ES2285634T3

ES2285634T3 - Metodo para dividir un siustrato.

Info

Publication number: ES2285634T3
Application number: ES05077646T
Authority: ES
Inventors: Yoshimaro Fujii; Fumitsugu Fukuyo; Kenshi Fukumitsu; Naoki Uchiyama
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2007-11-16
Anticipated expiration: 2023-03-06
Also published as: US8518800B2; JP2011216912A; EP2194575A3; CN1728342A; JP4995256B2; ES2377521T3; JP2011243998A; JP4932956B2; JP3762409B2; CN101335235A; EP1632997A2; US8889525B2; US20160343618A1; JP2010068009A; JP4908652B2; JP4932955B2; EP1635390A2; US20130012000A1; US10622255B2; EP1635390B1

Abstract

Un método para dividir un sustrato que comprende las etapas de: irradiar un sustrato (1) hecho de un material semiconductor con una luz láser (L) mientras se posiciona un punto de convergencia de luz (P) en el interior del sustrato (1), de modo que forma una región procesada por fusión (7) dentro del sustrato (1), y causa que la región procesada por fusión (7) forme una región de punto de arranque para el corte (8) a lo largo de cada una de las líneas (5) a lo largo de las cuales se cortará el sustrato, en el interior del sustrato (1) a una distancia predeterminada de la cara incidente de la luz láser (3) del sustrato (1); adelgazar el sustrato (1) después de la etapa de formar la región del punto de arranque para el corte (8) de modo que el sustrato (1) alcanza un grosor predeterminado; y separar una pluralidad de chips (25) entre sí, en los que se divide el sustrato a lo largo de cada una de las líneas a lo largo de las cuales se cortará el sustrato (1).

Description

Método para dividir un sustrato.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un método para dividir un sustrato usado para dividir un sustrato tal como un sustrato semiconductor en una etapa de fabricación de un dispositivo semiconductor o similar.

Antecedentes técnicos

Como los dispositivos semiconductores se han hecho más pequeños en los últimos años, hay casos en los que se adelgaza un sustrato semiconductor a un espesor de varias decenas de micrómetros en una etapa de fabricación de un dispositivo semiconductor. Cuando un sustrato semiconductor adelgazado de este modo se corta y se divide con una cuchilla, se produce más astillado y agrietamiento que en el caso en el que el sustrato del semiconductor es más grueso, causando por consiguiente el problema de que el rendimiento de chips semiconductores obtenidos por división del sustrato semiconductor disminuye.

Conocidos como métodos para dividir un sustrato semiconductor que pueden resolver tal problema son los descritos en las Solicitudes de Patente Japonesas 64-38209 y 62-4341.

En los métodos descritos en estas publicaciones, un sustrato semiconductor que tiene una cara frontal formada con un dispositivo funcional se inscribe con un surco por una cuchilla sobre el lado de la cara frontal, a continuación se fija una hoja adhesiva a la cara frontal, de modo que retiene el sustrato semiconductor y la cara posterior del sustrato semiconductor se esmerila hasta que se expone el surco formado anteriormente, adelgazando por lo tanto el sustrato semiconductor y dividiendo el sustrato semiconductor.

El documento US-A-5.543.365 describe un método para dividir un sustrato en el que está grabado un canal en una oblea de silicio para proporcionar el dado descrito. Se enfoca un láser debajo de la superficie del canal de modo que se crea un estanque de material de silicio fundido en el canal. Una porción del estanque se enfría rápidamente para formar una banda de polisilicio, que se raya a continuación para separar el dado.

Descripción de la invención

Si el esmerilado de la cara posterior del sustrato semiconductor se realiza esmerilando la superficie en los métodos descritos en las publicaciones mencionadas anteriormente, no obstante, pueden ocurrir astillados y agrietamientos en las caras laterales del surco formado de antemano en el sustrato semiconductor cuando la cara de la superficie esmerilada alcanza el surco.

A la vista de tal circunstancia, es un objeto de la presente invención proporcionar un método para dividir un sustrato que pueda impedir que se produzcan el astillado y el agrietamiento, y adelgace y divida el sustrato.

Para conseguir el objeto mencionado anteriormente, el método para dividir el sustrato de acuerdo con la presente invención comprende las etapas expuestas en la reivindicación 1.

Como este método para dividir el sustrato irradia el sustrato con una luz láser mientras se posiciona el punto de convergencia de la luz dentro del sustrato en la etapa de formar una región de punto de arranque para el corte, de modo que se genera un fenómeno de absorción de multi-fotones dentro del sustrato, formando por lo tanto una región modificada, esta región modificada puede formar una región de punto de arranque para el corte dentro del sustrato a lo largo de una línea deseable a lo largo de la cual se cortará el sustrato para cortar el sustrato. Cuando se forma la región de punto de arranque para el corte dentro del sustrato, se genera una fractura en el sustrato en dirección del grosor desde la región de punto de arranque para el corte actuando desde luego como punto de arranque de modo natural o con una fuerza relativamente pequeña ejercida sobre el mismo.

En la etapa de adelgazamiento del sustrato, el sustrato se esmerila, por ejemplo, de modo que el sustrato alcanza un espesor predeterminado después de que se forma dentro del sustrato la región de punto de arranque para el corte. En este punto, incluso cuando la superficie esmerilada alcanza la fractura generada desde la región de punto de arranque para el corte que actúa como punto de arranque, las superficies de corte del sustrato cortado por la fractura permanecen en estrecho contacto entre sí, por lo cual puede evitarse que el sustrato se astille o se agriete por el adelgazamiento.

Esto puede impedir que se produzca el astillado y el agrietamiento, y puede adelgazar y dividir el sustrato.

En este punto, el punto de convergencia de la luz se refiere a la posición en la que converge la luz láser. El adelgazamiento abarca afeitado, pulido, grabado químico, y similares. La región de punto de arranque para el corte se refiere a la región que se convertirá en punto de arranque para el corte cuando se corta el sustrato. Por lo tanto, la región del punto de arranque para el corte es la parte a cortar donde se realiza el corte en el sustrato. La región del punto de arranque para el corte puede producirse formando continuamente una región modificada o formando intermitentemente una región modificada.

El sustrato abarca sustratos semiconductores tales como sustratos de silicio, sustratos de GaAs, y sustratos de aislamiento tales como los sustratos de zafiro y los sustratos de AlN. Cuando el sustrato es un sustrato semiconductor, un ejemplo de región modificada es una región procesada por fusión. Alternativamente, el sustrato puede ser un sustrato de aislamiento.

Preferiblemente, se forma una cara frontal del sustrato con un dispositivo funcional y se esmerila la cara posterior del sustrato en la etapa de adelgazamiento del sustrato. Como el sustrato puede adelgazarse después de formar el dispositivo funcional, puede obtenerse un chip adelgazado de modo que, por ejemplo, conforme un tamaño más pequeño del dispositivo semiconductor. En este punto, el dispositivo funcional se refiere a dispositivos que reciben la luz tales como fotodiodos, dispositivos emisores de luz tales como los diodos láser, dispositivos de circuitos formados como circuitos, etc.

Preferiblemente, la etapa de adelgazamiento del sustrato incluye una etapa de someter la cara posterior del sustrato a un grabado químico. Cuando se somete la cara posterior del sustrato a un grabado químico, la cara posterior del sustrato normalmente se hace más suave. También, como las superficies de corte del sustrato cortado por la fractura generada desde la región del punto de arranque para el corte actuando como punto de arranque permanecen entre sí en estrecho contacto, sólo las partes del borde de la cara posterior de las superficies del corte se graban selectivamente, de modo que se biselan. Esto puede mejorar la fuerza de ruptura transversal de los chips obtenidos dividiendo el sustrato, e impedir que se produzca el astillado y el agrietamiento en los chips.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es una vista plana de un objeto a procesar durante el procesamiento láser en el método de procesamiento láser de acuerdo con una realización de la presente invención;

La Fig. 2 es una vista en sección del objeto a procesar tomada a lo largo de la línea II-II de la Fig. 1;

La Fig. 3 es una vista plana del objeto a procesar después del procesamiento láser por el método de procesamiento láser de acuerdo con la realización;

La Fig. 4 es una vista en sección del objeto a procesar tomada a lo largo de la línea IV-IV de la Fig. 3;

La Fig. 5 es una vista en sección del objeto a procesar tomada a lo largo de la línea V-V de la Fig. 3;

La Fig. 6 es una vista plana del objeto a procesar cortado por el método de procesamiento láser de acuerdo con la realización;

