CN104037123A - 晶片的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供晶片的加工方法，能够不产生碎片而在晶片上高效率地形成通孔。该晶片的加工方法，在晶片上形成通孔，该晶片的加工方法包括：纤丝形成步骤，将对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点定位在待形成通孔的区域的内部并向晶片照射该脉冲激光光线，形成非晶质的纤丝；和蚀刻步骤，使用对非晶质的纤丝进行蚀刻的蚀刻剂而对形成在晶片上的非晶质的纤丝进行蚀刻，从而在晶片上形成通孔。

Description

晶片的加工方法
技术领域
本发明涉及在半导体晶片等的晶片上形成通孔的晶片的加工方法。
背景技术
在半导体器件制造过程中，由在大致圆板形状的半导体晶片的表面呈格子状排列的被称为间隔道的分割预定线划分多个区域，在该划分出的区域内形成IC、LSI等的器件。然后，通过将半导体晶片沿着间隔道切断来分割形成有器件的区域，制造出一个个半导体芯片。
为了实现装置的小型化、高功能化，层叠多个器件、使设置在所层叠的器件上的接合焊盘连接的模块结构得到了实用化。该模块结构是这样的结构：在半导体晶片中的设置有接合焊盘的部位形成通孔，在该通孔内嵌入与接合焊盘连接的铜等的导电性材料（例如，参照专利文献1）。
设置在上述的半导体晶片上的通孔一般通过钻孔来形成。然而，设置在半导体晶片上的通孔的直径小，为90μm～300μm，通过钻孔进行的穿孔，具有生产性不良的问题。
为了解决上述问题，提出了这样的晶片的穿孔方法：向在基板的表面形成有多个器件并在该器件上形成有接合焊盘的晶片从基板的背面侧照射脉冲激光光线，高效率地形成到达接合焊盘的通孔（例如，参照专利文献2、专利文献3）。
【专利文献1】日本特开2003－163323号公报
【专利文献2】日本特开2007－67082号公报
【专利文献3】日本特开2007－330985号公报
然而，在从基板的背面侧照射脉冲激光光线来形成到达接合焊盘的通孔时，在形成于基板上的通孔到达接合焊盘的时刻停止脉冲激光光线的照射是困难的，具有接合焊盘熔化而导致孔被打开的问题。
并且，在从基板的背面侧照射脉冲激光光线来形成到达接合焊盘的通孔时，所存在的问题是，围绕通孔的开口部而像焊口那样的宽度是10μm左右且高度20μm～30μm的碎片呈环状堆积，使器件的品质下降，并且在背面以10μm左右的厚度覆盖了环氧树脂等的绝缘膜而成的晶片中，堆积的碎片穿通绝缘膜而使器件的品质下降。
发明内容
本发明是鉴于上述事实而作成的，本发明的主要技术课题是提供一种能够不产生碎片而在晶片上高效率地形成通孔的晶片的加工方法。
为了解决上述主要技术课题，根据本发明，提供了一种晶片的加工方法，在晶片上形成通孔，该晶片的加工方法的特征在于包括：
纤丝形成步骤，将对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点定位在待形成通孔的区域的内部并向晶片照射该脉冲激光光线，形成非晶质的纤丝；和
蚀刻步骤，利用对非晶质的纤丝进行蚀刻的蚀刻剂而对形成在晶片上的非晶质的纤丝进行蚀刻，从而在晶片上形成通孔。
对在上述纤丝形成步骤中照射的脉冲激光光线进行会聚的聚光镜头的数值孔径（NA）被设定为0.1～0.3。
本发明的晶片的加工方法包括：纤丝形成步骤，将对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点定位在待形成通孔的区域的内部进行照射，沿着分割预定线形成非晶质的纤丝；和蚀刻步骤，使用对非晶质的纤丝进行蚀刻的蚀刻剂而对形成在晶片上的非晶质的纤丝进行蚀刻，从而在晶片上形成通孔，因而通过对形成在晶片上的非晶质的纤丝进行蚀刻来形成通孔，因此不会产生碎片，不会使器件的品质下降，并可高效率地形成通孔。
