CN104810323A - 半导体晶片的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供半导体晶片的加工方法，其抑制了激光光线透过玻璃钝化膜而从内部破坏该玻璃钝化膜这样的情况，并能够沿着间隔道形成分割槽。在半导体晶片(W)中，在半导体基板(W1)的表面层叠有层叠体(W2)，通过层叠体形成多个器件(D)。各器件由间隔道(ST)划分。在器件和间隔道的表面覆盖并形成有玻璃钝化膜(W3)。进行钝化膜切断槽形成工序，在该工序中，沿着间隔道照射对于玻璃钝化膜具有吸收性的波长的CO2激光光线(Lc)，从而沿着间隔道形成切断槽(M1)。然后，进行分割槽形成工序，在该工序中，沿着切断槽照射对于层叠体具有吸收性的波长的激光光线(Ly)，从而沿着间隔道形成分割槽(M2)。

Description

半导体晶片的加工方法
技术领域
本发明涉及沿着半导体晶片的间隔道形成分割槽的半导体晶片的加工方法。
背景技术
对于由格子状的间隔道划分而形成IC(集成电路)、LSI(大规模集成电路)等器件的半导体晶片，通过在间隔道处进行沿纵横切削的切割，而将所述半导体晶片分割成一个个的器件等半导体芯片。器件及间隔道由在半导体晶片中的半导体基板的表面上层叠的层叠体形成。层叠体例如是通过层叠Low-k膜(低介电常数绝缘膜)和形成电路的功能膜而形成的。
近期，为了保护器件，在器件及间隔道的表面覆盖有由SiO2、SiF、SiON、SiO(SixOy)等氧化物构成的被称作钝化膜的保护膜的半导体晶片正在实用化。当对所述半导体晶片中的半导体基板照射具有吸收性的波长(355nm)的激光光线时，达到带隙能量而破坏原子的结合力，从而进行烧蚀加工。如果在器件及间隔道的表面覆盖有由氧化物构成的钝化膜，则透过了钝化膜的激光光线在半导体基板上进行烧蚀加工，从而存在从内部破坏钝化膜这样的问题。因此，例如在专利文献1中，提出了如下加工方法：照射对于钝化膜具有吸收性的激光光线，在将钝化膜去除后进行分割加工。
专利文献1：日本特开2013-102039号公报
然而，在半导体晶片的层叠体上覆盖有玻璃钝化膜的情况下，在专利文献1中的激光光线的照射条件下，激光光线会透过玻璃钝化膜。因此，透过的激光光线会对由玻璃钝化膜保护的层叠体等进行烧蚀加工，从而存在从半导体晶片的内部破坏玻璃钝化膜这样的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种半导体晶片的加工方法，其抑制了激光光线透过玻璃钝化膜而从内部破坏该玻璃钝化膜这样的情况，并能够沿着间隔道形成分割槽。
本发明的半导体晶片的加工方法是在半导体晶片上沿着间隔道形成分割槽的加工方法，在该半导体晶片中，利用形成为格子状的多条间隔道划分出多个器件，所述多个器件由在半导体基板的表面层叠的含有绝缘膜和功能膜的层叠体形成，并且，在器件及间隔道的表面覆盖形成有玻璃钝化膜，该半导体晶片的加工方法的特征在于，所述半导体晶片的加工方法包括如下工序：钝化膜切断槽形成工序，从玻璃钝化膜侧沿着间隔道照射对于玻璃钝化膜具有吸收性的波长的CO2激光光线，沿着间隔道去除玻璃钝化膜而形成切断槽；和分割槽形成工序，在实施了钝化膜切断槽形成工序后，沿着切断槽照射对于层叠体具有吸收性的波长的激光光线，沿着间隔道去除层叠体而形成分割槽。
根据该方法，在钝化膜切断槽形成工序中，由于照射了仅对于玻璃钝化膜具有吸收性的波长的CO2激光光线，因此能够抑制所述CO2激光光线透过玻璃钝化膜。从而，能够抑制被玻璃钝化膜覆盖的层叠体由于CO2激光光线的照射而被烧蚀加工这一情况。由此，能够防止从内部破坏玻璃钝化膜，并能够沿着间隔道去除玻璃钝化膜而形成切断槽，然后，能够在切断槽处形成分割槽。
