CN107946242A - 晶片的加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供晶片的加工方法，既能够抑制碎裂或缺陷的产生又能够对晶片进行适当地分割。一种晶片的加工方法，其中，该晶片的加工方法包含如下步骤：第1激光加工步骤，沿着第1分割预定线照射对于晶片具有透过性的波长的激光束，在晶片的内部形成第1改质层；第2激光加工步骤，沿着第2分割预定线照射对于晶片具有透过性的波长的激光束，在除去第1分割预定线和第2分割预定线相交叉的交叉区域内的非加工区域之外的晶片的内部形成第2改质层；以及磨削步骤，对晶片的背面进行磨削而使晶片薄化至规定的厚度，并且以第1改质层和第2改质层为起点将晶片分割成多个芯片，在第2激光加工步骤中，不在非加工区域中形成第2改质层。

Description

晶片的加工方法
技术领域
本发明涉及利用激光束对晶片的内部进行改质的晶片的加工方法。
背景技术
在以移动电话、个人计算机为代表的电子设备中，电子电路等的具有器件的器件芯片成为必须的构成要素。器件芯片例如是通过以下方式制造的：在利用多条分割预定线(间隔道)对由硅等半导体材料制成的晶片的正面进行划分并在各区域中形成了器件之后，沿着该分割预定线对晶片进行分割。
作为对晶片进行分割的方法之一，公知有如下的被称为SD(Stealth Dicing：隐形切割)的方法：使透过性的激光束会聚在晶片的内部而形成通过多光子吸收而被改质的改质层(改质区域)(例如，参照专利文献1)。通过在沿着分割预定线形成了改质层之后对晶片施力，从而能够以改质层为起点对晶片进行分割。
但是，在该SD中，在很多情况下因所形成的器件芯片上残留有改质层而无法充分提高器件芯片的抗折强度。因此，实用化了如下的被称为SDBG(Stealth Dicing BeforeGrinding：先隐形切割后减薄)的方法：在形成了改质层之后对晶片的背面进行磨削而一边将改质层去除一边将晶片分割成多个器件芯片(例如，参照专利文献2)。
专利文献1：日本特开2002-192370号公报
专利文献2：国际公开第2003/77295号
在上述的SDBG中，由于利用磨削时施加的力对晶片进行分割，所以也不必需要进行用于分割晶片的其他工序。另一方面，在SDBG中，因在分割成器件芯片之后仍继续进行的磨削而使器件芯片的角发生接触，从而容易在器件芯片上产生碎裂或缺陷。
发明内容
本发明是鉴于该问题点而完成的，其目的在于，提供晶片的加工方法，既能够抑制碎裂或缺陷的产生又能够对晶片进行适当地分割。
根据本发明的一个方式，提供晶片的加工方法，该晶片在正面侧的由在第1方向上延伸的多条第1分割预定线和在与该第1方向交叉的第2方向上延伸的多条第2分割预定线划分出的各区域内分别形成有器件，其特征在于，该晶片的加工方法具有如下的步骤：第1激光加工步骤，沿着该第1分割预定线照射对于晶片具有透过性的波长的激光束，在晶片的内部形成第1改质层；第2激光加工步骤，沿着该第2分割预定线照射对于晶片具有透过性的波长的激光束，在除去第1分割预定线和第2分割预定线相交叉的交叉区域内的非加工区域之外的晶片的内部形成第2改质层；以及磨削步骤，在实施了该第1激光加工步骤和该第2激光加工步骤之后，对晶片的背面进行磨削而使晶片薄化至规定的厚度，并且以该第1改质层和该第2改质层为起点将晶片分割成多个芯片，在该第2激光加工步骤中，不在该非加工区域中形成第2改质层。
在本发明的一个方式中，优选该非加工区域是以该第1分割预定线的宽度方向的中央的位置为中心而在该第2方向上延伸的150μm以上且250μm以下的区域。
