JP2021177537A - ウェハのレーザ切断方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウェハにおけるクラックや欠けの発生を抑制できるウェハのレーザ切断方法を提供する。【解決手段】ウェハ１０のレーザ切断方法では、まず、能動面１１の集積回路層１３における比較的厚くて硬い材料層を切断するように、レーザによってウェハ１０の能動面１１を切削して複数の切削溝１１１を形成し、続いて、ウェハ１０の裏面１２に対して、各切削溝１１１の位置に合わせてステルスダイシングを行う。【効果】容易に各切削溝１１１をウェハ１０の裏面１２まで延長させることができ、切削溝１１１’がウェハ１０を貫通することにより、ウェハ１０が個々のチップ１００に分断される。【選択図】図１Ｈ

Description

本発明は、ウェハの切断（cutting）方法に関し、特にウェハのレーザ切断方法に関する。
半導体のパッケージングプロセスには、ウェハを複数のチップに切断する工程と、チップのパッケージングを行って半導体パッケージ構造体とする工程が含まれている。ウェハの切断方法としては、以下の方法が一般的に知られている。
一つの方法は、ブレードソーによってウェハを切断することである。この方法の場合、切断後のチップの表面、側面及び裏面にクラックや欠けが発生し、その結果チップの有効エリアが減少するという問題がある。
もう一つの方法は、レーザによって溝を形成してからブレードソーによって切断することである。この方法の場合、ウェハの切断時に発生するクラックや欠けは軽減されるが、ウェハの抗折強度は低下してしまう。
さらに一つの方法は、ステルスダイシングである。この方法の場合、ウェハの抗折強度は低下しないが、ウェハの能動面における集積回路層に比較的に厚い金属層が含まれると、ウェハを完全に切断できないことがある。
このように、ウェハのダイシングに用いられていたブレードソーやレーザにはそれぞれ課題があった。そのため、ダイシングされたチップの品質を向上できるより好適なウェハの切断方法が求められている。
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ウェハにおけるクラックや欠けの発生を抑制できるウェハのレーザ切断方法を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明に係るウェハのレーザ切断方法の特徴は、レーザによってウェハの能動面を切削し、複数の切削溝を形成する工程（ａ）と、各前記切削溝が前記ウェハの裏面まで延長するように、前記ウェハの前記裏面に対して、各前記切削溝の位置に合わせてステルスダイシングを行い、これによって前記切削溝を前記ウェハに貫通させる工程（ｂ）と、を含む点にある。
以上のように、本発明では、まず、ウェハの能動面に対してレーザによるハーフカットを行って能動面における集積回路層を切断しておき、続いて、ウェハの裏面に対してステルスダイシングを行って能動面の切削溝をウェハの裏面まで延長させ、ウェハを個々のチップに分断する。集積回路層に含まれる金属層、シリコン格子層、及び絶縁層をまずレーザによって切断してから、ウェハのシリコンベース層に対してステルスダイシングを行う本発明の方法によれば、容易に切削溝をウェハに貫通させてウェハを個々のチップに分断することができ、これにより、集積回路層における比較的に厚い材料層や比較的に硬い材料層（例えば金属層）をステルスダイシングによって割断することが困難であるという問題が解決される。
本発明に係るウェハのレーザ切断方法の一実施形態に含まれる工程を示す模式図である。 本発明に係るウェハのレーザ切断方法の一実施形態に含まれる工程を示す模式図である。 本発明に係るウェハのレーザ切断方法の一実施形態に含まれる工程を示す模式図である。 本発明に係るウェハのレーザ切断方法の一実施形態に含まれる工程を示す模式図である。 本発明に係るウェハのレーザ切断方法の一実施形態に含まれる工程を示す模式図である。 本発明に係るウェハのレーザ切断方法の一実施形態に含まれる工程を示す模式図である。 本発明に係るウェハのレーザ切断方法の一実施形態に含まれる工程を示す模式図である。 本発明に係るウェハのレーザ切断方法の一実施形態に含まれる工程を示す模式図である。 本発明に係るウェハのレーザ切断方法の一実施形態に含まれる工程を示す模式図である。 本発明に係るウェハのレーザ切断方法の一実施形態に含まれる工程を示す模式図である。 本発明に係るウェハのレーザ切断方法の一実施形態に含まれる工程を示す模式図である。 本発明に係るウェハのレーザ切断方法の一実施形態に含まれる工程を示す模式図である。 本発明に係るウェハのレーザ切断方法の一実施形態に含まれる工程を示す模式図である。 本発明に係るウェハのレーザ切断方法の一実施形態に含まれる工程を示す模式図である。 本発明に係るウェハのレーザ切断方法の他の実施形態に含まれる工程を示す模式図である。 本発明に係るウェハのレーザ切断方法の他の実施形態に含まれる工程を示す模式図である。 本発明に係るウェハのレーザ切断方法の他の実施形態に含まれる工程を示す模式図である。 本発明に係るウェハのレーザ切断方法の他の実施形態に含まれる工程を示す模式図である。
