CN113523614A - 晶片的生成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供晶片的生成方法，不会因形成制造履历的激光光线而对半导体锭造成损伤。晶片的生成方法包含如下工序：剥离层形成工序，从端面将对于半导体锭具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位于相当于要生成的晶片的厚度的深度而对半导体锭照射激光光线，形成剥离层；制造履历形成工序，将具有不会给接下来要生成的晶片造成损伤的特性的激光光线的聚光点定位于要生成的晶片的不形成器件的区域的上表面而对半导体锭照射激光光线，通过烧蚀加工形成制造履历；以及晶片生成工序，以剥离层为起点将所要生成的晶片从半导体锭剥离而生成晶片。

Description

晶片的生成方法
技术领域
本发明涉及晶片的生成方法，从半导体锭生成晶片。
背景技术
IC、LSI、LED等器件是在以Si(硅)或Al2O3(蓝宝石)等为原材料的晶片的正面上层叠功能层并由该功能层上相互交叉的多条分割预定线划分而形成的。另外，功率器件、LED等是在以单晶SiC(碳化硅)为原材料的晶片的正面上层叠功能层并由该功能层上相互交叉的多条分割预定线划分而形成的。形成有器件的晶片通过切削装置、激光加工装置对分割预定线实施加工而被分割成各个器件芯片，分割得到的各器件芯片被用于移动电话或个人计算机等电子设备。
供器件形成的晶片通常是利用线切割机将圆柱形状的半导体锭薄薄地切断而生成的。切断得到的晶片的正面和背面通过研磨而精加工成镜面(例如，参照专利文献1)。但是，当利用线切割机将半导体锭切断并对切断得到的晶片的正面和背面进行研磨时，半导体锭的大部分(70％～80％)会被浪费，存在不经济的问题。特别是关于单晶SiC锭，其硬度高，难以利用线切割机切断，需要花费相当长的时间，因此生产率差，并且锭的单价高，在高效地生成晶片方面具有课题。
因此，提出了下述技术：将对于单晶SiC具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位于单晶SiC锭的内部而对单晶SiC锭照射激光光线，在切断预定面上形成剥离层，并且在所生成的晶片的内部形成制造履历，然后沿着形成有剥离层的切断预定面将晶片从单晶SiC锭剥离(例如，参照专利文献2)。
专利文献1：日本特开2000-94221号公报
专利文献2：日本特开2019-29382号公报
但是，在上述专利文献2公开的技术中存在如下的问题：形成制造履历的激光光线会透过剥离层而对单晶SiC锭造成损伤，因此会使接下来生成的晶片的品质降低。
发明内容
由此，本发明的目的在于提供晶片的生成方法，不会因形成制造履历的激光光线而对半导体锭造成损伤。
根据本发明，提供晶片的生成方法，从半导体锭生成晶片，其中，该晶片的生成方法具有如下的工序：平坦化工序，对半导体锭的端面进行平坦化；剥离层形成工序，从已平坦化的端面将对于半导体锭具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位于相当于要生成的晶片的厚度的深度而对半导体锭照射激光光线，形成剥离层；制造履历形成工序，将具有不会给接下来要生成的晶片造成损伤的特性的激光光线的聚光点定位于要生成的晶片的不形成器件的区域的上表面而对半导体锭照射激光光线，通过烧蚀加工形成制造履历；以及晶片生成工序，以剥离层为起点将所要生成的晶片从半导体锭剥离而生成晶片。