在本发明的一个方式的晶片的加工方法中，由于不在交叉区域内所设定的非加工区域内形成第2改质层，所以既能够抑制碎裂或缺陷的产生又能够对晶片进行适当地分割。
附图说明
图1的(A)是示意性地示出晶片的结构例的立体图，图1的(B)是示意性地示出在晶片上粘贴保护部件的情形的立体图。
图2的(A)是示意性地示出第1激光加工步骤的局部剖视侧视图，图2的(B)是示意性地示出第2激光加工步骤的局部剖视侧视图。
图3是示意性地示出形成有第1改质层和第2改质层的晶片的图。
图4是示意性地示出磨削步骤的局部剖视侧视图。
标号说明
11：晶片；11a：正面；11b：背面；13a：第1分割预定线(第1间隔道)；13b：第2分割预定线(第2间隔道)；15：器件；17a：第1改质层；17b：第2改质层；21：保护部件；21a：正面；21b：背面；2：激光加工装置；4：卡盘工作台；4a：保持面；6：激光照射单元；12：磨削装置；14：卡盘工作台；14a：保持面；16：磨削单元；18：主轴；20：安装座；22：磨削磨轮；24：磨轮基台；26：磨削磨具。
具体实施方式
参照附图对本发明的一个方式的实施方式进行说明。本实施方式的晶片的加工方法包含第1激光加工步骤(参照图2的(A))、第2激光加工步骤(参照图2的(B))以及磨削步骤(参照图4)。在第1激光加工步骤中，沿着在第1方向上伸长(延伸)的第1分割预定线(第1间隔道)对晶片照射激光束，在晶片的内部形成第1改质层。
在第2激光加工步骤中，沿着在第2方向上伸长(延伸)的第2分割预定线(第2间隔道)对晶片照射激光束，在除去第1分割预定线和第2分割预定线相交叉的交叉区域内的非加工区域之外的晶片的内部形成第2改质层。在磨削步骤中，对背面进行磨削而使晶片变薄，并且分割成多个芯片(器件芯片)。以下，对本实施方式的晶片的加工方法进行详述。
图1的(A)是示意性地示出通过本实施方式进行加工的晶片的结构例的立体图。如图1的(A)所示，晶片11使用硅(Si)等半导体材料而形成为圆盘状。通过在第1方向D1上伸长的多条第1分割预定线(第1间隔道)13a和在第2方向D2上伸长的多条第2分割预定线(第2间隔道)13b将晶片11的正面11a侧划分成多个区域，在各区域内设置有IC、LSI等器件15。
另外，在本实施方式中，使用由硅等半导体材料制成的圆盘状的晶片11，但晶片11的材质、形状、构造、大小等并没有限制。例如，也可以使用由陶瓷等材料制成的晶片11。同样，器件15的种类、数量、大小、配置等也没有限制。并且，第1分割预定线13a所伸长的第1方向D1和第2分割预定线13b所伸长的第2方向D2互相交叉即可，不需要互相垂直。
在实施本实施方式的晶片的加工方法之前，预先在上述的晶片11的正面11a侧粘贴由树脂等制成的保护部件。图1的(B)是示意性地示出在晶片11上粘贴保护部件的情形的立体图。保护部件21例如是具有与晶片11同等直径的圆形的膜(带)，在其正面21a侧设置有具有粘接力的糊层。
因此，如图1的(B)所示，通过使保护部件21的正面21a侧与被加工物11的正面11a侧紧贴，能够将保护部件21粘贴在被加工物11的正面11a侧。通过在被加工物11的正面11a侧粘贴保护部件21，能够缓和在之后的各步骤中施加的冲击，对设置于晶片11的正面11a侧的器件15等进行保护。
在将保护部件21粘贴在晶片11的正面11a侧之后，进行第1激光加工步骤，沿着第1分割预定线13a照射激光束，在晶片11的内部形成第1改质层。图2的(A)是示意性地示出第1激光加工步骤的局部剖视侧视图。例如，使用图2的(A)所示的激光加工装置2来进行第1激光加工步骤。