优选的是，在本发明的半导体晶片的加工方法中，在钝化膜切断槽形成工序中照射的CO2激光光线的波长被设定为9.4μm至10.6μm
根据本发明，抑制了激光光线透过玻璃钝化膜而从内部破坏该玻璃钝化膜这样的情况，并能够沿着间隔道形成分割槽。
附图说明
图1是适合于实施本发明的半导体晶片的加工方法的加工装置的立体图。
图2的A是本实施方式的半导体晶片被支承于框架的状态的立体图，图2的B是半导体晶片的主要部分放大剖视图。
图3的A是构成上述加工装置的第1激光光线照射构件的模块结构图，图3的B是构成上述加工装置的第2激光光线照射构件的模块结构图。
图4的A及图4的B是示出本实施方式的钝化膜切断槽形成工序的一例的图。
图5的A及图5的B是示出本实施方式的分割槽形成工序的一例的图。
标号说明
1：加工装置；
D：器件；
Lc：CO2激光光线；
Ly：脉冲激光光线；
M1：切断槽；
m2：分割槽；
ST：间隔道；
W：半导体晶片；
W1：半导体基板；
W2：层叠体；
W3：玻璃钝化膜。
具体实施方式
以下，参照附图，对本实施方式的半导体晶片的加工方法进行说明。图1是加工装置的立体图。图2的A是支承于框架的半导体晶片的立体图，图2的B是半导体晶片的主要部分放大剖视图。另外，在本实施方式的半导体晶片的加工方法中使用的加工装置并不限定于图1所示的结构，只要能够与本实施方式相同地加工半导体晶片，可以是任意的加工装置。
如图1所示，加工装置1构成为：利用在卡盘工作台3的上方设置的第1激光光线照射构件5及第2激光光线照射构件6对在基座上的卡盘工作台3上保持的圆板状的半导体晶片W进行加工。
这里，参照图2，对成为加工对象的半导体晶片W进行说明。如图2所示，关于半导体晶片W，在由硅形成的半导体基板W1的表面W1a上，利用形成为格子状的多条间隔道ST划分出多个区域，并且在该划分出的区域中形成有IC(集成电路)、LSI(大规模集成电路)等器件D。如图2的B所示，间隔道ST和器件D由层叠于半导体基板W1的表面W1a的层叠体W2形成。层叠体W2具有由Low-k膜(低介电常数绝缘膜)形成的绝缘膜和形成电路的功能膜。在形成有间隔道ST和器件D的层叠体W2的表面W2a上，覆盖并形成有由二氧化硅(SiO2)、SiF、SiON、SiO(SixOy)等氧化物构成的玻璃钝化膜W3。而且，在玻璃钝化膜W3的表面W3a形成有水溶性的保护膜W4，该保护膜W4可防止飞散的碎屑附着于玻璃钝化膜W3。回到图2的A，在半导体基板W1的背面粘贴有由合成树脂片构成的保护带T。半导体晶片W借助该保护带T安装于环状的框架F。
回到图1，在卡盘工作台3的表面，利用多孔质陶瓷材料形成有从背面侧抽吸保持半导体晶片W的保持面3a。保持面3a通过卡盘工作台3内的流路与抽吸源(未图示)连接。卡盘工作台3具有圆盘形状，并且被设置成能够借助未图示的旋转构件以圆盘中心为轴旋转。在卡盘工作台3的周围经由支承臂设有一对夹紧部9。各夹紧部9由空气驱动器驱动，由此，半导体晶片W的周围的框架F被从轴向两侧夹持并固定。
在卡盘工作台3的下方设有由圆筒部件10支承的罩11。圆筒部件10设置在分度进给构件13的上方。分度进给构件13具有：与Y轴方向平行的一对导轨14及滚珠丝杠15；和以能够滑动的方式设置于一对导轨14上的Y轴工作台16。在Y轴工作台16的背面侧形成有未图示的螺母部，滚珠丝杠15螺合于该螺母部。而且，通过驱动在滚珠丝杠15的一端部连结的驱动马达17旋转，Y轴工作台16沿着导轨14在分度进给方向(Y轴方向)上移动。
