CN111192817B - 一种芯片镭射切割后的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种芯片镭射切割后的处理方法，是对晶圆进行镭射切割以及扩片处理，形成若干独立的芯片，然后将芯片浸泡于表面活性剂溶液中一段时间，将芯片移出表面活性剂溶液后浸入蚀刻液，通过蚀刻液蚀刻芯片边缘的烧融物，对蚀刻后的芯片进行清洗，清除表面残留的蚀刻液，将清洗后的芯片烘干。本发明在芯片进行镭射切割之后以及蚀刻之前，采用表面活性剂改善芯片表面的浸润性，一方面减少了蚀刻过程中烧融物颗粒回粘到芯片表面；另一方面避免在芯片蚀刻后传送至清洗环节的过程中烧融物颗粒附着到芯片表面，从而，改善了后续蚀刻清洗过程中烧融物颗粒停留在芯片表面的状况，提升了产品的外观良率。

Description

一种芯片镭射切割后的处理方法
技术领域
本发明涉及芯片切割的技术领域，尤其涉及一种芯片镭射切割后的处理方法。
背景技术
近年来，Ⅲ-Ⅴ族半导体应用越来越广泛，为了大幅度节约成本和提高制作效率，在大批量生产中往往在晶圆上沉积集成电路芯片，然后再分割成各个单元，最后再进行封装和焊接。晶圆切割技术对提高成品率和封装效率有着重要影响。传统的切割方法有金刚石划裂切割和轮刀切割，传统的切割方式存在问题有：1、宽切割槽(30-100um)，晶片利用率低；2、易产生裂纹、碎片、分层；3、刀具耗损快，需要消耗大量去离子水，增加成本等。镭射切割技术集光学、精密机械、电子技术和计算机技术于一体，与传统加工方法相比，它具有以下优点：1、加工速度快；2、窄切割槽(10-30um)，晶片利用率高；3、非接触加工，适合薄晶圆；4、自动化程度高，任意图形切割。因而，镭射切割技术逐渐取代了传统切割方法，得到应用。
在镭射切割过程中会产生热应力，被分割后的芯片边缘存在一些烧融物，因而切割后需使用化学蚀刻的方法把烧融物蚀刻掉然后进行清洗，消除热应力，恢复芯片的机械强度。然而，常规方法存在以下问题：1)蚀刻过程中一些烧融物颗粒会在蚀刻液中悬浮，部分会回粘到芯片表面；2)蚀刻后晶圆离开蚀刻液时表面会有残留的蚀刻液，残留蚀刻液中存在一些烧融物颗粒，在传输至清洗环节过程中由于表面张力作用蚀刻液会迅速集中到芯片下半部分并在后续清洗过程中被去除，导致上半部分的烧融物颗粒附着在芯片表面，后续清洗无法去除。上述问题造成无法忽视的外观良率损失。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种芯片镭射切割后的处理方法。
为了实现以上目的，本发明的技术方案为：
一种芯片镭射切割后的处理方法，所述方法包括以下步骤：
1)对晶圆进行镭射切割以及扩片处理，形成若干独立的芯片；
2)将芯片浸泡于表面活性剂溶液中；
3)将芯片移出表面活性剂溶液然后浸入蚀刻液，通过蚀刻液蚀刻芯片边缘的烧融物；
4)对蚀刻后的芯片进行清洗，清除表面残留的蚀刻液；
5)将清洗后的芯片烘干。
优选的，步骤2)中，所述表面活性剂溶液包括以下几种：
a、聚乙二醇3-5wt％、聚乙二醇辛基苯基醚2-4wt％，溶剂为水；b、聚氧化丙烯、聚氧化乙烯共聚物2-4wt％，聚氧乙烯化合物0.5-1.5wt％，溶剂为水；c、聚乙烯醇9-11wt％，乙氧基丙氧基化-C6-12-醇3-5wt％，溶剂为水。
优选的，步骤2)中，所述芯片在所述表面活性剂溶液中浸泡60-180s。
优选的，步骤3)中，是将所述芯片浸泡于所述蚀刻液中30-60s进行蚀刻。
优选的，所述蚀刻液包括以下几种：a、NH4·H2O：H2O2：H2O＝0.5-2：0.5-2：10(体积比)的混合溶液b、HCl：H2O2：H2O＝0.5-2：0.5-2：1(体积比)；c、H2SO4：H2O2：H2O＝4：1：1(体积比)；
