CN115274424A - 半导体晶片切割工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体晶片切割工艺，涉及晶片切割技术领域，切割工艺包括如下步骤：S1.对激光切割器的切割深度进行预调试；S2.以晶片具有蚀刻沟槽的一面为正面，将晶片正面或反面朝上放置于切割台上，对晶片的切割位置进行调整后将晶片定位；S3.使用激光器切割晶片该面；S4.翻转晶片，调整晶片的切割位置，并将晶片定位；S5.使用激光器切割晶片翻转面；S6.使用显微镜观测检验晶片的切割总深度为预留沟槽处厚度的3/1～3/2，即达到切割标准。本发明的工艺使晶片切割深度达到标准，并确保了切割均匀度，提高了裂片效果以及晶粒成品率。

Description

半导体晶片切割工艺
技术领域
本发明涉及晶片切割技术领域，具体涉及一种半导体晶片切割工艺。
背景技术
在采用裂片工艺通过施加外力的方式将GPP晶片分离成单颗晶粒之前，通常会先对GPP晶片进行切割处理。在GPP晶片的预留沟槽处切割一定的深度，裂片时外力集中于此切割处，从而将晶粒完整分离。预留沟槽半切穿工艺对GPP晶片的切割均匀度有严格要求，单片晶片边缘与中间沟槽的均匀度一般要求在±10um。
常规的切割方法如刀轮划片机切割，对普通厚度GPP晶片及外延、高压等GPP厚片产品的适用度高。但是，该种切割方式的刀片维护更换成本较高，且由于其是接触式切割，存在切割均匀度不佳的问题，易导致晶粒的裂片效果差、成品率降低，还可能会影响晶粒的使用性能。
随着激光切割技术不断完善，越来越多的晶片加工采用激光切割方式。但是，考虑激光器选用成本因素，通常不会选择功率过高的激光器，这会导致外延、高压等GPP厚片产品出现切割深度不足的问题，从而导致后续裂片时的成品率降低。并且，预留沟槽表面的钝化玻璃保护层也会影响激光切割深度与切割均匀度。
因此，需要一种半导体晶片切割工艺，既可确保晶片的切割均匀度，又可使晶片达到标准切割深度。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了半导体晶片双面切割工艺，解决了现有GPP晶片切割均匀度不佳、切割深度不足的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种半导体晶片切割工艺，包括如下步骤：
S1.对激光切割器的切割深度进行预调试；
S2.以晶片具有蚀刻沟槽的一面为正面，将晶片正面或反面朝上放置于切割台上，对晶片的切割位置进行调整后将晶片定位；
S3.使用激光器从晶片的边缘端开始进行S形连续切割，直至切割至与晶片该边缘端对称的另一边缘端为止，旋转工作台以调整晶片的位置，再次从晶片的边缘端开始重复进行上述连续切割，直至该面切割完毕；
S4.翻转晶片，调整晶片的切割位置使该面的切割线与已切割完成的一面的切割线对准，并将晶片定位；
S5.使用激光器从晶片的边缘端开始进行S形连续切割，重复S3 步骤，直至该面切割完毕；
S6.使用显微镜观测检验晶片的切割总深度(正切割深度与反切割深度之和)为预留沟槽处厚度的3/1～3/2，即达到切割标准。
优选的，所述S1中预调试的具体方法为：选取晶片作为试样，将其放置在切割台上，使用激光器的不同功率对试样晶片进行切割，显微镜观察记录激光器在不同功率下的切割深度，并选择满足切割深度标准的激光器功率。
优选的，切割台的上方与下方分别设置有辅助调整晶片位置的摄像头。
优选的，所述S2中将晶片正面朝上放置于切割台上，使用位于切割台上方的摄像头辅助调整晶片的位置后为其定位，从晶片的预留沟槽槽底处进行切割，切割完毕后，如所述S3中，翻转晶片，使其反面朝上，使用位于切割台下方的摄像头辅助调整晶片的位置后再进行切割。
优选的，所述S2中将晶片反面朝上放置于切割台上，使用位于切割台下方的摄像头辅助调整晶片的位置，使其待切割线与预留沟槽槽底对准，将晶片定位后进行切割，切割完毕后，如所述S3中，翻转晶片，使其正面朝上，使用位于切割台上方的摄像头辅助调整晶片的位置，从晶片的预留沟槽槽底处再进行切割。
优选的，所述S2与所述S3中的晶片定位方式均为真空吸附定位。
优选的，所述晶片正面朝上时的真空吸附度＞40kPa。