激光加工装置2具有用于对晶片11进行吸引、保持的卡盘工作台4。卡盘工作台4与电动机等旋转驱动源(未图示)连结，绕与铅直方向大致平行的旋转轴进行旋转。并且，在卡盘工作台4的下方设置有移动机构(未图示)，卡盘工作台4通过该移动机构在水平方向上移动。
卡盘工作台4的上表面的一部分成为对粘贴在晶片11上的保护部件21进行吸引、保持的保持面4a。保持面4a通过形成于卡盘工作台4的内部的吸引路(未图示)等而与吸引源(未图示)连接。通过使吸引源的负压作用于保持面4a，晶片11隔着保护部件21被保持在卡盘工作台4上。
在卡盘工作台4的上方配置有激光照射单元6。激光照射单元6将激光振荡器(未图示)所脉冲振荡出的激光束L照射并会聚至规定的位置。激光振荡器构成为能够脉冲振荡出对于晶片11具有透过性的波长(难以吸收的波长)的激光束L。
在第1激光加工步骤中，首先，使粘贴在晶片11上的保护部件21的背面21b与卡盘工作台4的保持面4a接触而使吸引源的负压发挥作用。由此，晶片11在背面11b侧向上方露出的状态下保持在卡盘工作台4上。
接着，使卡盘工作台4移动、旋转而使激光照射单元6例如与作为对象的第1分割预定线13a的延长线上对齐。然后，如图2的(A)所示，一边从激光照射单元6朝向晶片11的背面11b照射激光束L，一边使卡盘工作台4在与对象的第1分割预定线13a平行的方向上移动。
激光束L会聚在晶片11的内部的规定的深度的位置。这样，通过使对于晶片11具有透过性的波长的激光束L会聚在晶片11的内部，能够对晶片11的内部进行改质而形成作为分割的起点的第1改质层17a。
优选该第1改质层17a形成在能够通过之后的磨削而去除的深度的位置。例如，在之后从背面11b侧对晶片11进行磨削而使其薄化至30μm左右的厚度的情况下，可以在距离正面11a的70μm左右的深度的位置形成第1改质层17a。
并且，第1改质层17a例如也在第1分割预定线13a和第2分割预定线13b相交叉的交叉区域A(参照图3)中连续且一体地形成。当重复进行上述那样的动作而沿着全部的第1分割预定线13a形成第1改质层17a时，第1激光加工步骤结束。另外，优选在裂纹到达正面11a的条件下形成第1改质层17a。并且，针对各第1分割预定线13a，也可以在不同的深度的位置形成多条第1改质层17a。
在第1激光加工步骤之后，进行第2激光加工步骤，沿着第2分割预定线13b对晶片照射激光束L，在晶片11的内部形成第2改质层。图2的(B)是示意性地示出第2激光加工步骤的局部剖视侧视图。接着，使用激光加工装置2来进行第2激光加工步骤。
在第2激光加工步骤中，首先，使卡盘工作台4移动、旋转而使激光照射单元6例如与作为对象的第2分割预定线13b的延长线上对齐。然后，如图2的(B)所示，一边从激光照射单元6朝向晶片11的背面11b照射激光束L，一边使卡盘工作台4在与对象的第2分割预定线13b平行的方向上移动。
激光束L会聚在晶片11的内部的规定的深度的位置。由此，能够对晶片11的内部进行改质而形成作为分割的起点的第2改质层17b。优选该第2改质层17b形成在与第1改质层17a同等的深度的位置。并且，优选在裂纹到达正面11a的条件下形成第2改质层17b。
在该第2激光加工步骤中，不在第1分割预定线13a和第2分割预定线13b相交叉的交叉区域A的一部分中形成第2改质层17b。图3是示意性地示出形成有第1改质层17a和第2改质层17b的晶片11的图。另外，在图3中，为了方便说明，将形成在晶片11的正面11a侧的器件15以及形成在晶片11的内部的第1改质层17a和第2改质层17b一起用实线表示。
如图3所示，第2改质层17b形成在除去第1分割预定线13a和第2分割预定线13b相交叉的交叉区域A内的非加工区域B之外的晶片11的内部。即，在第2激光加工步骤中，形成被非加工区域B断开的非连续且离散的第2改质层17b。