La Fig. 7 es un gráfico que muestra la relación entre la intensidad de campo eléctrico y el tamaño del punto de agrietamiento en el método de procesamiento láser de acuerdo con la realización;

La Fig. 8 es una vista en sección del objeto a procesar en una primera etapa del método de procesamiento láser de acuerdo con la realización;

La Fig. 9 es una vista en sección del objeto a procesar en una segunda etapa del método de procesamiento láser de acuerdo con la realización;

La Fig. 10 es una vista en sección del objeto a procesar en una tercera etapa del método de procesamiento láser de acuerdo con la realización;

La Fig. 11 es una vista en sección del objeto a procesar en una cuarta etapa del método de procesamiento láser de acuerdo con la realización;

La Fig. 12 es una vista que muestra un fotograma de una sección de corte en una parte de la oblea de silicio cortada por el método de procesamiento láser de acuerdo con la realización;

La Fig. 13 es un gráfico que muestra la relación entre la longitud de onda láser y el factor de transmisión interna de un sustrato de silicio en el método de procesamiento láser de acuerdo con la realización;

La Fig. 14 es un diagrama esquemático del aparato de procesamiento láser de acuerdo con el Ejemplo 1;

La Fig. 15 es un diagrama de flujo para explicar el método de procesamiento láser de acuerdo con el Ejemplo 1;

La Fig. 16 es una vista que muestra el sustrato semiconductor después de la etapa de formar una región del punto de arranque para el corte de acuerdo con el Ejemplo 1;

La Fig. 17 es una vista para explicar la etapa de ataque a la película protectora de acuerdo con el ejemplo 1;

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La Fig. 18 es una vista para explicar la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor de acuerdo con el Ejemplo 1;

La Fig. 19 es una vista para explicar la etapa de ataque de la película de expansión de acuerdo con el Ejemplo 1;

La Fig. 20 es una vista para explicar una etapa de pelado de la película protectora de acuerdo con el Ejemplo 1;

La Fig. 21 es una vista para explicar la etapa de expandir la película de expansión y recogida de los chips de semiconductor de acuerdo con el Ejemplo 1;

La Fig. 22 es una vista que muestra los biselados formados en las partes del borde sobre el lado de la cara posterior de las superficies de corte de los chips de semiconductor después de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor de acuerdo con el Ejemplo 1;

La Fig. 23A es una vista para explicar un caso en el que la región procesada por fusión permanece en una superficie de corte de un chip de semiconductor después de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor de acuerdo con el Ejemplo 1, mientras que una fractura alcanza la cara anterior antes de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor;

La Fig. 23B es una vista para explicar un caso en el que la región procesada por fusión permanece en una superficie de corte de un chip semiconductor después de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor de acuerdo con el Ejemplo 1, mientras que la fractura no alcanza la cara frontal antes de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor;

La Fig. 24A es una vista para explicar un caso en el que la región procesada por fusión no permanece en la superficie de corte del chip semiconductor después de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor de acuerdo con el Ejemplo 1, mientras que la fractura alcanza la cara frontal antes de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor;

La Fig. 24B es una vista para explicar un caso en el que la región procesada por fusión no permanece en la superficie de corte de un chip semiconductor después de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor de acuerdo con el Ejemplo 1, mientras que la fractura no alcanza la cara frontal antes de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor;

La Fig. 25A es una vista para explicar un caso en el que la región procesada por fusión permanece en una parte del borde sobre el lado de la cara posterior de la superficie de corte de un chip semiconductor después de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor de acuerdo con el Ejemplo 1, mientras que la fractura alcanza la cara frontal antes de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor;

La Fig. 25B es una vista para explicar un caso en el que la región procesada por fusión permanece en una parte del borde del lado de la cara posterior de la superficie de corte de un chip semiconductor después de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor de acuerdo con el Ejemplo 1, mientras que la fractura no alcanza la cara frontal antes de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor;

La Fig. 26A es una vista en sección de una parte marginal del sustrato semiconductor antes de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor de acuerdo con el Ejemplo 1;

La Fig. 26B es una vista en sección de la parte marginal del sustrato semiconductor después de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor de acuerdo con el Ejemplo 1;

La Fig. 27 es una vista plana del sustrato de zafiro de acuerdo con el Ejemplo 2;

La Fig. 28 es una vista en sección para explicar la etapa de formar una región de punto de arranque para el corte de acuerdo con el Ejemplo 2;

La Fig. 29 es una vista en sección para explicar la etapa de formar un dispositivo funcional de acuerdo con el Ejemplo 2;

La Fig. 30 es una vista en sección para explicar la etapa fijar una película protectora de acuerdo con el Ejemplo 2;

La Fig. 31 es una vista en sección para explicar la etapa de esmerilar el sustrato de zafiro de acuerdo con el Ejemplo 2;

La Fig. 32 es una vista en sección para explicar la etapa de fijar una película de expansión de acuerdo con el Ejemplo 2;

La Fig. 33 es una vista en sección para explicar la etapa de irradiar la película de protección con rayos UV de acuerdo con el Ejemplo 2;

La Fig. 34 es una vista en sección para explicar la etapa de pelado de la película protectora de acuerdo con el Ejemplo 2; y

La Fig. 35 es una vista en sección para explicar la etapa de expandir la película de expansión y separar los chips de semiconductor de acuerdo con el Ejemplo 2.

Mejores modos de realizar la invención

A continuación, se explicará con detalle una realización preferida de la presente invención con referencia a los dibujos. El método para dividir el sustrato de acuerdo con este método comprende las etapas de irradiar un sustrato con una luz láser mientras se posiciona el punto de convergencia de la luz dentro del sustrato, de modo que forme una región modificada debido a la absorción multi-fotón dentro del sustrato, formando por consiguiente una región de punto de arranque para el corte; y a continuación adelgazar el sustrato de modo que el sustrato alcanza un espesor predeterminado.

En primer lugar, se explicará el método de procesamiento láser realizado en la etapa de formar la región del punto de arranque para el corte, en particular la absorción multi-fotón.

Un material se hace ópticamente transparente si su salto de energía de absorción E_{G} es mayor que la energía del fotón h?. Por lo tanto, la condición bajo la que se produce le absorción en el material es h? > E_{G}. No obstante, incluso cuando el material es ópticamente transparente, el material produce la absorción bajo la condición de que nh? > E_{G} (N = 2, 3, 4, ...) si la intensidad de la luz láser es muy elevada. Este fenómeno es conocido como absorción multi-fotón. En el caso de ondas de pulsos, la intensidad de la luz láser se determina por el pico de densidad de potencia (W/cm^{2}) de la luz láser en el punto de convergencia de la luz del mismo. La absorción multi-fotón ocurre, por ejemplo a una densidad de potencia de pico (W/cm^{2}) de 1x10^{8} (W/cm^{2}) o mayor. La densidad de potencia de pico se determina por (energía por pulso de luz láser en el punto de convergencia de la luz)/(área de la sección transversal del punto del rayo de luz láser x ancho del pulso). En el caso de una onda continua, la intensidad de luz láser se determina por la fuerza del campo eléctrico (W/cm^{2}) de la luz láser en el punto de convergencia de la luz.

Ahora se explicará el principio del procesamiento láser de acuerdo con la realización que utiliza tal absorción multi-fotón con referencia a las Fig. 1 a 6. La Fig. 1 es una vista plana de un sustrato 1 durante el procesamiento láser; la Fig. 2 es una vista en sección del sustrato 1 tomada a lo largo de la línea II-II de la Fig. 1; la Fig. 3 es una vista plana del sustrato 1 después del procesamiento láser; la Fig. 4 es una vista en sección del sustrato 1 tomada a lo largo de la línea IV-IV de la Fig. 3; la Fig. 5 es una vista en sección del sustrato 1 tomada a lo largo de la línea V-V de la Fig. 3; y la Fig. 6 es una vista plana del sustrato cortado 1.

Como se muestra en las Fig. 1 y 2, la cara frontal 3 del sustrato 1 tiene una línea deseable 5 a lo largo de la cual se cortará para el corte del sustrato 1. La línea 5 a lo largo de la cual se cortará el sustrato es una línea virtual que se extiende linealmente (el sustrato 1 puede formarse también con una línea real que actúa como la línea a lo largo de la cual se cortará el sustrato 5). En el procesamiento láser de acuerdo con esta realización, el sustrato 1 se irradia con la luz láser L de modo que el punto de convergencia de la luz P está posicionado dentro del sustrato semiconductor 1 bajo una condición que causa absorción multi-fotón, de modo que forma la región modificada 7. Aquí, el punto de convergencia de la luz es la localización en la que converge la luz láser L.