优选在该制造履历形成工序中所形成的制造履历包含半导体锭的批号、所生成的晶片的顺序、制造年月日、制造工厂以及有助于生成的机型中的任意信息。优选半导体锭是单晶SiC锭，其具有第一端面、与该第一端面相反的一侧的第二端面、从该第一端面至该第二端面的c轴以及与该c轴垂直的c面，该c轴相对于该第一端面的垂线倾斜，通过该c面和该第一端面形成偏离角，在该剥离层形成工序中，将对于该单晶SiC锭具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点定位于距离该第一端面相当于要生成的晶片的厚度的深度，并且使该单晶SiC锭与该聚光点在与形成有该偏离角的方向垂直的方向上相对地移动而形成直线状的改质层和从该改质层沿着该c面延伸的裂纹，并且使单晶SiC锭与该聚光点在形成有该偏离角的方向上相对地移动而按照规定的量进行转位进给，从而形成剥离层，其中，所述直线状的改质层按照如下的方式形成：使SiC分离成Si和C，接着照射的脉冲激光光线被之前形成的C吸收而使SiC连锁性地分离成Si和C，从而形成该直线状的改质层。
根据本发明的晶片的生成方法，形成制造履历的激光光线在半导体锭的上表面被充分吸收，几乎不存在向半导体锭的内部的漏光，因此，能够解决漏光对半导体锭造成损伤而使接下来要生成的晶片的品质降低的问题。
附图说明
图1的(a)是半导体锭的主视图，图1的(b)是半导体锭的俯视图。
图2的(a)是半导体锭和基质的立体图，图2的(b)是示出在半导体锭上安装有基质的状态的立体图。
图3是示出在激光加工装置的卡盘工作台上载置半导体锭的状态的立体图。
图4的(a)是示出实施剥离层形成工序的状态的立体图，图4的(b)是示出实施剥离层形成工序的状态的主视图。
图5的(a)是形成有剥离层的半导体锭的俯视图，图5的(b)是图5的(a)中的B-B线剖视图。
图6的(a)是示出实施制造履历形成工序的状态的立体图，图6的(b)是示出实施制造履历形成工序的状态的主视图。
图7是剥离装置的立体图。
图8是示出实施晶片生成工序的状态的剥离装置的剖视图。
图9是示出从半导体锭剥离了晶片的状态的立体图。
图10是示出实施平坦化工序的状态的立体图。
标号说明
2：锭；4：第一端面；6：第二端面；8：周面；10：垂线；24：改质层；26：裂纹；28：剥离层；29：制造履历；52：晶片；α：偏离角；A：形成有偏离角的方向。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的晶片的生成方法的优选实施方式进行说明。
在图1中示出能够用于本发明的晶片的生成方法的半导体锭(以下简称为锭)2。本实施方式的锭2由六方晶单晶SiC形成。锭2具有：圆形状的第一端面4；与第一端面4相反的一侧的圆形状的第二端面6；位于第一端面4和第二端面6之间的周面8；从第一端面4至第二端面6的c轴(＜0001＞方向)；以及与c轴垂直的c面({0001}面)。
在锭2中，c轴相对于第一端面4的垂线10倾斜，通过c面和第一端面4形成有偏离角α(例如α＝1度、3度、6度)。在图1中用箭头A表示形成有偏离角α的方向。另外，在锭2的周面8上形成有表示晶体取向的矩形状的第一定向平面12和第二定向平面14。第一定向平面12与形成有偏离角α的方向A平行，第二定向平面14与形成有偏离角α的方向A垂直。如图1的(b)所示，从上方观察，第二定向平面14的长度L2比第一定向平面12的长度L1短(L2＜L1)。
另外，能够用于本发明的晶片的生成方法的锭不限于上述锭2，也可以是c轴相对于第一端面的垂线不倾斜、c面与第一端面的偏离角α为0度(即，第一端面的垂线与c轴一致)的SiC锭，或者也可以是由Si(硅)、GaN(氮化镓)等单晶SiC以外的原材料形成的锭。
在本实施方式中，首先如图2所示，在锭2的第二端面6上借助适当的粘接剂而安装圆板状的基质16。将基质16安装于锭2是为了通过后述的各装置的圆形的吸附卡盘按照规定的吸引力对形成有第一定向平面12和第二定向平面14的锭2进行吸引保持。
基质16的直径略大于后述的各装置的吸附卡盘的直径，因此在将基质16朝向下方而将锭2载置于吸附卡盘时，吸附卡盘被基质16覆盖，因此能够通过吸附卡盘按照规定的吸引力对形成有第一定向平面12和第二定向平面14的锭2进行吸引保持。