本発明は、改良されたウェハのレーザダイシングに係るものである。以下、本発明の技術的内容について、複数の実施形態を用いて図面を参照しながら説明する。
図１Ａから図１Ｎは、本発明に係るウェハの切断方法の第１実施形態を示す図である。本実施形態において、ウェハのレーザ切断方法には、下記工程（ａ）から工程（ｃ）が含まれている。
工程（ａ）では、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、ウェハ１０の能動面１１を上方に向けるとともに、レーザＬ１によってウェハ１０の能動面１１を切削し、能動面１１に交差する複数の切削溝１１１を形成する。ウェハ１０の能動面１１には、金属層１３１と、シリコン格子層１３２と、絶縁層１３３（例えばポリイミド）とからなる集積回路層１３が含まれている。本実施形態において、図１Ｂに示すように、各切削溝１１１の深さｈは、少なくともウェハ１０の能動面１１から集積回路層１３の金属層１３１まで（具体的には、金属層１３１における、ウェハ１０の裏面側の面（図１Ｂでは底面）まで）の距離ｄより大きい。また、本実施形態において、当該工程に使用されるレーザＬ１はショートパルスレーザである。
工程（ｂ）において、図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、ウェハ１０の能動面１１を第１のテープ２１に貼り付けると共に、ウェハ１０を反転させてウェハ１０の裏面１２を上方に向ける。本実施形態において、図１Ｅ及び図１Ｆに示すように、ウェハ１０の厚さが薄くなるようにウェハ１０の裏面１２に対して第１のグラインディングを行ってもよい。続いて、図１Ｇ及び図１Ｈに示すように、各切削溝１１１が裏面１２まで延長するように、グラインディング後のウェハ１０の裏面１２に対して、図１Ａに示す各切削溝１１１の位置に合わせてステルスダイシングを行い、これによって切削溝１１１’をウェハ１０に貫通させる。本実施形態において、当該工程におけるステルスダイシング処理で使用されるレーザ（いわゆるステルスレーザ）Ｌ２の波長は、工程（ａ）で使用されるショートパルスレーザＬ１の波長より長い。さらに、図１Ｈに示すように、ウェハが所定の厚さとなるように、ウェハ１０の裏面１２に対して第２のグラインディングを行い、その後、図１Ｊに示すように、ウェハ１０の裏面１２に対してポリッシングを行う。
工程（ｃ）において、図１Ｋに示すように、ウェハ１０を反転させてウェハ１０の裏面１２を第２のテープ２２に貼り付けると共に、図１Ｌに示すように、能動面１１から第１のテープ２１を除去する。さらに、図１Ｍに示すように、第２のテープ２２の、ウェハ１０の裏面１２に貼り付けられていない側の表面（すなわち図１Ｌに示す第２のテープ２２の底面）からウェハ１０を突き上げ、これにより、図１Ｎに示すように、ウェハ１０を個々のチップ１００に分断する。
図２Ａから図２Ｄは、本発明に係るウェハの切断方法の第２実施形態を示す図である。本実施形態のウェハのレーザ切断方法には、同じく工程（ａ）から工程（ｃ）が含まれている。本実施形態の工程（ａ）は、図１Ａ、図１Ｂを用いて説明した第１実施形態の工程と同一であり、本実施形態の工程（ｃ）は、図１Ｋから図１Ｎを用いて説明した第１実施形態の工程と同一であるため、説明を省略する。
本実施形態の工程（ｂ）では、図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、ウェハ１０の能動面１１を第１のテープ２１を貼り付けると共に、ウェハ１０を反転させてウェハ１０の裏面１２を上方に向けた後、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、ウェハ１０の裏面１２に対してグラインディング及びポリッシングを行い、ウェハ１０の厚さを所定の厚さまで薄化する。続いて、図２Ｃ及び図２Ｄに示すように、切削溝１１１が裏面１２まで延長するように、グラインディング後のウェハ１０の裏面１２に対して、図１Ａに示す各切削溝１１１の位置に合わせてステルスダイシングを行い、これによってウェハ１０を貫通する切削溝１１１’を形成する。本実施形態において、当該工程におけるステルスダイシングで使用されるレーザＬ２の波長は、工程（ａ）で使用されるショートパルスレーザＬ１の波長より長い。