La luz láser L se mueve relativamente a lo largo de la línea a lo largo de la cual se cortará el sustrato 5 (en la dirección de la flecha A), de modo que mueve el punto de convergencia de la luz P a lo largo de la línea 5 a lo largo de la cual se cortará el sustrato. Esto forma la región modificada 7 a lo largo de la línea 5 a lo largo de la cual se cortará el sustrato sólo dentro del sustrato 1 como se muestra en las Fig. 3 a 5, y la región modificada 7 forma una región de punto de arranque para el corte (parte a cortar) 8. En el método de procesamiento láser de acuerdo con esta realización, la región modificada 7 no se forma bajo calentamiento del sustrato 1, causando que el sustrato 1 absorba la luz láser L. En cambio, la luz láser L se transmite a través del sustrato 1, de modo que genera una absorción multi-fotón dentro del sustrato semiconductor 1, formando por consiguiente la región modificada 7. Como la luz láser L se absorbe a duras penas por la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1, la cara frontal 3 del sustrato semiconductor no se funde por lo tanto.

Si existe un punto de arranque en una posición para el corte cuando se corta el sustrato 1, el sustrato 1 fractura desde este punto de arranque y puede cortarse de este modo con una fuerza relativamente pequeña como se muestra en la Fig. 6. Esto hace posible cortar el sustrato 1 sin generar fracturas innecesarias en la cara frontal 3 del sustrato 1.

Parece haber los siguientes dos modos de cortar el sustrato desde la región del punto de arranque para el corte actuando como un punto de arranque. El primer caso es cuando, después de formar la región del punto de arranque para el corte, se aplica una fuerza artificial al sustrato, de modo que el sustrato fractura desde la región del punto de arranque para el corte actuando como un punto de arranque, cortándose por consiguiente el sustrato. Este es el corte en el caso en que el sustrato tiene un gran grosor, por ejemplo. La aplicación de una fuerza artificial abarca la aplicación de fatiga de doblado y fatiga de cizalladura a lo largo de la región del punto de arranque para el corte del sustrato, y la aplicación de una diferencia de temperatura sobre el sustrato para generar fatiga térmica, por ejemplo. El otro caso es cuando se forma la región del punto de arranque para el corte, de modo que el sustrato se fractura de modo natural en una dirección de la sección transversal del sustrato (dirección del espesor) desde la región del punto de arranque para el corte actuando como punto de arranque, por consiguiente el sustrato se corta. Esto se posibilita formando, por ejemplo, la región del punto de arranque cortando por una simple fila de regiones modificadas cuando el sustrato tiene un pequeño grosor, y por una pluralidad de filas de regiones modificadas alineadas en la dirección del grosor cuando el sustrato tiene un gran grosor. Incluso en el caso de un fracturado natural, las fracturas no se extienden a la cara frontal en una localización no formada con la región del punto de arranque para el corte en la parte a cortar, por consiguiente sólo puede fracturarse la parte correspondiente a la localización formada con la región del punto de arranque para el corte. De este modo, puede regularse bien el fracturado. Tal método para fracturado con control favorable es bastante eficaz, ya que los sustratos semiconductores tales como las obleas de silicio se han adaptado recientemente para que hacerse más delgadas.

La región modificada formada por la absorción multi-fotón en esta realización incluye los siguientes casos del (1) al (3):

(1) Caso en el que la región modificada es una región de fractura que incluye una o una pluralidad de fracturas (no parte de la invención reivindicada).

Un sustrato (por ejemplo, material de vidrio o piezoeléctrico hecho de LiTaO_{3}) se radia con luz láser mientras que el punto de convergencia de la luz se posiciona dentro del mismo bajo una condición de intensidad del campo eléctrico de al menos 1x10^{8} (W/cm^{2}) en el punto de convergencia de la luz y un ancho de pulso de 1 \mus o menos. Este ancho de pulso es una condición bajo la cual puede formarse una región de fractura sólo dentro del sustrato mientras se genera la absorción multi-fotón sin causar daños innecesarios al sustrato. Esto genera un fenómeno de daño óptico debido a la absorción multi-fotón dentro del sustrato. Este daño óptico induce una distorsión térmica dentro del sustrato, formando por consiguiente una región de fractura dentro del mismo. El límite superior de la intensidad de campo eléctrico es de 1x10^{12} (W/cm^{2}), por ejemplo. El ancho de pulso es preferiblemente de 1ns a 200 ns, por ejemplo. La formación de una región de fractura debida a la absorción multi-fotón se describe, por ejemplo, en "Internal Marking of Glass Substrate by Solid-state Laser Harmonics", Procedimientos de la 45ª Conferencia del Procesamiento de Materiales con Láser (diciembre de 1998), páginas 23-28.

Los inventores determinaron la relación entre la intensidad de campo eléctrico y la magnitud de la fractura por un experimento. Las condiciones para el experimento son las siguientes:

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(A) Sustrato: Cristal Pirex (marca registrada) (con un espesor de 700 \mum)

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(B) Láser

\quad: Luz fuente: láser semiconductor drenando láser Nd: YAG.

\quad: Longitud de onda: 1064 nm

\quad: Área de la sección transversal del punto de la luz láser: 3,14 x 10^{-8} cm^{2}

\quad: Modo de oscilación: pulso de conmutación Q

\quad: Frecuencia de repetición: 100 kHz

\quad: Ancho de pulso: 30 ns

\quad: Salida: salida < 1 mJ/pulso

\quad: Calidad de la luz láser: TEM_{00}

\quad: Característica de polarización: polarización lineal

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(C) Lente de convergencia de la luz

\quad: Transmitancia con respecto a la longitud de onda de la luz láser: 60%.

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(D) Velocidad de movimiento de la mesa de montaje que soporta el sustrato: 100 mm/segundo

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En este punto, que la calidad de la luz láser sea TEM_{00} indica que la convergencia de la luz es tal alta que la luz puede converger en alrededor de la longitud de onda de la luz láser.

La Fig. 7 es un gráfico que muestra los resultados del experimento mencionado anteriormente. El eje de abscisas indica la densidad de potencia de pico. Como la luz láser es una luz láser de pulso, su intensidad de campo eléctrico se representa por la densidad de potencia de pico. El eje de ordenadas representa el tamaño de la parte de fractura (punto de fractura) formada dentro del sustrato procesado por un pulso de luz láser. Se juntan puntos de fractura, de modo que forman una región de fractura. El tamaño del punto de fractura se refiere a la parte de las dimensiones del punto de fractura que obtiene la máxima longitud. Los datos indicados por círculos negros en el gráfico se refieren al caso en el que la lente de convergencia de la luz (C) tiene una magnificación de x100 y una apertura numérica (NA) de 0,80. Por el contrario, los datos indicados por círculos blancos en el gráfico se refieren al caso en el que la lente de convergencia de la luz (C) tiene una magnificación de x50 y una apertura numérica (NA) de 0,55. Se ve que los puntos de fractura empiezan a ocurrir dentro del sustrato cuando la densidad de potencia de pico alcanza alrededor de 10^{11} (W/cm^{2}), y se hace mayor cuando aumenta la densidad de potencia de pico.

Ahora se explicará un mecanismo por el cual se corta el sustrato bajo la formación de una región de fractura en el procesamiento láser de acuerdo con esta realización con referencia a las Fig. 8 a 11. Como se muestra en la Fig. 8, el sustrato 1 se irradia con luz láser L mientras se posiciona el punto de convergencia de la luz P dentro del sustrato 1 bajo la condición en la que se produce la absorción multi-fotón, de modo que se forma la región de fractura 9 dentro del mismo a lo largo de una línea a lo largo de la cual se cortará el sustrato. La región de fractura 9 es una región que incluye uno o una pluralidad de puntos de fractura. La región de fractura 9 forma una región de punto de arranque para el corte. Como se muestra en la Fig. 9, la fractura crece además mientras se usa la región de fractura 9 como un punto de arranque (es decir, usando la región del punto de arranque para el corte como un punto de arranque). Como se muestra en la Fig. 10, la fractura alcanza la cara frontal 3 y la cara posterior 21 del sustrato 1. Como se muestra en la Fig. 11, el sustrato 1 rompe, de modo que se corta. La fractura que alcanza la cara frontal y la cara posterior del sustrato puede crecer de forma natural o crecer aplicando una fuerza al sustrato.