另外，在锭2的直径大于吸附卡盘因而当锭2被载置于吸附卡盘时吸附卡盘的整个上表面被锭2覆盖的情况下，当利用吸附卡盘进行吸引时，不会从吸附卡盘的露出部分吸入空气，从而能够通过吸附卡盘按照规定的吸引力对锭2进行吸附，因此也可以不在锭2上安装基质16。
在将基质16安装于锭2上之后，实施如下的剥离层形成工序：从已平坦化的端面将对于锭2具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位于相当于要生成的晶片的厚度的深度而对锭2照射激光光线，形成剥离层。通常锭2的第一端面4和第二端面6被平坦化至不会妨碍剥离层形成工序中的激光光线的入射的程度，因此在对锭2实施最初的剥离层形成工序之前，可以不实施对锭2的端面进行平坦化的平坦化工序。
剥离层形成工序例如可以使用在图4的(a)中示出一部分的激光加工装置18来实施。激光加工装置18具有：卡盘工作台20，其对锭2进行吸引保持；以及聚光器22(参照图4)，其对卡盘工作台20上吸引保持的锭2照射脉冲激光光线LB。
在卡盘工作台20的上端部分配置有与吸引单元(未图示)连接的多孔质的圆形的吸附卡盘23(参照图3)，在卡盘工作台20中，利用吸引单元在吸附卡盘23的上表面上生成吸引力，从而对载置于上表面的锭2进行吸引保持。卡盘工作台20构成为以沿上下方向延伸的轴线为中心旋转自如，并且，构成为沿图3中箭头X所示的X轴方向和与X轴方向垂直的Y轴方向(图3中箭头Y所示的方向)分别进退自如。聚光器22构成为沿X轴方向和Y轴方向进退自如。另外，X轴方向和Y轴方向所规定的XY平面实质上是水平的。如图3所示，在剥离层形成工序中，首先使基质16朝向下方而利用卡盘工作台20的上表面对锭2进行吸引保持。接着，利用激光加工装置18的拍摄单元(未图示)从上方对锭2进行拍摄，根据拍摄单元所拍摄的锭2的图像，将锭2的朝向调整为规定的朝向，并且对锭2和聚光器22在XY平面上的位置进行调整。在将锭2的朝向调整为规定的朝向时，如图4的(a)所示，通过使第二定向平面14与X轴方向一致，从而使与形成有偏离角α的方向A垂直的方向与X轴方向一致，并且使形成有偏离角α的方向A与Y轴方向一致。
接着，从锭2的第一端面4将聚光点FP(参照图4的(b))定位于相当于要生成的晶片的厚度的深度(例如为700μm)。接着，一边使锭2与聚光器22相对地沿X轴方向按照规定的进给速度移动，一边从聚光器22照射对于锭2具有透过性的波长的脉冲激光光线LB。由此，如图5所示，使SiC分离成Si(硅)和C(碳)，接着照射的脉冲激光光线LB被之前形成的C吸收，使SiC连锁性地分离成Si和C而形成改质层24，该改质层24沿X轴方向连续地直线状地形成，并且，形成从改质层24沿c面按照各向同性延伸的裂纹26。
接着，将锭2与聚光点FP在Y轴方向上在不超过裂纹26的宽度的范围内按照规定的转位量Li相对地进行转位进给。并且，交替反复进行脉冲激光光线LB的照射和转位进给，从而在Y轴方向上隔开规定的转位量Li的间隔形成多个沿X轴方向延伸的改质层24，并且依次形成从改质层24沿着c面按照各向同性延伸的裂纹26，在Y轴方向上相邻的裂纹26和裂纹26按照在上下方向上观察重叠的方式形成。由此，能够在锭2的距离第一端面4相当于要生成的晶片的厚度的深度形成强度降低的剥离层28，该剥离层28由多个改质层24和裂纹26构成，用于将晶片从锭2剥离。另外，剥离层形成工序例如可以在以下的加工条件下实施。
脉冲激光光线的波长 ：1064nm
重复频率 ：120kHz
平均输出 ：8.0W
聚光点的直径 ：1μm
转位量 ：250μm～400μm
进给速度 ：934mm/s
在实施了剥离层形成工序之后实施制造履历形成工序，将具有不会给接下来要生成的晶片造成损伤的特性的激光光线的聚光点定位于要生成的晶片的不形成器件的区域的上表面而对锭2照射激光光线，通过烧蚀加工而形成制造履历。