非加工区域B的大小、配置等是任意的，但例如优选将以第1分割预定线13a的宽度方向的中央的位置为中心在第2方向D2上伸长的150μm以上且250μm以下的长度的区域设定为非加工区域B，更优选将200μm左右的长度的区域设定为非加工区域B。另外，在该情况下，非加工区域B被设定为相对于第1改质层17a大致对称。
这样，通过不在交叉区域A的非加工区域B内形成第2改质层17b，至少在之后的磨削的初始阶段中，能够进行磨削而不使晶片11分割(能够在由非加工区域B相连的状态下进行磨削)。因此，减少从晶片11分割出的芯片的角彼此在交叉区域A内接触而产生碎裂或缺陷的概率。
当重复进行上述那样的动作而沿着全部的第2分割预定线13b形成第2改质层17b时，第2激光加工步骤结束。另外，在该第2激光加工步骤中，也可以针对各第2分割预定线13b在不同的深度的位置形成多条第2改质层17b。并且，在本实施方式中，在第1激光加工步骤之后进行第2激光加工步骤，但也可以在第2激光加工步骤之后进行第1激光加工步骤。
在第1激光加工步骤和第2激光加工步骤之后，进行磨削步骤，对背面11b进行磨削而使晶片11变薄，并且分割成多个芯片。图4是示意性地示出磨削步骤的局部剖视侧视图。
例如，使用图4所示的磨削装置12来进行磨削步骤。磨削装置12具有用于对晶片11进行吸引、保持的卡盘工作台14。卡盘工作台14与电动机等旋转驱动源(未图示)连结，绕与铅直方向大致平行的旋转轴进行旋转。并且，在卡盘工作台14的下方设置有移动机构(未图示)，卡盘工作台14通过该移动机构在水平方向上移动。
卡盘工作台14的上表面的一部分成为对粘贴在晶片11上的保护部件21进行吸引、保持的保持面14a。保持面14a通过形成在卡盘工作台14的内部的吸引路(未图示)等而与吸引源(未图示)连接。通过使吸引源的负压作用于保持面14a，晶片11隔着保护部件21被保持在卡盘工作台14上。
在卡盘工作台14的上方配置有磨削单元16。磨削单元16具有被升降机构(未图示)支承的主轴外壳(未图示)。在主轴外壳中收纳有主轴18，在主轴18的下端部固定有圆盘状的安装座20。
在安装座20的下表面安装有与安装座20大致相同直径的磨削磨轮22。磨削磨轮22具有由不锈钢、铝等金属材料形成的磨轮基台24。在磨轮基台24的下表面呈环状排列有多个磨削磨具26。
主轴18的上端侧(基端侧)与电动机等旋转驱动源(未图示)连结，磨削磨轮22通过该旋转驱动源所产生的力而绕与铅直方向大致平行的旋转轴进行旋转。在磨削单元16的内部或附近设置有用于对晶片11等提供纯水等磨削液的喷嘴(未图示)。
在磨削步骤中，首先，将从激光加工装置2的卡盘工作台4搬出的晶片11吸引、保持在磨削装置12的卡盘工作台14上。具体来说，使粘贴在晶片11上的保护部件21的背面21b与卡盘工作台14的保持面14a接触而使吸引源的负压发挥作用。由此，晶片11在背面11b侧向上方露出的状态下保持在卡盘工作台14上。
接着，使卡盘工作台14移动到磨削单元16的下方。然后，如图4所示，使卡盘工作台14和磨削磨轮22分别旋转而一边对晶片11的背面11b等提供磨削液一边使主轴外壳(主轴18、磨削磨轮22)下降。
主轴外壳的下降速度(下降量)被调整为将磨削磨具26的下表面推抵于晶片11的背面11b侧的程度。由此，能够对背面11b侧进行磨削而使晶片11变薄。晶片11被薄化至规定的厚度(完工厚度)，例如，当以第1改质层17a和第2改质层17b为起点分割成多个芯片时，磨削步骤结束。