(2) Caso en el que la región modificada es una región procesada por fusión.

Se irradia con luz láser un sustrato (por ejemplo un material semiconductor tal como el silicio) mientras que el punto de convergencia de la luz se posiciona en el interior del mismo bajo la condición de una intensidad de campo eléctrico de la menos 1 x 10^{8} (W/cm^{2}) en el punto de convergencia de la luz y un ancho de pulso de 1\mus o menos. Como consecuencia, el interior del sustrato se calienta localmente por la absorción multi-fotón. Este calentamiento forma una región procesada por fusión dentro del sustrato. La región procesada por fusión se refiere a una región una vez fundida y re-solidificada a continuación, una región sólo en estado fundido, o una región en el proceso de re-solidificación desde su estado fundido, y puede también definirse como una región de cambio de fase o una región que ha cambiado su estructura cristalina. La región procesada por fusión puede considerarse como una región en la que ha cambiado una cierta estructura en otra estructura de mono-cristal, amorfa, y estructuras de poli-cristal. Concretamente, se refiere a una región en la que una estructura mono-cristal ha cambiado en una estructura amorfa, una región en la que una estructura mono-cristal ha cambiado en una estructura poli-cristal, y una región en la que una estructura mono-cristal ha cambiado en una estructura que incluye una estructura amorfa y una estructura poli-cristal, por ejemplo. Cuando el sustrato es una estructura de silicio mono-cristal, la región procesada por fusión es una estructura de silicio amorfo, por ejemplo. El límite superior de la intensidad de campo eléctrico es 1x10^{12} (W/cm^{2}), por ejemplo. El ancho de pulso es preferiblemente de 1ns a 200 ns, por ejemplo.

Los inventores han verificado, por un experimento, que se forma una región procesada por fusión dentro de la oblea de silicio. Las condiciones para el experimento son las siguientes;

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(A) Sustrato: oblea de silicio (que tiene un espesor de 350 \mum y un diámetro del exterior de 10,16 cm)

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(B) Láser

\quad: Fuente de luz: láser semiconductor drenando láser Nd: YAG.

\quad: Longitud de onda: 1064 nm

\quad: Área de la sección transversal del punto de luz láser: 3,14 x 10^{-8} cm^{2}

\quad: Modo de oscilación: pulso de conmutación Q

\quad: Frecuencia de repetición: 100 kHz

\quad: Ancho de pulso: 30 ns

\quad: Salida: salida 20 \muJ/pulso

\quad: Calidad de la luz láser: TEM_{00}

\quad: Característica de polarización: polarización lineal

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(C) Lente de convergencia de la luz

\quad: Magnificación: x50

\quad: N. A. : 0,55

\quad: Transmitancia con respecto a la longitud de onda de la luz láser: 60%

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(D) Velocidad de movimiento de la mesa de montaje que monta el sustrato: 100 mm/seg.

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La Fig. 12 es una vista que muestra una fotografía de una sección de corte en una parte de la oblea de silicio cortada por procesamiento láser bajo las condiciones mencionadas anteriormente. Se forma una región procesada por fusión 13 dentro de la oblea de silicio 11. El tamaño de la región procesada por fusión 13 formada bajo las condiciones mencionadas anteriormente es de alrededor de 100 \mum en la dirección del espesor.

A continuación se explicará el hecho de que se forme la región procesada por fusión 13 por absorción multi-fotón. La Fig. 13 es un gráfico que muestra la relación entre la longitud de onda de la luz láser y la transmitancia dentro del sustrato de silicio. En este punto, se eliminan las componentes reflejadas respectivas sobre el lado de la cara frontal y el lado de la cara posterior del sustrato de silicio, por consiguiente sólo se representa la transmitancia en su interior. Las relaciones mencionadas anteriormente se muestran en los casos en los que el espesor t del sustrato de silicio es de 50 \mum, 100 \mum, 200 \mum, 500 \mum, y 1000 \mum, respectivamente.

Por ejemplo, se ve que la luz láser se transmite a través del sustrato de silicio por al menos el 80% a 1064 nm, donde se localiza la longitud de onda del láser Nd:YAG, cuando el sustrato de silicio tiene un espesor de 500 \mum o menos. Como la oblea de silicio 11 mostrada en la Fig. 12 tiene un espesor de 350 \mum, la región procesada por fusión 13 debido a la absorción multi-fotón se forma cerca del centro de la oblea de silicio, es decir en una parte separada de la cara frontal por 175 \mum. La transmitancia en este caso es del 90% o mayor con referencia a la oblea de silicio que tiene un espesor de 200 \mum, por consiguiente la luz láser se absorbe dentro de la oblea de silicio 11 sólo ligeramente y sustancialmente se transmite a través de la misma. Esto significa que la región procesada por fusión 13 no se forma por la absorción de luz láser dentro de la oblea de silicio 11 (es decir, no se forma bajo el calentamiento usual con luz láser), sino por absorción multi-fotón. La formación de una región procesada por fusión por absorción multi-fotón se describe, por ejemplo, en "Processing Characteristic Evaluation of Silicon by Picosecond Pulse Laser", Preimpresión de la Reunión Nacional de la Sociedad de Soldadura de Japón, Nº 66 (abril del 2000), páginas 72-73.

En este punto se genera una fractura en la dirección de la sección transversal mientras se usa una región procesada por fusión como punto de arranque, por lo tanto la oblea de silicio se corta cuando la fractura alcanza la cara frontal y la cara posterior de la oblea de silicio. La fractura que alcanza la cara frontal y la cara posterior de la oblea de silicio puede crecer naturalmente o crecer con una fuerza aplicada a la oblea de silicio. La fractura crece naturalmente desde la región del punto de arranque para el corte a la cara frontal y la cara posterior de la oblea de silicio en cualquiera de los casos en los que la fractura crece desde la región procesada por fusión en un estado de fusión y en el que la fractura crece desde la región procesada por fusión en el proceso de re-solidificación desde el estado de fusión. En cualquiera de estos casos, la región procesada por fusión se forma sólo dentro de la oblea de silicio. En la sección de corte después del corte, la región procesada por fusión se forma sólo dentro del mismo como se muestra en la Fig. 12. Cuando se forma una región procesada por fusión dentro del sustrato, será difícil que ocurran fracturas innecesarias que se desvían de la línea a lo largo cual se cortará el sustrato en el momento de la fractura, lo que hace más fácil controlar la fractura.

(3) Caso en el que la región modificada es una región de cambio del índice de refracción (no parte de la invención reivindicada).

Un sustrato (por ejemplo, cristal) se irradia con luz láser mientras que el punto de convergencia de la luz se posiciona dentro del mismo bajo una condición de una intensidad de campo eléctrico de al menos 1 x 10^{8} (W/cm^{2}) en el punto de convergencia de la luz y un ancho de pulso de 1 ns o menos. Cuando se genera la absorción multi-fotón dentro del sustrato con un ancho de pulso muy corto, la energía causada por la absorción multi-fotón no se transforma en energía térmica, de modo que se induce un cambio de estructura permanente tal como el cambio de valencia iónica, cristalización, u orientación de polarización dentro del sustrato, formándose por consiguiente una región de cambio del índice de refracción. El límite superior de la intensidad de campo eléctrico es de 1x10^{12} (W/cm^{2}), por ejemplo. El ancho de pulso es preferiblemente 1 ns o menos, más preferiblemente 1 ps o menos, por ejemplo. La formación de una región de cambio del índice refractivo por absorción multi-fotón se describe, por ejemplo en el documento "Formation of Photoinduced Structure Within Glass by Femtosecond Laser Irradiation", de los Procedimientos de la 42ª Conferencia del Procesamiento de Materiales por Láser (noviembre de 1997), páginas 105-111.

Los casos (1) a (3) precedentes se explican como regiones modificadas formadas por absorción multi-fotón en lo precedente. Cuando se forma una región de punto de arranque para el corte como se sigue a la vista de la estructura del cristal del sustrato, la propiedad de resquebradura del mismo, y similares, el sustrato puede cortarse con una pequeña fuerza y una precisión mayor cuando se usa la región de punto de arranque para el corte como punto de arranque.