优选的，所述晶片反面朝上时的真空吸附度＞60kPa。
优选的，所述晶片中的单颗晶粒为方形，切割台每次旋转角度为 90°，每面连续切割次数为2次。
优选的，所述晶片中的单颗晶粒为六边形，切割台每次旋转角度为60°，每面连续切割次数为3次。
(三)有益效果
本发明提供了半导体晶片切割工艺。与现有技术相比，具备以下有益效果：
1、本发明采用双面切割工艺，对晶片的正面与反面分别进行激光切割，一方面可使总切割深度达到切割标准要求，另一方面，在裂片时，晶片的正反面受力均匀，具体原理为：晶片的正面从预留沟槽槽底处进行切割，反面对准预留沟槽槽底处的切割线进行切割，以确保正反面切割线对齐，这样在裂片时，晶片的正反面受力相当，从而提高裂片效果以及成品率。
2、每一次切割均采用连续切割方式，从晶片边缘处连续切割至另一端的边缘处，以确保切割均匀度。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例通过提供一种半导体晶片切割工艺，解决了现有 GPP晶片切割均匀度不佳、切割深度不足的问题，实现了提升晶粒产品生产良率以及外延、高压等GPP厚片产品达到切割深度标准的效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例1
一种半导体晶片切割工艺，包括如下步骤：
S1.对激光切割器的切割深度进行预调试，选取晶片作为试样，将其放置在切割台上，使用激光器的不同功率对试样晶片进行切割，显微镜观察记录激光器在不同功率下的切割深度，并选择满足切割深度标准的激光器功率；
S2.选取晶粒为方形的晶片，以晶片具有蚀刻沟槽的一面为正面，将晶片正面朝上放置于切割台上，切割台上方设置有一摄像头，该摄像头用于辅助调整晶片的位置，将晶片一边缘端的预留沟槽的槽底处与激光器对齐，并采用真空吸附方式为晶片定位，由于晶片反面为平滑面，与切割台接触时，真空吸附度＞40kPa即可；
S3.使用激光器从晶片该端开始进行S形连续切割，直至切割至晶片与该端对称的另一边缘端为止，将工作台旋转90°，再次从晶片的边缘端开始重复进行上述S形连续切割，直至切割至晶片与该端对称的另一边缘端为止，切割完毕；
S4.翻转晶片，使其反面朝上，使用设置于切割台下方的摄像头对晶片的位置进行调整，使其待切割线与正面切割线对准，并使用真空吸附将晶片定位，由于晶片正面带有图形，其与切割台接触时，真空吸附度需＞60kPa；
S5.使用激光器从晶片反面的边缘端开始进行S形连续切割，直至切割至晶片与该端对称的另一边缘端为止，将工作台旋转90°，再次从晶片的边缘端开始重复进行上述S形连续切割，直至切割至晶片与该端对称的另一边缘端为止，切割完毕；
S6.使用显微镜观测检验晶片的切割总深度(正切割深度与反切割深度之和)为预留沟槽处厚度的3/1～3/2，即达到切割标准。
实施例2
一种半导体晶片切割工艺，包括如下步骤：
S1.对激光切割器的切割深度进行预调试，选取晶片作为试样，将其放置在切割台上，使用激光器的不同功率对试样晶片进行切割，显微镜观察记录激光器在不同功率下的切割深度，并选择满足切割深度标准的激光器功率；
S2.选取晶粒为六边形的晶片，以晶片具有蚀刻沟槽的一面为正面，将晶片反面朝上放置于切割台上，切割台下方设置有一摄像头，该摄像头对准晶片正面，用于辅助调整晶片的位置，使晶片反面待切割线与预留沟槽槽底对准，并采用真空吸附方式为晶片定位，由于晶片正面带有图形，其与切割台接触时，真空吸附度需＞60kPa；
S3.使用激光器从晶片的一边缘端开始进行S形连续切割，直至切割至晶片与该边缘端对称的另一边缘端为止，将工作台旋转60°，再次从晶片的边缘端开始重复进行上述S形连续切割，直至切割至晶片与该端对称的另一边缘端为止，再将工作台旋转60°，再次从晶片的边缘端开始重复进行上述S形连续切割，直至切割至晶片与该端对称的另一边缘端为止，切割完毕；
S4.翻转晶片，使其正面朝上，使用设置于切割台上方的摄像头对准晶片正面，对晶片的位置进行调整，使其预留沟槽槽底处与激光器对准，并使用真空吸附将晶片定位，由于晶片反面为平滑面，与切割台接触时，真空吸附度＞40kPa即可；
