片3上已经做好圆形玻璃钝化芯片图形的GPP半导体硅片3，通过真空吸盘固定在工作台4上。然后，通过电荷藕合器件图像传感器2装置辅助定位，利用光纤激光器发射出的激光束垂直照射在半导体体晶片上，通过软件控制工作台4的运行。

最后在移动路径上，激光束就按照半导体硅片3上的圆形图形融化并气化照射区域的材料，以此切割出异形晶片。

就本实施例的加工需求来说，所述采用的激光束波长为10000纳米，频率为连续激光200千赫兹，单脉冲能量500微焦耳。

通过上述的文字表述并结合附图可以看出，采用本发明后，克服以往利于小圆铁片掩模喷砂制造异形芯片或利用砂轮刀片切割直线六边形芯片等异型芯片存在的不足，具体来说：

1、本发明操作简便，加工效率高。聚焦后的极细激光，可无机械接触的将晶圆材料气化去除，不产生机械应力，因此不会损坏被加工半导体晶片，可快速高效简便的加工半导体晶片。

2、可无机械接触的将晶圆材料气化去除，因此可切割出非直线的曲线、圆弧和线段，从而可以切割出异型芯片。

3、成本低、节约晶圆材料。激光加工使用激光，无需硼砂机和额外添置其他配套设备，加工速度快，成本低廉。蜂窝密堆积六边形芯片，采用此种方法可提高30％产出，无材料浪费。

Claims

1.异形晶片的激光切割制造方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤①，对半导体硅片进行定位；

步骤②，采用激光束垂直照射于半导体硅片表面；

2.根据权利要求1所述的异形晶片的激光切割制造方法，其特征在于：所述工作台的移动路径包括曲线运动方式、圆弧运动方式、线段运动方式。

3.根据权利要求1所述的异形晶片的激光切割制造方法，其特征在于：所述的定位为电脑系统与电荷藕合器件图像传感器相配合的自动定位。

4.根据权利要求1所述的异形晶片的激光切割制造方法，其特征在于：所述激光束的波长为200～10600纳米。

5.根据权利要求1所述的异形晶片的激光切割制造方法，其特征在于：所述激光束的频率为100～300千赫兹的连续激光。

6.根据权利要求1所述的异形晶片的激光切割制造方法，其特征在于：所述激光束的单脉冲能量为50～1000微焦耳。

7.根据权利要求1所述的异形晶片的激光切割制造方法，其特征在于：所述设定参数包括异形晶片大小、异形晶片晶粒直径、激光束切割深度。

8.根据权利要求1所述的异形晶片的激光切割制造方法，其特征在于：所述的半导体硅片上预设有切割路径。

9.根据权利要求1所述的异形晶片的激光切割制造方法，其特征在于：所述的激光束采用气体激光器或是半导体激光器或光纤激光器发射。