并且，由于在上述的蚀刻步骤中使用对纤丝进行蚀刻的蚀刻剂，因而在形成与由金属形成的接合焊盘连通的通孔的情况下，由金属形成的接合焊盘不被蚀刻，因此解决了在接合焊盘上孔被打开的问题。
附图说明
图1是使用本发明的晶片的加工方法加工的半导体晶片的立体图。
图2是保护部件粘贴步骤的说明图。
图3是用于实施纤丝形成步骤的激光加工装置的要部立体图。
图4是纤丝形成步骤的说明图。
图5是蚀刻步骤的说明图。
标号说明
2：半导体晶片；21：分割预定线；22：光器件；24：纤丝；25：通孔；3：保护带；4：激光加工装置；41：激光加工装置的卡盘工作台；42：激光光线照射单元；422：聚光器；5：蚀刻装置；51：蚀刻装置的卡盘工作台；52：蚀刻剂供给喷嘴。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的晶片的加工方法进行更详细说明。
图1示出作为使用本发明的晶片的加工方法加工的晶片的半导体晶片2的立体图。图1所示的半导体晶片2由在厚度是300μm的蓝宝石基板的表面2a上呈格子状排列的多个分割预定线21划分出多个区域，在该划分出的区域内分别形成有IC、LSI等的器件22。该各器件22全部具有相同结构。在器件22的表面上分别形成有多个接合焊盘23。该接合焊盘23由铝、铜、金、铂、镍等的金属材料构成，厚度形成为1μm～5μm。另外，接合焊盘23的间隔在本实施方式中被设定为1mm。
对在形成于上述的半导体晶片2上的各器件22的接合焊盘23部形成通孔的晶片的加工方法进行说明。首先，为了保护形成在半导体晶片2的表面2a上的器件22，实施在半导体晶片2的表面2a上粘贴保护部件的保护部件粘贴步骤。即，如图2所示，在半导体晶片2的表面2a上粘贴作为保护部件的保护带3。另外，保护带3在本实施方式中，是在厚度为100μm的由聚氯乙烯（PVC）构成的薄板状基材的表面上涂布厚度5μm左右的丙烯酸树脂系的糊而成的。
在实施了上述的保护部件粘贴步骤之后，实施纤丝形成步骤：将对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点定位在待形成通孔的区域的内部并对晶片照射该脉冲激光光线，形成非晶质的纤丝。该纤丝形成步骤使用图3所示的激光加工装置4来实施。图3所示的激光加工装置4具有：卡盘工作台41，其保持被加工物；激光光线照射单元42，其对保持在该卡盘工作台41上的被加工物照射激光光线；以及摄像单元43，其对保持在卡盘工作台41上的被加工物进行摄像。卡盘工作台41构成为吸引保持被加工物，通过未图示的加工进给单元而在图3中箭头X所示的加工进给方向上移动，并通过未图示的分度进给单元而在图3中箭头Y所示的分度进给方向上移动。
上述激光光线照射单元42包括实质上水平配置的圆筒形状的壳体421。在壳体421内配设有未图示的具有脉冲激光光线振荡器和重复频率设定单元的脉冲激光光线振荡单元。在上述壳体421的前端部安装有聚光器422，该聚光器422具有用于对从脉冲激光光线振荡单元振荡的脉冲激光光线进行会聚的聚光镜头422a。该聚光器422的聚光镜头422a将数值孔径（NA）设定为0.1～0.3的范围是重要的。在本实施方式中，数值孔径（NA）被设定为0.25。另外，激光光线照射单元42具有用于调整由聚光器422会聚的脉冲激光光线的聚光点位置的聚光点位置调整单元（未图示）。