S5.使用激光器从晶片的一边缘端沿预留沟槽开始进行S形连续切割，直至切割至晶片与该端对称的另一边缘端为止，将工作台旋转60°，再次从晶片的边缘端开始重复进行上述S形连续切割，直至切割至晶片与该端对称的另一边缘端为止，再将工作台沿与上述相同的旋转方向旋转60°，再次从晶片的边缘端开始重复进行上述S形连续切割，直至切割至晶片与该端对称的另一边缘端为止，切割完毕；
S6.使用显微镜观测检验晶片的切割总深度(正切割深度与反切割深度之和)为预留沟槽处厚度的3/1～3/2，即达到切割标准。
综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：
1、本发明采用双面切割工艺，对晶片的正面与反面分别进行激光切割，一方面可使总切割深度达到切割标准要求，另一方面，在裂片时，晶片的正反面受力均匀，具体原理为：晶片的正面从预留沟槽槽底处进行切割，反面对准预留沟槽槽底处的切割线进行切割，以确保正反面切割线对齐，这样在裂片时，晶片的正反面受力相当，从而提高裂片效果以及成品率。
2、每一次切割均采用连续切割方式，从晶片边缘处连续切割至另一端的边缘处，以确保切割均匀度。
3、首次对晶片进行切割时，晶片的正面或反面朝上均可，只要通过摄像头控制两面切割线对齐，即可达到裂片时使两面受力均匀的目的，从而提高裂片效果。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种半导体晶片切割工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1.对激光切割器的切割深度进行预调试；
S2.以晶片具有蚀刻沟槽的一面为正面，将晶片正面或反面朝上放置于切割台上，对晶片的切割位置进行调整后将晶片定位；
S3.使用激光器从晶片的边缘端开始进行S形连续切割，直至切割至与晶片该边缘端对称的另一边缘端为止，旋转工作台以调整晶片的位置，再次从晶片的边缘端开始重复进行上述连续切割，直至该面切割完毕；
S4.翻转晶片，调整晶片的切割位置使该面的切割线与已切割完成的一面的切割线对准，并将晶片定位；
S5.使用激光器从晶片的边缘端开始进行S形连续切割，重复S3步骤，直至该面切割完毕；
S6.使用显微镜观测检验晶片的切割总深度(正切割深度与反切割深度之和)为预留沟槽处厚度的3/1～3/2，即达到切割标准。
2.如权利要求1所述的半导体晶片切割工艺，其特征在于，所述S1中预调试的具体方法为：选取晶片作为试样，将其放置在切割台上，使用激光器的不同功率对试样晶片进行切割，显微镜观察记录激光器在不同功率下的切割深度，并选择满足切割深度标准的激光器功率。
3.如权利要求1所述的半导体晶片切割工艺，其特征在于，切割台的上方与下方分别设置有辅助调整晶片位置的摄像头。
4.如权利要求3所述的半导体晶片切割工艺，其特征在于，所述S2中将晶片正面朝上放置于切割台上，使用位于切割台上方的摄像头辅助调整晶片的位置后为其定位，从晶片的预留沟槽槽底处进行切割，切割完毕后，如所述S3中，翻转晶片，使其反面朝上，使用位于切割台下方的摄像头辅助调整晶片的位置后再进行切割。
5.如权利要求3所述的半导体晶片切割工艺，其特征在于，所述S2中将晶片反面朝上放置于切割台上，使用位于切割台下方的摄像头辅助调整晶片的位置，使其待切割线与预留沟槽槽底对准，将晶片定位后进行切割，切割完毕后，如所述S3中，翻转晶片，使其正面朝上，使用位于切割台上方的摄像头辅助调整晶片的位置，从晶片的预留沟槽槽底处再进行切割。
6.如权利要求1所述的半导体晶片切割工艺，其特征在于，所述S2与所述S3中的晶片定位方式均为真空吸附定位。
7.如权利要求6所述的半导体晶片切割工艺，其特征在于，所述晶片正面朝上时的真空吸附度＞40kPa。
8.如权利要求6所述的半导体晶片切割工艺，其特征在于，所述晶片反面朝上时的真空吸附度＞60kPa。
9.如权利要求1所述的半导体晶片切割工艺，其特征在于，所述晶片中的单颗晶粒为方形，切割台每次旋转角度为90°，每面连续切割次数为2次。
10.如权利要求1所述的半导体晶片切割工艺，其特征在于，所述晶片中的单颗晶粒为六边形，切割台每次旋转角度为60°，每面连续切割次数为3次。
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