要約すると、本発明では、まず、レーザによってウェハの能動面をハーフカットして能動面における集積回路層を切断しておき、続いて、ウェハの裏面に対してステルスダイシングを行って能動面の切削溝をウェハの裏面まで延長させ、ウェハを個々のチップに分断する。集積回路層に含まれる金属層、シリコン格子層、及び絶縁層をまずレーザによって切断してから、ウェハのシリコンベース層に対してステルスダイシングを行う本発明の方法によれば、ウェハを貫通するように切削溝をウェハの裏面まで延長させてウェハを個々のチップに分断することが容易であり、集積回路層における比較的に厚い材料層（例えば金属層）をステルスレーザによって割断することが困難であるという問題が解決される。
本発明を上記実施形態により説明したが、本発明はこれら開示された実施形態に限定されず、当業者であれば、本発明の技術的思想を逸脱することなく、様々な変更および修飾を加えて均等物とすることができる。したがって、上記実施形態に変更、改変および修飾を加えた内容もまた、本発明の技術的思想に含まれるものである。
１０ ウェハ
１００ チップ
１１ 能動面
１１１ 切削溝
１１１’ 切削溝
１２ 裏面
１３ 集積回路層
１３１ 金属層
１３２ シリコン格子層
１３３ 絶縁層
２１ 第１のテープ
２２ 第２のテープ
Ｌ１ レーザ
Ｌ２ ステルスレーザ

Claims (10)

  1. レーザによってウェハの能動面を切削し、複数の切削溝を形成する工程（ａ）と、
    各前記切削溝が前記ウェハの裏面まで延長するように、前記ウェハの前記裏面に対して、各前記切削溝の位置に合わせてステルスダイシングを行い、これによって前記切削溝を前記ウェハに貫通させる工程（ｂ）と、を含むウェハのレーザ切断方法。
  2. 前記工程（ａ）におけるウェハは、能動面に少なくとも複数層の金属層を含む集積回路層が含まれているものである、請求項１に記載のウェハのレーザ切断方法。
  3. 工程（ａ）における各前記切削溝の深さは、前記ウェハの能動面から前記ウェハの裏面に最も近い金属層までの距離より大きい、請求項２に記載のウェハのレーザ切断方法。
  4. 前記工程（ｂ）は、
    前記ウェハの能動面を第１のテープに貼り付けると共に、前記ウェハを反転させる工程（ｂ１）と、
    前記ウェハの裏面に対して、各切削溝の位置に合わせて前記ステルスダイシングを行う工程（ｂ２）と、を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のウェハのレーザ切断方法。
  5. 前記工程（ｂ１）において、更に、前記ウェハの厚さが薄くなるように、前記ウェハの裏面に対して第１のグラインディングを行う、如請求項４に記載のウェハのレーザ切断方法。
  6. 前記工程（ｂ２）の後に、更に、前記ウェハの裏面に対して第２のグラインディング及びポリッシングを行う、請求項５に記載のウェハのレーザ切断方法。
  7. 前記工程（ｂ１）において、更に、前記ウェハの厚さが薄くなるように、前記ウェハの裏面に対してグラインディング及びポリッシングを行う、請求項４に記載のウェハのレーザ切断方法。
  8. 前記ウェハに対してエキスパンド処理を行って前記ウェハを個々のチップに分断する工程（ｃ）を更に含む、請求項４から７のいずれか一項に記載のウェハのレーザ切断方法。
  9. 前記工程（ｃ）は、
    前記ウェハを反転させ、前記ウェハの裏面を第２のテープに貼り付けると共に、前記第１のテープを除去する工程（ｃ１）と、
    前記第２のテープの、前記ウェハの裏面に貼り付けられていない側の表面から前記ウェハを突き上げ、前記第２のテープに貼り付けられている前記ウェハを個々のチップに分断する工程（ｃ２）と、を含む、請求項８に記載のウェハのレーザ切断方法。
  10. 前記工程（ａ）において使用されるレーザは、波長が前記工程（ｂ）におけるステルスダイシングで使用されるレーザの波長より短いショートパルスレーザである、請求項１から９のいずれか一項に記載のウェハのレーザ切断方法。
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