分度进给构件13被设在构成加工进给构件20的X轴工作台21上。加工进给构件20还包括配置在基座2上的与X轴方向平行的一对导轨22和滚珠丝杠23，X轴工作台21以能够滑动的方式设置在一对导轨22上。在X轴工作台21的背面侧形成有未图示的螺母部，滚珠丝杠23螺合于该螺母部。而且，通过驱动在滚珠丝杠23的一端部连结的驱动马达24旋转，X轴工作台21沿着导轨22在加工进给方向(X轴方向)上移动。
第1激光光线照射构件5被设置成能够借助于第1支承机构27在卡盘工作台3的上方沿Y轴方向及Z轴方向移动。第1支承机构27具有：配置在基座2上的与Y轴方向平行的一对导轨28；和以能够滑动的方式设置于一对导轨28的马达驱动的Y轴工作台29。Y轴工作台29在俯视观察时形成为矩形形状，并且在其X轴方向的一端部立起设置有侧壁部30。
并且，第1支承机构27具有：设置于侧壁部30的壁面上的与Z轴方向平行的一对导轨32(仅图示了1个)；和以能够滑动的方式设置于一对导轨32的Z轴工作台33。并且，在Y轴工作台29、Z轴工作台33的背面侧分别形成有未图示的螺母部，在这些螺母部中螺合有滚珠丝杠34、35。而且，通过驱动在滚珠丝杠34、35的一端部连结的驱动马达36、37旋转，第1激光光线照射构件5沿着导轨28、32在Y轴方向及Z轴方向上移动。
第1激光光线照射构件5包括悬臂支承于Z轴工作台33的圆筒形状的外壳40。并且，第1激光光线照射构件5具备：安装于外壳40的末端的第1聚光器41；和配设在外壳40内的脉冲激光光线振荡构件42及输出调整构件43(参照图3的A)。脉冲激光光线振荡构件42由下述部分构成：由CO2激光振荡器构成的脉冲激光振荡器42a；和附设于该脉冲激光振荡器42a的重复频率设定构件42b。脉冲激光振荡器42a能够振荡出具有9.4μm至10.6μm的波长的CO2激光光线。第1聚光器41从半导体晶片W的玻璃钝化膜W3侧(图1中的上侧)照射从脉冲激光光线振荡构件42振荡出的相同波长的CO2激光光线。从第1聚光器41照射的CO2激光光线的波长是对于玻璃钝化膜W3具有吸收性的波长。输出调整构件43将从脉冲激光光线振荡构件42振荡出的CO2激光光线的输出调整成规定的值。
在外壳40的前端部设置有摄像构件45。摄像构件45被设置成能够对由显微镜放大成规定的倍率并投影的半导体晶片W的表面区域进行拍摄。摄像构件45具备CCD等摄像元件(未图示)，摄像元件由多个像素构成，并且构成为能够得到与各像素所接收的光量相对应的电信号。从而，摄像构件45通过对半导体晶片W的表面进行摄像，能够拍摄并检测出间隔道ST。
第2激光光线照射构件6被设置成能够借助第2支承机构48在卡盘工作台3的上方沿Y轴方向及Z轴方向移动。第2支承机构48以与第1支承机构27沿X轴方向排列的方式配设在基座2上，并且将第2激光光线照射构件6线对称地配置在接近第1激光光线照射构件5的位置。关于第2支承机构48，对于具有实质上与上述第1支承机构27的结构部件相同的功能的各结构部件，标记相同的标号并省略说明。