Concretamente, en el caso de un sustrato hecho de un semiconductor monocristal que tiene una estructura de diamante tal como el silicio, la región del punto de arranque para el corte se forma preferiblemente en la dirección a lo largo del plano (111) (primer plano de resquebradura) o el plano (110) (segundo plano de resquebradura). En el caso de un sustrato hecho de un semiconductor compuesto de la familia III-IV que tiene zinc o una estructura tipo como GaAs, la región del punto de arranque para el corte se forma preferiblemente en una dirección a lo largo del plano (110). En el caso de un sustrato que tiene una estructura de cristal hexagonal tal como el zafiro (Al_{2}O_{3}), se forma una región del punto de arranque para el corte preferiblemente en una dirección a lo largo del plano (1120) (plano A) o el plano (1100) (plano M) mientras se usa el plano (0001) (plano C) como plano principal.

Cuando el sustrato está formado con una orientación plana a lo largo de la dirección a formar con la región del punto de arranque para el corte (por ejemplo, en la dirección a lo largo del plano (111) en el sustrato de silicio monocristal) o una dirección ortogonal a la dirección a formar con la región del punto de arranque para el corte, la región del punto de arranque para el corte que se extiende a lo largo de la dirección a formar con la región del punto de arranque para el corte puede formarse en el sustrato de forma fácil y precisa con referencia a la orientación plana.

A continuación, la presente invención se explicará más específicamente con referencia a los Ejemplos.

Ejemplo 1

Ahora se explicará el Ejemplo 1 del método para división del sustrato de acuerdo con la presente invención. El Ejemplo 1 se dirige al caso en el que el sustrato 1 es una oblea de silicio (que tiene un espesor de 350 \mum y un diámetro exterior de 10,16 cm) (el "sustrato 1" se denominará en lo sucesivo como "sustrato semiconductor 1" en el Ejemplo 1), mientras que la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1 se forma con una pluralidad de dispositivos funcionales en un proceso de fabricación de dispositivos.

En primer lugar, antes de explicar la etapa de formación de una región del punto de arranque para el corte dentro del sustrato semiconductor 1, se explicará el aparato de procesamiento láser empleado en la etapa de formación de la región del punto de arranque para el corte con referencia a la Fig. 14. La Fig. 14 es un diagrama esquemático del aparato de procesamiento láser 100.

El aparato de procesamiento láser 100 comprende una fuente de luz láser 101 para generar una luz láser L; un controlador de la fuente de luz láser 102 para controlar la fuente de luz láser 101 de modo que regula la salida, el ancho de pulso, etc. de la luz láser L y similares; un espejo dicroico 103, dispuesto de modo que cambia la orientación del eje óptico de la luz láser L en 90º, que tiene la función de reflejar la luz láser L; una lente de convergencia de la luz 105 para converger la luz láser L reflejada por el espejo dicroico 103; una mesa de montaje 107 para montaje del sustrato semiconductor 1 irradiado con la luz láser L convergida por la lente de convergencia de luz 105; una plataforma del eje X 109 para el movimiento de la mesa de montaje 107 en la dirección del eje X; una plataforma del eje Y 111 para el movimiento de la mesa de montaje 107 en la dirección del eje Y ortogonal con la dirección del eje X; una plataforma del eje Z 113 para el movimiento de la mesa de montaje 107 en la dirección del eje Z ortogonal con las direcciones de los ejes X e Y; un controlador de plataformas 115 para controlar el movimiento de estas tres plataformas 109, 111 y 113.

La dirección del eje Z es una dirección ortogonal a la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1, y se convierte de este modo en la dirección de profundidad focal de la luz láser L incidente sobre el sustrato semiconductor 1. Por consiguiente, moviendo la plataforma 113 del eje Z en la dirección del eje Z se puede posicionar el punto de convergencia P de la luz láser L dentro del sustrato semiconductor 1. Este movimiento del punto de convergencia de la luz P en la dirección de los ejes X(Y) se efectúa moviendo el sustrato semiconductor 1 en la dirección de los ejes X(Y) por la plataforma de los ejes X(Y) 109 (111).

La fuente de luz láser 101 es un láser Nd:YAG que genera pulsos de luz láser. Otras clases de láser conocidos utilizables como fuente de luz láser 101 incluyen el láser Nd:YVO_{4}, el láser Nd:YLF y el láser de zafiro titanio. Para formar una región procesada por fusión, se emplean preferiblemente el láser Nd:YAG, el láser Nd:YVO_{4}, y el láser Nd:YLF. Aunque se usa una luz láser pulsada para procesar el sustrato semiconductor 1 en el Ejemplo 1, puede usarse una luz láser de onda continua siempre que pueda producir absorción multi-fotón.

El aparato de procesamiento láser 100 comprende además una fuente de luz de observación 117 para generar un rayo de luz visible para irradiar el sustrato semiconductor 1 montado sobre la mesa de montaje 107, y un divisor del rayo de luz visible 119 dispuesto sobre el mismo eje óptico que el espejo dicroico 103 y la lente de convergencia 105. El espejo dicroico 103 se dispone entre el divisor del rayo de luz 119 y la lente de convergencia de luz 105. El divisor del rayo de luz 119 tiene como función reflejar aproximadamente la mitad del rayo de luz visual y transmitir la mitad restante a través del mismo, y se dispone de modo que cambia la orientación del eje óptico del rayo de luz visual en 90º. Alrededor de la mitad del rayo de luz visible generado por la fuente de luz de observación 117 se refleja por el divisor del rayo de luz 119, y de este modo el rayo de luz visible reflejado se transmite a través del espejo dicroico 103 y la lente de convergencia de la luz 105, de modo que se ilumina la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1 incluyendo la línea a lo largo de la cual se cortará el sustrato 5 y similares.

El aparato de procesamiento láser 100 comprende además un dispositivo de recuperación de imagen 121 y una lente de imagen 123 que está dispuesta sobre el mismo eje óptico que el divisor del rayo de luz 119, el espejo dicroico 103, y la lente de convergencia de la luz 105, Un ejemplo del dispositivo de recuperación de imagen 121 es una cámara CCD. La luz reflejada del rayo de luz visual que tiene iluminada la cara frontal 3 incluyendo la línea a lo largo de la cual se cortará el sustrato 5 y similares se transmite a través de la lente de convergencia de la luz 105, el espejo dicroico 103, y el divisor del rayo de luz 119 y forma una imagen por medio de la lente de imagen 123, mientras que la imagen formada de este modo se captura por el dispositivo de recuperación de imagen 121, de modo que se obtiene los datos de imagen.

El aparato de procesamiento láser 100 comprende además un procesador de datos de imagen 125 para introducir los datos de imagen extraídos del dispositivo de recuperación de imagen 121, un controlador global 127 para controlar el aparato de procesamiento láser 100 por entero, y un monitor 129. De acuerdo con los datos de imagen, el procesador de datos de imagen 125 calcula los datos del punto focal para el posicionamiento del punto focal de la luz visible generada desde la fuente de luz de observación 117 sobre la cara frontal 3. De acuerdo con los datos del punto focal, el controlador de plataforma 115 controla el movimiento de la plataforma 113 del eje Z, de modo que el punto focal de la luz visible esté posicionado sobre la cara frontal 3. Por lo tanto, el procesador de datos de imagen 125 funciona como una unidad de autoenfoque. También, de acuerdo con los datos de imagen, el procesador de imagen 125 calcula los datos de imagen tales como una imagen aumentada de la cara frontal 3. Los datos de la imagen se envían al controlador global 127, sujeto a varias clases de procesamientos en el mismo, y a continuación se envían al monitor 129. Como consecuencia, se muestra en pantalla sobre el monitor 129 una imagen aumentada o similar.

Los datos del controlador de plataforma 115, los datos de imagen del procesador de datos de imagen 125, y similares se introducen en el controlador global 127. De acuerdo con estos datos el controlador global 127 también regula el controlador de la fuente de luz láser 102, la fuente de la luz de observación 117, y el controlador de plataforma 115, controlando por consiguiente el aparato de procesamiento láser 100 por entero. De este modo, el controlador global 127 funciona como una unidad de computadora.

Con referencia a las Fig. 14 y 15, se explicará la etapa de formación de la región del punto de arranque para el corte en el caso de usar el aparato de procesamiento láser 100 mencionado anteriormente. La Fig. 15 es un diagrama de flujo para explicar la etapa de formación de la región del punto de arranque para el corte.