另外，在本实施方式中，使用1组磨削单元16(磨削磨具26)对晶片11的背面11b侧进行磨削，但也可以使用两组以上的磨削单元(磨削磨具)对晶片11进行磨削。例如，使用由直径较大的磨粒构成的磨削磨具来进行粗磨削，使用由直径较小的磨粒构成的磨削磨具来进行精磨削，由此，不会使磨削所需的时间大幅增加，提高了背面11b的平坦性。
接着，对为了确认本实施方式的晶片的加工方法的效果而进行的实验进行说明。在本实验中，在上述的非加工区域B的长度不同的多个条件下分别对晶片进行加工，确认了各条件下的破损、缺陷的产生数(产生部位)。作为晶片，使用了沿着晶体取向设定有分割预定线的0°产品和设定有相对于晶体取向按照45°的角度倾斜的分割预定线的45°产品。
并且，在本实验中，按照相对于第1改质层对称的方式，设定了以第1分割预定线的宽度方向的中央的位置为中心在第2方向上伸长的非加工区域B。在表1中示出了实验的结果。
【表1】
从表1可知，在0°产品和45°产品的任意一种中，在将以第1分割预定线的宽度方向的中央的位置为中心在第2方向上伸长的150μm以上且250μm以下的长度的区域设定为非加工区域B的情况下，都会减少碎裂、缺陷的数量。在将200μm的长度的区域设定为非加工区域B的情况下特别良好。
为了参考而进行了将在第1方向上伸长的200μm的长度的区域和在第2方向上伸长的200μm的长度的区域一起设定为非加工区域B的实验。在该情况下，0°产品中的碎裂、缺陷为18，45°产品中的碎裂、缺陷为17。因此，优选仅在第2方向(或第1方向)上设定非加工区域B。
如以上那样，在本实施方式的晶片的加工方法中，由于不在交叉区域A内所设定的规定的长度的非加工区域B中形成第2改质层17b，所以能够一边抑制碎裂、缺陷的产生一边对晶片11进行适当地分割。
另外，本发明并不限定于上述实施方式的记载，能够实施各种变更。例如，在上述实施方式中，沿着第2方向对第1分割预定线和第2分割预定线相交叉的交叉区域内的非加工区域进行设定，在第2激光加工步骤中形成非连续且离散的第2改质层，但第1方向与第2方向、第1分割预定线与第2分割预定线、第1改质层与第2改质层等只是为了方便区分，能够对这些关系进行调换。
例如，也可以沿着第1方向对第1分割预定线和第2分割预定线相交叉的交叉区域内的非加工区域进行设定，在第1激光加工步骤中形成非连续且离散的第1改质层。
另外，上述实施方式的构造、方法等只要不脱离本发明的目的的范围便能够实施适当变更。

Claims (2)

1.一种晶片的加工方法，该晶片在正面侧的由在第1方向上延伸的多条第1分割预定线和在与该第1方向交叉的第2方向上延伸的多条第2分割预定线划分出的各区域内分别形成有器件，其特征在于，
该晶片的加工方法具有如下的步骤：
第1激光加工步骤，沿着该第1分割预定线照射对于晶片具有透过性的波长的激光束，在晶片的内部形成第1改质层；
第2激光加工步骤，沿着该第2分割预定线照射对于晶片具有透过性的波长的激光束，在除去该第1分割预定线和该第2分割预定线相交叉的交叉区域内的非加工区域之外的晶片的内部形成第2改质层；以及
磨削步骤，在实施了该第1激光加工步骤和该第2激光加工步骤之后，对晶片的背面进行磨削而使晶片薄化至规定的厚度，并且以该第1改质层和该第2改质层为起点将晶片分割成多个芯片，
在该第2激光加工步骤中，不在该非加工区域中形成第2改质层。
2.根据权利要求1所述的晶片的加工方法，其特征在于，
该非加工区域是以该第1分割预定线的宽度方向的中央的位置为中心而在该第2方向上延伸的150μm以上且250μm以下的区域。
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