第2激光光线照射构件6包括悬臂支承于第2支承机构48中的Z轴工作台33上的圆筒形状的外壳50。并且，第2激光光线照射构件6具备：安装于外壳50的末端的第2聚光器51；和配设在外壳50内的脉冲激光光线振荡构件52及输出调整构件53(参照图3的B)。脉冲激光光线振荡构件52由下述部分构成：由YAG激光振荡器构成的脉冲激光振荡器52a；和附设于该脉冲激光振荡器52a的重复频率设定构件52b。脉冲激光振荡器52a振荡出下述这样的脉冲激光光线：该脉冲激光光线具有对层叠体W2有吸收性的、例如355nm的波长。第2聚光器51照射从脉冲激光光线振荡构件52振荡出的相同波长的脉冲激光光线。输出调整构件53将从脉冲激光光线振荡构件52振荡出的脉冲激光光线的输出调整成规定的值。另外，在构成第2激光光线照射构件6的外壳50的前端部没有配设摄像构件。
接下来，对基于上述的加工装置1来实施的半导体晶片W的加工方法进行说明。在该加工中，首先，从未图示的盒中将经由保护带T安装于框架F的半导体晶片W取出。然后，以使半导体晶片W的层叠体W2向上并使保护带T位于半导体晶片W的下侧的方向，将半导体晶片W搬送到卡盘工作台3上并载置于保持面3a。然后，保持面3a与抽吸源(未图示)连通，隔着保护带T将半导体晶片W抽吸保持于卡盘工作台3，并且环状的框架F被夹紧部9固定。并且，使第1激光光线照射构件5和第2激光光线照射构件6沿Y轴方向移动，将它们定位成第1聚光器41和第2聚光器51中的激光光线在Y轴方向的照射位置相同。
在将半导体晶片W抽吸保持于卡盘工作台3后，进行校准工序，在该校准工序中，检测出半导体晶片W的应进行激光加工的加工区域，并将第1聚光器41和第2聚光器51的激光光线照射位置定位于间隔道ST。在校准工序中，首先通过加工进给构件20将卡盘工作台3定位于拍摄构件45的正下方。然后，利用拍摄构件45对半导体晶片W的间隔道ST进行摄像，并通过未图示的控制单元来执行用于进行间隔道ST与第1聚光器41及第2聚光器51的位置对准的图像匹配等图像处理。根据所述图像处理的结果移动卡盘工作台3，以便将第1聚光器41及第2聚光器51的激光光线照射位置定位于间隔道ST的宽度方向中心位置。在对卡盘工作台3进行定位后，沿Z轴方向移动第1激光光线照射构件5，将从第1聚光器41照射出的CO2激光光线Lc(参照图4的A)的聚光点定位于玻璃钝化膜W3。在此前后，沿Z轴方向移动第2激光光线照射构件6，将从第2聚光器51照射的激光光线Ly(参照图5的A)的聚光点定位于层叠体W2。
图的4A及图4的B是示出本实施方式的钝化膜切断槽形成工序的一例的图。在实施了上述校准工序后，实施在玻璃钝化膜W3中沿着间隔道ST形成切断槽M1的钝化膜切断槽形成工序。在钝化膜切断槽形成工序中，通过使第1激光光线照射构件5动作，来从第1聚光器41照射对于玻璃钝化膜W3具有吸收性的波长的CO2激光光线Lc。一边进行该照射，一边使卡盘工作台3沿着作为X轴方向(图4的A中的与纸面垂直的方向)的加工进给方向以规定的加工进给速度移动。由此，CO2激光光线Lc被沿着间隔道ST向玻璃钝化膜W3照射而进行烧蚀加工，如图4的B所示，在半导体晶片W的层叠体W2的表面W2a上覆盖的玻璃钝化膜W3及保护膜W4被去除。其结果为，玻璃钝化膜W3被沿间隔道ST被切断而形成切断槽M1。
上述钝化膜切断槽形成工序中的加工条件例如如下面这样设定。
光源：CO2激光
激光波长：9.4μm
聚光光斑尺寸：
平均输出：1～10W
重复频率：20kHz
加工进给速度：600mm/秒
这里，通过将平均输出设定在上述输出范围内，能够仅将玻璃钝化膜良好地去除。当平均输出超过10W时，烧蚀加工对半导体晶片W的破坏变大。