Las características de absorción de luz del sustrato semiconductor 1 se determinan por un espectrómetro o similar que no se representa. De acuerdo con los resultados de la medida, se elige la fuente de luz láser 101 que genera la luz láser L que tiene una longitud de onda para la cual el sustrato semiconductor 1 es transparente o exhibe una baja absorción (S101). Posteriormente, se mide el grosor del sustrato semiconductor 1. De acuerdo con el resultado de la medición del grosor y el índice de refracción del sustrato semiconductor 1 se determina la cantidad de movimiento del sustrato semiconductor 1 en la dirección del eje Z (S103). Esto es la cantidad de movimiento del sustrato semiconductor 1 en la dirección del eje Z con referencia al punto de convergencia de la luz P de la luz láser L posicionado en la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1 para el punto P de convergencia de la luz de la luz láser L a posicionar dentro del sustrato semiconductor 1. Esta cantidad de movimiento se introduce al controlador global 127.

El sustrato semiconductor 1 se monta sobre la mesa de montaje 107 del aparato de procesamiento láser 100. Posteriormente, se genera la luz visible desde la fuente de luz de observación 117, de modo que ilumina el sustrato semiconductor 1 (S105). La cara frontal iluminada 3 del sustrato semiconductor 1 incluyendo la línea 5 a lo largo de la que se cortará el sustrato se captura por el dispositivo de recuperación de imagen 121. La línea 5 a lo largo de la que se cortará el sustrato es una línea virtual deseable para cortar el sustrato semiconductor 1. En este punto, para obtener chips semiconductores dividiendo el sustrato semiconductor 1 en los dispositivos funcionales formados sobre su cara frontal 3, la línea 5 a lo largo de la cual se cortará el sustrato se fija como una rejilla que discurre entre los dispositivos funcionales adyacentes entre sí. Los datos de imagen capturados por el dispositivo de imagen 121 se envían al procesador de los datos de imagen 125. De acuerdo con los datos de imagen, el procesador de los datos de imagen 125 calcula los datos del punto focal de modo que el punto focal de luz visible desde la fuente de la luz de observación 117 se posiciona en la cara frontal 3 (S107).

Los datos del punto focal se envían al controlador de plataforma 115. De acuerdo con los datos del punto focal, el controlador de plataforma 115 mueve la plataforma del eje Z 115 en la dirección del eje Z (S109). Como consecuencia, el punto focal de luz visible de la fuente de luz de observación 117 se posiciona en la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1. De acuerdo con los datos de imagen, el procesador de los datos de imagen 125 calcula los datos de la imagen aumentada de la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1 incluyendo la línea 5 a lo largo de la cual se cortará el sustrato. Los datos de la imagen aumentada se envían al monitor 129 por medio del controlador global 127, por los cuales se muestra sobre el monitor 129 una imagen aumentada de la línea 5 a lo largo de la cual se cortará el sustrato y su vecindad.

Los datos de la cantidad de movimiento determinados en la etapa S103 se han introducido en el controlador global 127 de antemano, y se envían al controlador de plataforma 115. De acuerdo con los datos de la cantidad de movimiento, el controlador de plataforma 115 causa que la plataforma del eje Z 113 mueva el sustrato 1 en la dirección del eje Z a una posición en la que el punto de convergencia de la luz P de la luz láser L se posiciona dentro del sustrato semiconductor 1 (S111).

Posteriormente, se genera la luz láser L desde la fuente de luz láser 101, de modo que irradia la línea 5 a lo largo de la que se cortará el sustrato en la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1. A continuación, la plataforma del eje X 109 y la plataforma del eje Y 111 se mueven a lo largo de la línea 5 que se cortará el sustrato, de modo que forma una región procesada por fusión a lo largo de la línea 5 a lo largo de la cual se cortará el sustrato, formando por consiguiente una región del punto de arranque para el corte dentro del sustrato semiconductor 1 a lo largo de la línea 5 a lo largo de la cual se cortará el sustrato (S113).

Lo precedente completa la etapa de formar una región del punto de arranque para el corte, formando por consiguiente la región del punto de arranque para el corte dentro del sustrato semiconductor 1. Cuando se forma la región del punto de arranque para el corte dentro del sustrato semiconductor 1, se genera una fractura en dirección del espesor del sustrato semiconductor 1 desde la región del punto de arranque para el corte actuando como un punto de arranque de forma natural o con una fuerza relativamente pequeña ejercida sobre el mismo.

En el Ejemplo 1, la región del punto de arranque para el corte se forma en una posición próxima al lado de la cara frontal 3 dentro del sustrato semiconductor 1 en la etapa mencionada anteriormente de formar una región del punto de arranque para el corte, y se genera una fractura en la dirección del grosor del sustrato semiconductor 1 desde la región del punto de arranque para el corte actuando como punto de arranque. La Fig. 16 es una vista que muestra el sustrato semiconductor 1 después de que se ha formado la región de punto de arranque para el corte. Como se muestra en la Fig. 16, las fracturas 15 generadas desde la región del punto de arranque para el corte actuando como punto de arranque se forman como una rejilla a lo largo de las líneas de corte, y alcanzan sólo la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1 pero no la cara posterior del mismo 21. Concretamente, las fracturas 15 generadas en el sustrato semiconductor 1 separan entre sí una pluralidad de dispositivos funcionales 19 formados como una matriz sobre la cara frontal del sustrato semiconductor 1. Las superficies de corte del sustrato semiconductor 1 cortadas por las fracturas 15 están entre sí en estrecho contacto.

En este punto, "la región del punto de arranque para el corte se forma en una posición próxima al lado de la cara frontal 3 dentro del sustrato semiconductor 1" significa que la región modificada tal como la región procesada por fusión constituyendo una región del punto de arranque para el corte se forma de modo que se desplaza desde la posición central en la dirección del espesor del sustrato semiconductor 1 (es decir, la posición en la mitad del espesor) hacia la cara frontal 3. Concretamente, se refiere al caso en el que la posición del centro del ancho de la región modificada en la dirección del grosor del sustrato semiconductor 1 se desplaza hacia la cara frontal 3 desde la posición del centro en la dirección del espesor del sustrato semiconductor 1, y no está limitado al caso en el que la toda región modificada se localiza sobre el lado de la cara frontal 3 desde la posición central en la dirección del espesor del sustrato semiconductor 1.

A continuación se explicará la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor 1 con referencia a las Fig. 17 a 21. Las Fig. 17 a 21 son vistas para explicar las etapas respectivas incluyendo la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor. En el Ejemplo 1, el sustrato semiconductor 1 se adelgaza desde un grosor de 350 \mum a un grosor de 50 \mum.

Como se muestra en la Fig. 17, se fija una película protectora 20 a la cara frontal 3 del sustrato semiconductor después de que se forma la región del punto de arranque para el corte. La película protectora 20 se usa para proteger los dispositivos funcionales 19 formados sobre la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1 y retener el sustrato semiconductor 1. Posteriormente, como se muestra en la Fig. 18, la cara posterior 21 del sustrato semiconductor 1 se somete al esmerilado de la superficie y al grabado químico, por consiguiente el sustrato semiconductor 1 se adelgaza hasta el grosor de 50 \mum. Como consecuencia, es decir, debido al adelgazamiento de la cara posterior 21 del sustrato semiconductor 1, la cara posterior 21 alcanza las fracturas 15 generadas desde la región del punto de arranque para el corte actuando como punto de arranque, por consiguiente el sustrato semiconductor 1 se divide en chips semiconductores 25 que tienen los respectivos dispositivos funcionales 19. Ejemplos de grabado químico incluyen el grabado húmedo (HF.HNO_{3}) y el grabado de plasma (HBr.Cl_{2}).

A continuación, como se muestra en la Fig. 19, la película de expansión 23 se fija de modo que cubre las caras posteriores de los chips semiconductores 25. Posteriormente, como se muestra en la Fig. 20, se pela la película protectora 20 fijada de modo que cubre los dispositivos funcionales de todos los chips semiconductores 25. Posteriormente, como se muestra en la Fig. 21, la película de expansión 23 se expande, de modo que los chips semiconductores 25 se separan entre sí, y una boquilla de succión 27 recoge los chips semiconductores 25.

Como se ha explicado en lo precedente, el método para dividir el sustrato de acuerdo con el Ejemplo 1 puede adelgazar la cara posterior 21 del sustrato semiconductor 1 después de formar los dispositivos funcionales 19 sobre la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1 en el proceso de fabricación de los dispositivos. También, debido a los siguientes efectos exhibidos respectivamente por la etapa de formar una región del punto de arranque para el corte y la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor, puede obtenerse con un rendimiento favorable los chips semiconductores 25 adelgazados de modo que responden a un tamaño más pequeño de los dispositivos semiconductores.