优选的，步骤4)中，使用去离子水清洗所述芯片。
优选的，步骤4)中，是将蚀刻后的芯片转移至快排冲洗槽中冲洗10-15min。
优选的，步骤5)中，是将所述芯片于45-65℃中烘烤10-60min。
优选的，所述芯片是GaAs芯片，采用紫外激光进行切割。
优选的，所述紫外激光的切割功率是1-10W。
本发明的有益效果为：
在芯片进行镭射切割之后以及蚀刻之前，采用表面活性剂改善芯片表面的浸润性，一方面减少了蚀刻过程中烧融物颗粒回粘到芯片表面；另一方面在芯片蚀刻后传送至清洗环节的过程中，残留在芯片表面的蚀刻液保持均匀分布在芯片表面，烧融物颗粒仍在残留的蚀刻液中悬浮，不会附着到芯片表面，后续清洗时易于被清洗掉。从而，改善了后续蚀刻清洗过程中烧融物颗粒停留在芯片表面的状况，提升了产品的外观良率。
附图说明
图1为本申请的工艺流程图。
图2中，a为对比实施例中残留蚀刻液在芯片表面的变化示意图；b为本申请中残留蚀刻液在芯片表面的变化示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释。
参考图1，本申请的芯片镭射切割后的处理方法包括以下步骤：
晶圆贴膜：将晶圆背面贴在带铁环的UV膜或蓝膜上；
镭射切割：采用镭射对晶圆进行切割形成独立的芯片，例如，对于GaAs晶圆，采用UV镭射，可根据晶圆厚度确定激光功率，通常在1-10W的范围之内；举例来说，厚度为75-100um的GaAs晶圆，采用3.4-5W功率的UV镭射切割；
晶圆扩张：将带有切割后晶圆的膜进行扩张，使芯片之间的间距扩大；
表面浸润：将芯片在表面活性剂溶液中浸泡60-180s，所述表面活性剂溶液包括但不限于以下几种：a、聚乙二醇3-5wt％、聚乙二醇辛基苯基醚2-4wt％，溶剂为水；b、聚氧化丙烯、聚氧化乙烯共聚物2-4wt％，聚氧乙烯化合物0.5-1.5wt％，溶剂为水；c、聚乙烯醇9-11wt％，乙氧基丙氧基化-C6-12-醇3-5wt％，溶剂为水；
化学蚀刻：将芯片从表面活性剂溶液中移出，在蚀刻液中浸泡30-60s，所述蚀刻液包括但不限于以下几种：a、体积比NH4·H2O：H2O2：H2O＝0.5-2：0.5-2：10的混合溶液；b、体积比HCl：H2O2：H2O＝0.5-2：0.5-2：1的混合溶液；c、体积比H2SO4：H2O2：H2O＝4：1：1的混合溶液；
QDR清洗：将芯片从蚀刻液中移出，转移至快排冲洗槽中采用DI水冲洗10-15min；
烤箱烘干：将清洗后的芯片在45-65℃烘烤10-60min。
实施例1
采用上述方法，厚度为90um的GaAs晶圆，采用4W功率的UV镭射切割，切割后在表面活性剂溶液中浸泡100s，然后在蚀刻液中浸泡40s，转移至快排冲洗槽中采用DI水冲洗10min，清洗后在55℃烘箱烘烤30min。其中表面活性剂为：水83.8％、聚乙二醇4.1％、聚乙二醇辛基苯基醚3.2％；蚀刻液为氨水：双氧水：水＝1：1：10的混合溶液。
对比实施例
对比实施例与实施例1的差别在于没有在表面活性剂溶液中浸泡的步骤，切割后的晶圆直接进入蚀刻液中，其余步骤及参数相同。
实施例1和对比实施例中，在激光作用下GaAs晶圆通过高温融断，在其切割轨迹边缘会残留有部分烧融物，烧融物的主要成分：GaAs及其氧化物，中间含有少量UV胶碳化物。在浸泡于蚀刻液中进行蚀刻的过程中，反应如下：
H2O2→H2O+O-
2GaAs+6O-→Ga2O3+As2O3
NH4OH→NH4 ++OH-
Ga2O3·As2O3+12OH-→2AsO3 3-+2GaO3 3-+6H2O