制造履历形成工序例如可以使用在图6的(a)中示出一部分的激光加工装置18’来实施。用于实施制造履历形成工序的激光加工装置18’具有：卡盘工作台20’，其对锭2进行吸引保持；以及聚光器22’，其对卡盘工作台20’所保持的锭2照射脉冲激光光线LB’，该激光加工装置18’与能够实施剥离层形成工序的激光加工装置18几乎是同样的结构，但激光加工装置18’对被加工物照射与激光加工装置18的脉冲激光光线LB不同的脉冲激光光线LB’。
参照图6继续进行说明，在制造履历形成工序中，首先使基质16朝向下方而利用卡盘工作台20’的上表面对锭2进行吸引保持。接着，利用激光加工装置18’的拍摄单元(未图示)对锭2进行拍摄，根据拍摄单元所拍摄的锭2的图像而调整聚光器22’的位置。
接着，将具有不会给接下来要生成的晶片造成损伤的特性的脉冲激光光线LB’的聚光点FP’定位于要生成的晶片的不形成器件的外周剩余区域的上表面(本实施方式中为第一端面4)。接着，一边使锭2与聚光点FP’相对地适当移动，一边从聚光器22’对锭2照射脉冲激光光线LB’。由此，能够对要生成的晶片的不形成器件的外周剩余区域的上表面实施烧蚀加工，形成能够由条形码的形式构成的制造履历29。
制造履历形成工序中的脉冲激光光线LB’是按照在聚光点FP’所定位的锭2的上表面被充分吸收的方式对波长和平均输出等进行了控制的激光光线。通过使用这样的脉冲激光光线LB’，能够通过烧蚀加工在锭2的上表面上形成制造履历29，另一方面，几乎不存在向锭2中的剥离层28的下方的部分的漏光，不会给接下来要生成的晶片造成损伤。作为制造履历形成工序中的脉冲激光光线LB’，例如能够使用具有如下的特性的激光光线。
波长 ：355nm
重复频率 ：40kHz
平均输出 ：1.1W
聚光点的直径 ：46μm
制造履历形成工序中形成的制造履历29包含锭2的批号、从锭2生成的晶片的顺序、晶片的制造年月日、晶片的制造工厂以及有助于晶片的生成的机型中的任意信息。在本实施方式中，沿着第一定向平面12形成制造履历29，但只要是在要生成的晶片的不形成器件的区域的上表面，则也可以沿着第二定向平面14形成制造履历29，或者也可以沿着弧状周缘形成制造履历29。另外，关于制造履历29的深度，采用对从锭2剥离的晶片的正面和背面进行磨削和研磨而将晶片薄化时制造履历29不会被去除的深度(例如为200μm～300μm左右)。
在实施了制造履历形成工序之后实施晶片生成工序，以剥离层28为起点将所要生成的晶片从锭2剥离而生成晶片。晶片生成工序例如可以使用在图7至图9中示出一部分的剥离装置30来实施。剥离装置30具有：卡盘工作台32，其对锭2进行吸引保持；以及剥离单元34，其对卡盘工作台32所保持的锭2的上表面进行保持，以剥离层28为起点将晶片从锭2剥离。
剥离单元34包含升降自如的液槽体36，在将晶片从锭2剥离时，该液槽体36与卡盘工作台32协作而收纳液体。液槽体36上附设有与液体提供单元(未图示)连接的液体提供部38，并且安装有气缸40。如图8所示，在气缸40的杆42的下端部固定有超声波振荡部件44，在超声波振荡部件44的下表面上固定有吸附片46。
如图7所示，在晶片生成工序中，首先使基质16朝向下方而利用卡盘工作台32的上表面对锭2进行吸引保持。接着，如图8所示，使液槽体36下降，使液槽体36的下端与卡盘工作台32的上表面紧贴。接着，利用吸附片46对锭2的第一端面4进行吸引保持。
接着，从液体提供部38对由卡盘工作台32的上表面和液槽体36的内表面所规定的液体收纳空间48提供液体50(例如水)。接着，从超声波振荡部件44振荡超声波，从而刺激剥离层28而使裂纹26延伸而破坏剥离层28。接着，在利用吸附片46对锭2进行吸引保持的状态下使液槽体36上升，从而如图9所示，能够以剥离层28为起点从锭2剥离而生成具有制造履历29的晶片52。
在实施了晶片生成工序之后实施平坦化工序，对锭2的端面(剥离面54)进行平坦化。平坦化工序例如可以使用在图10中示出一部分的磨削装置60来实施。磨削装置60具有：卡盘工作台62，其对锭2进行吸引保持；以及磨削单元64，其对卡盘工作台62所吸引保持的锭2的端面进行磨削而平坦化。