Concretamente, la etapa de formar la región del punto de arranque para el corte puede impedir fracturas innecesarias y que ocurra la fusión desviada de la línea deseable a lo largo de la cual se cortará el sustrato para cortar el sustrato semiconductor 1, y de este modo puede librarse de que ocurran fracturas innecesarias y la fusión en los chips semiconductores 25 obtenidos por división del sustrato semiconductor 1.

\newpage

La etapa de formar una región del punto de arranque para el corte no funde la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1 a lo largo de la línea que se cortará el sustrato, y de este modo puede estrechar la hendidura entre los dispositivos funcionales 19 adyacentes entre sí, haciendo posible por lo tanto incrementar el número de chips semiconductores 25 separados de un sustrato semiconductor 1.

Por el contrario, la etapa de adelgazar el sustrato semiconductor somete la cara posterior 21 de sustrato semiconductor 1 al esmerilado de la superficie de modo que el sustrato semiconductor 1 alcanza un grosor predeterminado después de que se forma la región del punto de arranque para el corte dentro del sustrato semiconductor 1. En este punto, incluso si la cara posterior 21 alcanza las fracturas 15 generadas desde la región del punto de arranque para el corte actuando como un punto de arranque, las superficies de corte del sustrato semiconductor 1 cortadas por las fracturas 15 están en estrecho contacto entre sí, pudiendo evitarse por lo tanto el astillado y el agrietamiento por el esmerilado de la superficie. Por lo tanto, el sustrato semiconductor 1 puede adelgazarse y dividirse al tiempo que se impide que se produzcan el astillado y el agrietamiento

El estrecho contacto entre las superficies de corte en el sustrato semiconductor 1 es también eficaz al impedir que el polvo de esmerilado causado por el esmerilado de la superficie entre en las fracturas 15, y libra de que se contaminen los chips semiconductores 25 obtenidos por división del sustrato semiconductor 1 con el polvo del esmerilado. Similarmente, el estrecho contacto de las superficies de corte en el sustrato semiconductor 1 es eficaz en la reducción del desconchado de los chips semiconductores 25 causado por el esmerilado de la superficie comparado con el caso en el que los chips semiconductores se separan entre sí. Concretamente, puede usarse como película protectora 20, una con una potencia de retención baja.

Como la cara posterior 21 del sustrato semiconductor 1 se somete a grabado químico, las caras posteriores de los chips semiconductores 25 obtenidos por división del sustrato semiconductor 1 pueden hacerse más suaves. Además, como las superficies de corte del sustrato semiconductor 1 causadas por las fracturas 15 generadas desde la región del punto de arranque para el corte actuando como un punto de arranque están en estrecho contacto entre sí, sólo las partes del borde de las superficies de corte sobre el lado de la cara posterior se graban selectivamente como se muestra en la Fig. 22, formándose por lo tanto los biselados 29. Por lo tanto, puede mejorarse la fuerza de ruptura transversal de los chips semiconductores 25 obtenidos por división del sustrato semiconductor 1, y puede evitarse que ocurra el astillado y el agrietamiento de los chips semiconductores 25.

La relación entre los chips semiconductores 25 y la región procesada por fusión 13 después de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor incluye los mostrados en las Fig. 23A a 25B. Los chips semiconductores 25 mostrados en estos dibujos tienen sus efectos respectivos explicados más adelante, y puede usarse por lo tanto de acuerdo con varios propósitos. Las Fig. 23A, 24A, y 25A muestran el caso en el que la fractura 15 alcanza la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1 antes de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor, mientras que las Fig. 23B, 24B y 25B muestran el caso en el que la fractura 15 no alcanza la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1 antes de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor. Incluso en el caso de las Fig. 23B, 24B y 25B, la fractura alcanza la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1 después de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor.

En el chip semiconductor 25 que tiene una región procesada por fusión 13 restante dentro de la superficie de corte como se muestra en las Fig. 23A y 23B, la superficie de corte se protege por la región procesada por fusión 13, por consiguiente la fuerza de ruptura transversal del chip semiconductor 25 mejora.

El chip semiconductor 25 en el que no queda la región procesada por fusión 13 dentro de la superficie de corte como se muestra en las Fig. 24A y 24B es eficaz en el caso en el que la región procesada por fusión 13 no influya favorablemente al dispositivo semiconductor.

En el chip semiconductor 25 en el que la región procesada por fusión 13 permanece en una parte del borde sobre el lado de la cara posterior de la superficie de corte como se muestra en las Fig. 25A y 25B, la parte del borde está protegida por la región procesada por fusión 13, pudiendo evitarse por consiguiente que ocurran el astillado y el agrietamiento en la parte del borde como en el caso en el que la parte del borde del chip semiconductor 25 se bisela.

La planicidad de la superficie de corte obtenida después de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor mejora más en el caso de que la fractura 15 no alcanza la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1 antes de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor como se muestra en las Fig. 23B, 24B, y 25B que en el caso en el que la fractura 15 alcanza la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1 antes de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor como se muestra en las Fig. 23A, 24A, y 25A.

Si la fractura alcanza o no la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1 depende no sólo de la profundidad de la región procesada por fusión 13 desde la cara frontal, sino también del tamaño de la región procesada por fusión 13. Concretamente, cuando la región procesada por fusión 13 se hace más pequeña, la fractura 15 no alcanza la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1, incluso si la profundidad de la región procesada por fusión 13 desde la cara frontal es pequeña. El tamaño de la región procesada por fusión 13 puede controlarse por la salida de la luz de láser pulsada en al etapa de formación de la región del punto de arranque para el corte, por ejemplo, y se hace más grande y más pequeña cuando la salida de luz láser pulsada es más alta o más baja, respectivamente.

A la vista de un grosor predeterminado del sustrato semiconductor 1 adelgazado en la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor, se prefiere que las partes marginales (partes periféricas del exterior) del sustrato semiconductor 1 sean redondeadas al menos en el grosor predeterminado por el biselado anterior (por ejemplo, antes de la etapa de formar la región del punto de arranque para el corte). Las Fig. 26A y 26B son vistas en sección respectivas de una parte marginal del sustrato semiconductor 1 antes y después de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor de acuerdo con el Ejemplo 1. El grosor del semiconductor 1 mostrado en la Fig. 26A antes de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor es de 350 \mum, mientras que el grosor del semiconductor 1 mostrado en la Fig. 26B después de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor es de 50 \mum. Como se muestra en la Fig. 26A, se forman una pluralidad de porciones redondeadas (siete en este caso) en la parte marginal del sustrato semiconductor 1 antes del biselado con un grosor del 50 \mum cada uno, es decir, se causa que la parte marginal del sustrato semiconductor 1 tenga una forma ondulada. Como consecuencia, la parte marginal del sustrato semiconductor 1 después de la etapa de adelgazamiento del sustrato semiconductor 1 alcanza un estado redondeado por el biselado como se muestra en la Fig. 26B, por lo que puede evitarse que ocurran el astillado y el agrietamiento de la parte marginal, y el manejo puede hacerse más fácil debido a una mejora de la resistencia mecánica.

Ejemplo 2

A continuación se explicará el Ejemplo 2 del método para división del sustrato de acuerdo con la presente invención con referencia a las Fig. 27 a 35. El ejemplo 2 se refiere a un caso en el que el sustrato 1 es un sustrato de zafiro (que tiene un grosor de 450 \mum y un diámetro exterior de 5,08 cm) que es un sustrato aislante (en adelante en este documento se denominará "sustrato de zafiro 1" al "sustrato 1" en el Ejemplo 2), de modo que se obtiene un chip semiconductor que se convierte en un diodo emisor de luz. Las Fig. 28 a 35 son vistas en sección del sustrato de zafiro 1 tomadas a lo largo de la línea XX-XX de la Fig. 27.

En primer lugar, como se muestra en la Fig. 28, el sustrato de zafiro 1 se irradia con una luz láser L mientras que el punto de convergencia de la luz P está posicionado dentro del mismo, de modo que forma la región modificada 7 dentro del sustrato de zafiro 1. En una etapa posterior, se forman una pluralidad de dispositivos funcionales 19 como una matriz en la cara frontal 3 del sustrato de zafiro 1, y se divide el sustrato de zafiro en los dispositivos funcionales 19. Por lo tanto, las líneas de corte se forman como una rejilla de conformidad con el tamaño de cada dispositivo funcional 19, como se ve desde el lado de la cara frontal 3, las regiones modificadas 7 se forman a lo largo de las líneas de corte, y las regiones modificadas 7 se usan como regiones del punto de arranque para el corte.