安装在壳体421上的摄像单元43在本实施方式中除了利用可见光线进行摄像的通常的摄像元件（CCD）以外还由以下等部件构成：对被加工物照射红外线的红外线照明单元、捕捉由该红外线照明单元照射的红外线的光学系统、输出与由该光学系统捕捉的红外线对应的电信号的摄像元件（红外线CCD），该摄像单元43将所摄像的图像信号发送到后述的控制单元。
参照图3和图4来说明这样的纤丝形成步骤：使用上述的激光加工装置4，将对于构成半导体晶片2的硅基板具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点定位在待形成通孔的区域的内部进行照射，形成非晶质的纤丝。
首先，在上述的图3所示的激光加工装置4的卡盘工作台41上载置粘贴在半导体晶片2的表面2a上的保护带3侧。然后，通过使未图示的吸引单元工作，隔着保护带3而将半导体晶片2保持在卡盘工作台41上（晶片保持步骤）。因此，保持在卡盘工作台41上的半导体晶片2的背面2b成为上侧。这样，吸引保持了半导体晶片2的卡盘工作台41通过未图示的加工进给单元定位在摄像单元43的正下方。
当卡盘工作台41定位在了摄像单元43的正下方时，卡盘工作台41上的半导体晶片2处于定位在规定的坐标位置的状态。在该状态下，实施使形成在保持于卡盘工作台41上的半导体晶片2上的格子状的分割预定线21是否在X方向和Y方向上平行配设的对准作业（对准步骤）。利用摄像单元43对保持在卡盘工作台41上的半导体晶片2进行摄像，执行图案匹配等的图像处理来进行对准作业。此时，半导体晶片2的形成有分割预定线21的表面2a位于下侧，然而摄像单元43如上所述由红外线照明单元、捕捉红外线的光学系统和输出与红外线对应的电信号的摄像元件（红外线CCD）等构成，因而可从背面2b透过来对分割预定线21进行摄像。
通过实施上述的对准步骤，保持在卡盘工作台41上的半导体晶片2定位在规定的坐标位置。形成在半导体晶片2的表面2a上的器件22上形成的多个接合焊盘23，其设计上的坐标位置被预先存储在激光加工装置4的未图示的控制单元内。
在实施了上述的对准步骤之后，如图4的（a）所示，移动卡盘工作台41，使在第1方向上形成于半导体晶片2上的多个器件22中的在图4的（a）中最左端的器件22定位在聚光器422的正下方。然后，使形成于在图4的（a）中最左端的器件22上的多个接合焊盘23中的最左端的接合焊盘23定位在聚光器422的正下方。
然后，使从聚光器422照射的脉冲激光光线LB的聚光点P定位在半导体晶片2的厚度方向的中间部。该脉冲激光光线的聚光点P在本实施方式中设定在距半导体晶片2的激光光线LB的照射面即背面2b（上表面）160μm的下方位置处。然后，从聚光器422照射1个脉冲的对于硅基板具有透过性的波长的脉冲激光光线（纤丝形成步骤）。
上述纤丝形成步骤中的加工条件例如被设定如下。
波长 ：1030nm
重复频率 ：50kHz
脉宽 ：10ps
平均输出 ：3W
聚光镜头的数值孔径（NA） ：0.25
聚光点直径 ：φ10μm
聚焦 ：－160μm（从入射面散焦）
通过利用上述的加工条件实施纤丝形成步骤，使得在半导体晶片2的内部，如图4的（b）所示从激光光线LB的照射面即背面2b（上表面）到形成在表面2a（下表面）的接合焊盘23形成非晶质的纤丝24。如图4的（b）所示，该纤丝24由形成在中心的细孔241和形成在该细孔241的周围的非晶质层242构成。另外，在上述的纤丝形成步骤中形成的非晶质的纤丝24由于可从半导体晶片2的激光光线LB的照射面（上表面）到下表面形成，因而即使被加工物的厚度厚，也仅照射1次脉冲激光光线即可，因而生产性极好。