随着GaAs及氧化物与蚀刻液反应，UV胶的碳化物等不溶于蚀刻液的颗粒(后面简称烧融物颗粒)会在蚀刻液中悬浮。实施例1中，在镭射切割后蚀刻前对芯片表面进行处理，使芯片表面浸润性得到改善，表面浸润性改善后避免了烧融物颗粒回粘到芯片表面。而对比实施例存在烧融物颗粒回粘到芯片表面的现象。参考图2，在蚀刻完芯片离开蚀刻液时表面会有残留的蚀刻液，残留蚀刻液中存在一些烧融物颗粒，见图2a，对比实施例中，在传输至清洗环节过程中由于表面张力作用蚀刻液会迅速集中到芯片下半部分，导致上半部分的烧融物颗粒附着在芯片表面，在后续清洗过程中下半部分的蚀刻液被去除，上半部分的烧融物颗粒无法去除；见图2b，本发明中芯片表面浸润性改善后，残留在芯片表面的蚀刻液保持均匀分布在芯片表面，烧融物颗粒仍在残留的蚀刻液中悬浮，不会附着到芯片表面，后续清洗时易于被清洗掉，从而提高了烧融物去除效果。
实验表明，实施例1相对于对比实施例，将GaAs镭射蚀刻清洗过程中产生的良率损失减少50％以上。此外，尤其对于芯片数量较少的晶圆，良率会得到较大的提升。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种芯片镭射切割后的处理方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种芯片镭射切割后的处理方法，其特征在于包括以下步骤：
1)对晶圆进行镭射切割以及扩片处理，形成若干独立的芯片，所述芯片是GaAs芯片；
2)将芯片浸泡于表面活性剂溶液中；所述表面活性剂溶液为以下几种中的一种：a、聚乙二醇3-5wt％、聚乙二醇辛基苯基醚2-4wt％，溶剂为水；b、聚氧化丙烯、聚氧化乙烯共聚物2-4wt％，聚氧乙烯化合物0.5-1.5wt％，溶剂为水；c、聚乙烯醇9-11wt％，乙氧基丙氧基化-C6-12-醇3-5wt％，溶剂为水；
3)将芯片移出表面活性剂溶液然后浸入蚀刻液，通过蚀刻液蚀刻芯片边缘的烧融物；
4)对蚀刻后的芯片进行清洗，清除表面残留的蚀刻液；
5)将清洗后的芯片烘干。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤2)中，所述芯片在所述表面活性剂溶液中浸泡60-180s。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤3)中，是将所述芯片浸泡于所述蚀刻液中30-60s进行蚀刻。
4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于：所述蚀刻液为以下几种中的一种：a、体积比NH4·H2O：H2O2：H2O＝0.5-2：0.5-2：10的混合溶液；b、体积比HCl：H2O2：H2O＝0.5-2：0.5-2：1的混合溶液；c、体积比H2SO4：H2O2：H2O＝4：1：1的混合溶液。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤4)中，使用去离子水清洗所述芯片。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤4)中，是将蚀刻后的芯片转移至快排冲洗槽中冲洗10-15min。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤5)中，是将所述芯片于45-65℃中烘烤10-60min。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述芯片采用紫外激光进行切割。
9.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于：所述紫外激光的切割功率是1-10W。
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