Cuando el sustrato 1 de zafiro se irradia con luz láser bajo una condición de una intensidad de campo eléctrico de al menos 1 x 10^{8} (W/cm^{2}) en el punto de convergencia de la luz P y un ancho de pulso de 1\mus o menos, se forma una región de agrietamiento como la región modificada 7 (hay también un caso en el que se forma una región procesada por fusión). Cuando se emplea el plano (0001) del sustrato de zafiro 1 como la cara frontal 3, y se forma la región modificada 7 en una dirección a lo largo de plano (1120) y una dirección ortogonal al mismo, el sustrato puede cortarse con una fuerza más pequeña con una precisión favorable desde la región del punto de arranque para el corte formada por la región modificada 7 como punto de arranque. Lo mismo se mantiene cuando se forma una región modificada 7 en la dirección a lo largo del plano (1100) y una dirección ortogonal al mismo.

Después de que se forma la región del punto de arranque para el corte por la región modificada 7, se crece como un cristal una capa semiconductora de un compuesto de nitruro de galio tipo n 31 (que en adelante denominaremos en este documento como "capa tipo n") hasta que el grosor alcanza 6 \mum sobre la cara frontal 3 del sustrato de zafiro 1, y se crece como un cristal una capa semiconductora 32 de un compuesto de nitruro de galio tipo p 32 (que en adelante denominaremos en este documento como "capa tipo p") hasta que su espesor alcanza 1\mum sobre la capa tipo n 31. A continuación, la capa tipo n 31 y tipo p 32 se graban en el medio de la capa tipo n 31 a lo largo de las regiones modificadas 7 formadas como una rejilla, de modo que se forma una pluralidad de dispositivos funcionales 19 hechos de la capa tipo n 31 y la capa tipo p 32 dentro de una matriz.

Después de que se forman la capa tipo n 31 y la capa tipo p 32 sobre la cara frontal 3 del sustrato de zafiro 1, el sustrato de zafiro 1 puede irradiarse con una luz láser L mientras que el punto de convergencia de la luz P se posiciona dentro del mismo, de modo que se forman las regiones modificadas 7 dentro del sustrato de zafiro 1. El sustrato de zafiro 1 puede irradiarse con la luz láser L desde el lado de la cara frontal 3 o desde el lado de la cara posterior 21. Incluso cuando la luz láser L se irradia desde el lado de la cara frontal 3 después de formarse la capa tipo n 31 y la capa tipo p 32, puede evitarse que se fundan la capa tipo n 31 y la capa tipo p 32, ya que la luz láser L se transmite a través del sustrato de zafiro 1, la capa tipo n, y la capa tipo p 32.

Después de que se forman los dispositivos funcionales 19 hechos de la capa tipo n 31 y la capa tipo p 32, se fija una película protectora a lado de la cara frontal 3 del sustrato de zafiro 1. La película protectora 20 se usa para proteger los dispositivos funcionales 19 formados sobre la cara frontal 3 del sustrato semiconductor 1 y mantener el sustrato de zafiro 1. Posteriormente, como se muestra en la Fig. 31, la cara posterior 21 del sustrato de zafiro 1 se somete a un esmerilado de la superficie, de modo que se adelgaza el sustrato de zafiro 1 a un espesor de 150 \mum. El esmerilado de la cara posterior 21 del sustrato de zafiro 1 genera una fractura 15 desde la región del punto de arranque para el corte, formada por la región modificada 7 como punto de arranque. Esta fractura 15 alcanza la cara frontal 3 y la cara posterior 21 del sustrato de zafiro 1, por lo que se divide el sustrato semiconductor de zafiro en chips semiconductores 35 que tienen cada uno constituido el dispositivo funcional 19 por la capa tipo n 31 y la capa tipo p 32.

A continuación se fija una película de expansión dilatable de modo que cubre la cara posterior de los chips semiconductores 25 como se muestra en la Fig. 32, y a continuación se irradia la película protectora 20 con rayos UV como se muestra en la Fig. 33, de modo que se cura la resina curable de UV que es la capa adhesiva de la película protectora 20. A continuación se pela la capa protectora 20, como se muestra en la Fig. 34. Posteriormente, como se muestra en la Fig. 35, la película de expansión se extiende hacia fuera, de modo que se separan los chips semiconductores 25 entre sí, y se recogen los chips semiconductores 25 por una boquilla de succión o similar. A continuación, se fijan los electrodos a la capa tipo n 31 y la capa tipo p 32 del chip semiconductor 25, de modo que se construye un diodo emisor de luz.

En la etapa de formar la región del punto de arranque para el corte en el método para división del sustrato de acuerdo con el Ejemplo 2, como se explica en lo precedente, el sustrato de zafiro se irradia con la luz láser L mientras que el punto de convergencia de la luz P está situado en el interior del mismo, de modo que forma la región modificada 7 generando un fenómeno de absorción multi-fotón, por lo cual la región modificada 7 puede formar una región de punto de arranque para el corte dentro del sustrato de zafiro 1 a lo largo de una línea deseable a lo largo de la cual se cortará el sustrato para cortar el sustrato de zafiro 1. Cuando la región del punto de arranque para el corte se forma dentro del sustrato de zafiro 1, se genera una fractura 15 en la dirección del grosor del sustrato de zafiro 1 desde la región del punto de arranque para el corte actuando como un punto de arranque de forma natural o con una fuerza ejercida sobre el mismo relativamente pequeña.

En la etapa de adelgazar el sustrato de zafiro 1, el sustrato de zafiro 1 se esmerila de modo que alcanza un grosor predeterminado después de que se forma la región del punto de arranque para el corte dentro del sustrato de zafiro 1. En este punto, incluso cuando la superficie esmerilada alcanza la fractura 15 generada desde la región del punto de arranque para el corte actuando como un punto de arranque, las superficies de corte del sustrato de zafiro 1 cortadas por la fractura 15 están en estrecho contacto entre sí, por lo cual puede evitarse el astillado y la agrietamiento del sustrato de zafiro 1 en el adelgazamiento.

A continuación, el sustrato de zafiro 1 puede adelgazarse y dividirse al tiempo que se impide que se produzca el astillado y el agrietamiento, por lo cual pueden obtenerse chips semiconductores 25 con el sustrato de zafiro adelgazado con un rendimiento favorable.

También se obtienen efectos similares a los mencionados anteriormente cuando se divide un sustrato usando un sustrato AlN o GaAs en lugar el sustrato de zafiro 1

Aplicabilidad industrial

Como se ha explicado anteriormente, la presente invención puede adelgazar y dividir el sustrato al tiempo que impide que se produzcan el astillado y el agrietamiento.

Claims

1. Un método para dividir un sustrato que comprende las etapas de:

irradiar un sustrato (1) hecho de un material semiconductor con una luz láser (L) mientras se posiciona un punto de convergencia de luz (P) en el interior del sustrato (1), de modo que forma una región procesada por fusión (7) dentro del sustrato (1), y causa que la región procesada por fusión (7) forme una región de punto de arranque para el corte (8) a lo largo de cada una de las líneas (5) a lo largo de las cuales se cortará el sustrato, en el interior del sustrato (1) a una distancia predeterminada de la cara incidente de la luz láser (3) del sustrato (1);

adelgazar el sustrato (1) después de la etapa de formar la región del punto de arranque para el corte (8) de modo que el sustrato (1) alcanza un grosor predeterminado; y

separar una pluralidad de chips (25) entre sí, en los que se divide el sustrato a lo largo de cada una de las líneas a lo largo de las cuales se cortará el sustrato (1).

2. Un método para dividir un sustrato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las líneas (5) se disponen en un entramado para el sustrato (1).

3. Un método para dividir un sustrato de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que, en la etapa de adelgazar el sustrato (1), se divide el sustrato (1) en una pluralidad de chips (25) a lo largo de cada una de las líneas (5) a lo largo de las cuales se cortará el sustrato (1)

4. Un método para dividir un sustrato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que, en la etapa de adelgazar el sustrato (1), se adelgaza el sustrato (1) de modo que la región procesada por fusión (7) permanece en el sustrato (1).

5. Un método para dividir un sustrato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que en la etapa de adelgazamiento del sustrato (1), se adelgaza el sustrato (1) de modo que la región procesada por fusión (7) no permanece en el sustrato (1).

6. Un método para dividir un sustrato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que, en la etapa de adelgazar el sustrato (1), se esmerila el sustrato (1).

7. Un método para dividir un sustrato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que, en la etapa de adelgazar el sustrato (1), se graba el sustrato (1).