在待形成与形成在半导体晶片2上的全部接合焊盘23对应的通孔的区域内实施上述的纤丝形成步骤。其结果，在半导体晶片2上，在待形成与接合焊盘23对应的通孔的区域内形成上述非晶质的纤丝24。
在实施了上述的纤丝形成步骤之后，实施这样的蚀刻步骤：使用蚀刻剂对形成在实施了纤丝形成步骤的半导体晶片2上的纤丝24进行蚀刻，对非晶质的纤丝24进行蚀刻，从而实施形成通孔的蚀刻步骤。该蚀刻步骤由图5的（a）所示的蚀刻装置5来实施。图5的（a）所示的蚀刻装置5具有：吸引保持被加工物的卡盘工作台51、和向保持在该卡盘工作台51上的被加工物供给蚀刻剂的蚀刻剂供给喷嘴52。在使用这样构成的蚀刻装置5来实施上述蚀刻步骤时，如图5的（a）所示，在蚀刻装置5的卡盘工作台51上载置粘贴于实施了纤丝形成步骤的半导体晶片2的表面2a上的保护带3侧。然后，通过使未图示的吸引单元工作，隔着保护带3将光器件晶片2保持在卡盘工作台51上（晶片保持步骤）。因此，保持在卡盘工作台51上的实施了纤丝形成步骤的半导体晶片2的背面2b成为上侧。然后，在使卡盘工作台51例如以10rpm～60rpm的旋转速度旋转的同时，从蚀刻剂供给喷嘴52供给对形成在半导体晶片2上的纤丝24进行蚀刻的蚀刻剂50。另外，作为蚀刻剂，在半导体晶片2由硅基板构成的情况下，可使用氢氟酸、氢氟酸＋硝酸，并且，在晶片由蓝宝石基板构成的情况下，可使用氢氟酸、浓硫酸，在晶片由玻璃基板构成的情况下，可使用氢氟酸、氢氧化钾（KOH）。
在使如上所述保持了实施纤丝形成步骤后的半导体晶片2的卡盘工作台51旋转的同时从蚀刻剂供给喷嘴2供给了蚀刻剂50时，蚀刻剂迅速浸透到非晶质的纤丝24而进行蚀刻。其结果，非晶质的纤丝24被蚀刻并被去除，如图5的（b）所示，在半导体晶片2上形成从背面2b到达接合焊盘23的直径是30μm左右的通孔25。
在上述的晶片的加工方法中，由于通过对形成在半导体晶片2上的非晶质的纤丝24进行蚀刻来形成到达接合焊盘23的通孔25，因而不会产生碎片，不会使器件的品质下降。并且，由于在上述的蚀刻步骤中使用对纤丝24进行蚀刻的蚀刻剂（氢氟酸、氢氟酸＋硝酸），因而由金属形成的接合焊盘23不被蚀刻，因此解决了在接合焊盘上孔被打开的问题。
另外，当在上述蚀刻步骤中向半导体晶片2的背面2b供给了蚀刻剂50时，背面2b也被蚀刻，然而与非晶质的纤丝24相比蚀刻速度是1/10左右，因而蚀刻量很少，没有问题。
在实施了上述的蚀刻步骤之后，在到达形成于半导体晶片2上的接合焊盘23的通孔25内埋设铜等的金属。
以上，根据图示的实施方式说明了本发明，然而本发明并不仅限定于实施方式，能够在本发明的宗旨范围内进行各种变型。例如，在上述的实施方式中，示出在由硅基板构成的半导体晶片2上形成通孔的例子，然而本发明即使应用于由蓝宝石基板构成的晶片或由玻璃基板构成的晶片，也能得到上述的作用效果。
并且，在上述的蚀刻步骤中，示出湿式蚀刻的例子，然而可以实施使用SF6或C4F8的等离子蚀刻。

Claims (2)

1.一种晶片的加工方法，在晶片上形成通孔，该晶片的加工方法的特征在于包括：
纤丝形成步骤，将对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点定位在待形成通孔的区域的内部并向晶片照射该脉冲激光光线，形成非晶质的纤丝；和
蚀刻步骤，使用对非晶质的纤丝进行蚀刻的蚀刻剂而对形成在晶片上的非晶质的纤丝进行蚀刻，从而在晶片上形成通孔。
2.根据权利要求1所述的晶片的加工方法，其中，对在该纤丝形成步骤中照射的脉冲激光光线进行会聚的聚光镜头的数值孔径NA被设定为0.1～0.3。
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