将锭2吸引保持在上表面上的卡盘工作台62构成为旋转自如。磨削单元64包含：主轴66，其构成为以上下方向为轴心而旋转自如；以及磨轮安装座68，其固定于主轴66的下端。在磨轮安装座68的下表面上通过螺栓70固定有环状的磨削磨轮72。在磨削磨轮72的下表面的外周缘部固定有沿周向隔开间隔而呈环状配置的多个磨削磨具74。
参照图10继续进行说明，在平坦化工序中，首先使基质16朝向下方而利用卡盘工作台62的上表面对锭2进行吸引保持。接着，使卡盘工作台62旋转，并且使主轴66旋转。接着，使主轴66下降，在使磨削磨具74与剥离面58接触之后，使主轴66按照规定的磨削进给速度下降。由此，能够对锭2的剥离面54进行磨削而平坦化至不妨碍剥离层形成工序中的脉冲激光光线LB和制造履历形成工序中的脉冲激光光线LB’的入射的程度。并且，通过反复实施剥离层形成工序、制造履历形成工序、晶片生成工序以及平坦化工序，从锭2生成多张具有制造履历29的晶片52。
如上所述，本实施方式的晶片的生成方法至少包含：平坦化工序，对锭2的端面进行平坦化；剥离层形成工序，从已平坦化的端面将对于锭2具有透过性的波长的脉冲激光光线LB的聚光点FP定位于相当于要生成的晶片的厚度的深度而对锭2照射脉冲激光光线LB，形成剥离层28；制造履历形成工序，将具有不会给接下来要生成的晶片造成损伤的特性的脉冲激光光线LB’的聚光点FP’定位于要生成的晶片的不形成器件的区域的上表面而对锭2照射脉冲激光光线LB’，通过烧蚀加工形成制造履历29；以及晶片生成工序，以剥离层28为起点将所要生成的晶片从锭2剥离而生成晶片，因此，形成制造履历29的脉冲激光光线LB’在锭2的上表面被充分吸收，几乎不存在向锭2的内部的漏光，因此，能够解决漏光对锭2造成损伤而使接下来要生成的晶片的品质降低的问题。

Claims (3)

1.一种晶片的生成方法，从半导体锭生成晶片，其中，
该晶片的生成方法具有如下的工序：
平坦化工序，对半导体锭的端面进行平坦化；
剥离层形成工序，从已平坦化的端面将对于半导体锭具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位于相当于要生成的晶片的厚度的深度而对半导体锭照射激光光线，形成剥离层；
制造履历形成工序，将具有不会给接下来要生成的晶片造成损伤的特性的激光光线的聚光点定位于要生成的晶片的不形成器件的区域的上表面而对半导体锭照射激光光线，通过烧蚀加工形成制造履历；以及
晶片生成工序，以剥离层为起点将所要生成的晶片从半导体锭剥离而生成晶片。
2.根据权利要求1所述的晶片的生成方法，其中，
在该制造履历形成工序中所形成的制造履历包含半导体锭的批号、所生成的晶片的顺序、制造年月日、制造工厂以及有助于生成的机型中的任意信息。
3.根据权利要求1所述的晶片的生成方法，其中，
半导体锭是单晶SiC锭，其具有第一端面、与该第一端面相反的一侧的第二端面、从该第一端面至该第二端面的c轴以及与该c轴垂直的c面，该c轴相对于该第一端面的垂线倾斜，通过该c面和该第一端面形成偏离角，
在该剥离层形成工序中，
将对于该单晶SiC锭具有透过性的波长的脉冲激光光线的聚光点定位于距离该第一端面相当于要生成的晶片的厚度的深度，并且使该单晶SiC锭与该聚光点在与形成有该偏离角的方向垂直的方向上相对地移动而形成直线状的改质层和从该改质层沿着该c面延伸的裂纹，并且使单晶SiC锭与该聚光点在形成有该偏离角的方向上相对地移动而按照规定的量进行转位进给，从而形成剥离层，其中，所述直线状的改质层按照如下的方式形成：使SiC分离成Si和C，接着照射的脉冲激光光线被之前形成的C吸收而使SiC连锁性地分离成Si和C，从而形成该直线状的改质层。
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