图5的A及图5的B是示出本实施方式的分割槽形成工序的一例的图。在上述钝化膜切断槽形成工序后，进行分割槽形成工序，在该分割槽形成工序中，沿着在间隔道ST处形成的切断槽M1去除层叠体W2并形成分割槽M2。在钝化膜切断槽形成工序中的半导体晶片W的加工进给过程中，如图5的A所示，在形成有切断槽M1的间隔道ST到达第2聚光器51的正下方时，使第2激光光线照射构件6动作，由此进行分割槽形成工序。利用该动作，从第2聚光器51照射对于层叠体W2具有吸收性的波长的脉冲激光光线Ly，一边进行该照射，一边与钝化膜切断槽形成工序相同地进行卡盘工作台3的加工进给。由此，沿着在间隔道ST处形成的切断槽M1照射脉冲激光光线Ly来进行烧蚀加工，如图5的B所示，切断槽M1的底侧的层叠体W2被沿着间隔道ST去除而形成分割槽M2。
上述分割槽形成工序中的加工条件例如如下面这样设定。
光源：YAG脉冲激光
激光波长：355nm
聚光光斑尺寸：
平均输出：3W
重复频率：50kHz
加工进给速度：100mm/秒
在如上述那样对半导体晶片W沿着以规定的方向形成的全部间隔道ST实施钝化膜切断槽形成工序及分割槽形成工序后，将卡盘工作台3转动90度，从而使保持于卡盘工作台3的半导体晶片W也转动90度。然后，对于半导体晶片W，沿着未加工出切断槽M1和分割槽M2的全部的间隔道ST，实施与上述相同的钝化膜切断槽形成工序和分割槽形成工序。在沿着形成于半导体晶片W的全部的间隔道ST形成切断槽M1及分割槽M2后，将半导体晶片W搬送至作为后续工序的分割工序。
如上所述，根据本实施方式，照射只对玻璃钝化膜W3具有吸收性的波长的CO2激光光线来形成切断槽，因此能够抑制CO2激光光线透过玻璃钝化膜W3。由此，能够抑制层叠体W2在钝化膜切断槽形成工序中被进行烧蚀加工，从而能够防止从内部破坏玻璃钝化膜W3。
另外，本发明不限定于上述实施方式，能够进行各种变更来实施。在上述实施方式中，关于在附图中图示的尺寸和形状等，不限定于此，能够在发挥本发明的效果的范围内进行适当变更。此外，只要不脱离本发明的目的范围，就能够适当地进行变更来实施。
例如，在钝化膜切断槽形成工序及分割槽形成工序中，第1聚光器41和第2聚光器51的Y轴方向的位置相同，但不限于此。也可以是：使第1聚光器41和第2聚光器51以间隔道ST的Y轴方向的形成间隔的量分离并定位，在形成切断槽M1后，沿着分度进给方向(Y轴方向)移动半导体晶片W，然后在切断槽M1上形成分割槽M2。
产业上的可利用性
如以上所述说明的，本发明对于沿着下述这样的半导体晶片的间隔道形成分割槽的方法是有用的：在所述半导体晶片的层叠体的表面覆盖并形成有玻璃钝化膜。

Claims (2)

1.一种半导体晶片的加工方法，其是在半导体晶片上沿着间隔道形成分割槽的加工方法，在该半导体晶片中，利用形成为格子状的多条间隔道划分出多个器件，所述多个器件由在半导体基板的表面层叠的含有绝缘膜和功能膜的层叠体形成，并且，在该器件及该间隔道的表面覆盖形成有玻璃钝化膜，
该半导体晶片的加工方法的特征在于，
所述半导体晶片的加工方法包括如下工序：
钝化膜切断槽形成工序，从该玻璃钝化膜侧沿着该间隔道照射对于该玻璃钝化膜具有吸收性的波长的CO2激光光线，沿着该间隔道去除该玻璃钝化膜而形成切断槽；和
分割槽形成工序，在实施了该钝化膜切断槽形成工序后，沿着该切断槽照射对于该层叠体具有吸收性的波长的激光光线，沿着该间隔道去除该层叠体而形成分割槽。
2.根据权利要求1所述的半导体晶片的加工方法，其特征在于，
在该钝化膜切断槽形成工序中照射的CO2激光光线的波长被设定为9.4μm至10.6μm。
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