TW202313236A

TW202313236A - 晶圓加工方法

Info

Publication number: TW202313236A
Application number: TW110135781A
Authority: TW
Inventors: 王文慶
Original assignee: 福懋科技股份有限公司
Priority date: 2021-09-27
Filing date: 2021-09-27
Publication date: 2023-04-01

Abstract

一種晶圓加工方法，包含：提供晶圓，至少包含基板及積體電路層，積體電路層設置在基板上，晶圓具有多顆晶片，且於相鄰的各晶片之間具有切割道，於切割道上設有測試元件組；形成保護層以覆蓋在晶片上且將切割道及測試元件組暴露出來；將切割道與測試元件組的兩側邊之間的距離區分成多個面積，第一雷射光束依據這些面積朝向測試元件組方向移動，以移除測試元件組的部分側邊；及利用第二雷射光束以一次加工程序完全移除測試元件組及移除暴露於切割道的部分積體電路層，以形成刻槽在積體電路層內。

Description

晶圓加工方法

本發明是涉及一種半導體技術領域，特別是有關於一種晶圓加工方法。

在現有的雷射加工(laser grooving)加工，如果遇到晶圓切割道上的測試元件組(TEG，Test element group)通常會產生兩個問題：利用雷射移除測試元件組的過程中，容易產生金屬毛刺及利用窄雷射(narrow beam)移除測試元件組時。如圖1所示，圖1是在現有技術中，利用窄雷射移除測試元件組(未在圖中表示)之後在積體電路層900上形成毛刺940及測試元件組(未在圖中表示)的金屬會吸收雷射能量而產生高溫，此高溫經熱傳導會造成鄰近切割道旁邊的保護層920融化，如圖1中的融化表面9202，使得整個晶圓結構崩潰而無法使用。

本發明的主要目的在於晶圓加工方法利用兩次加工步驟，其中第一次加工步驟先將切割道至測試元件組之間的距離(或寬度)區分成多個面積，由切割道朝向測試元件組移動以複數次雷射加工方式依據這些面積進行多次照射，並依續移除測試元件組的邊緣，以解決現有技術中利用高能量雷射加工移除測試元件組會產生金屬毛刺的技術問題。

本發明的再一目的在於晶圓加工方法中的第二次加工步驟，利用寬雷射加工以移除已被移除邊緣的測試元件，解決了現有技術中，在切割道旁的保護層不會受到雷射加工的能量而使測試元件組的金屬受熱的影響而熔融，以保持整個晶圓的結構完整性。

根據上述目的，本發明提供一種晶圓加工方法，其步驟包含：提供晶圓，晶圓至少包含基板及積體電路層，積體電路層設置在基板上，晶圓具有多顆晶片，且於相鄰的各晶片之間具有切割道，並於切割道上設有測試元件組；形成保護層以覆蓋在晶片上且將切割道及測試元件組暴露出來；執行第一加工步驟，利用第一雷射光束，且將切割道與測試元件組的兩側邊之間的距離區分成多個面積，由切割道朝向測試元件組的方向，以複數次加工程序由測試元件組的兩側，依據這些面積逐步朝向測試元件組方向移動並進行照射，以移除測試元件組的部分兩側；以及執行第二加工步驟，利用第二雷射光束以一次加工程序完全移除測試元件組及移除暴露於切割道的部分積體電路層，以形成刻槽在積體電路層內。

在本發明的較佳實施例中，保護層為高分子聚合物。

在本發明的較佳實施例中，高分子聚合物為聚醯亞胺(polyimide)。

在本發明的較佳實施例中，第一加工步驟中的第一雷射光束的能量為0.8w－2.5w及波長為355nm。

在本發明的較佳實施例中，切割道到測試元件組14的兩側邊之間的距離的各個面積範圍為40mm ²－120mm ²。

在本發明的較佳實施例中，第一加工步驟中的第一雷射光束中的各加工程序由該切割道朝向測試元件方向的移動速度範圍為50mm/s－ 800mm/s。

在本發明的較佳實施例中，第二加工步驟中的第二雷射光束的能量範圍為0.8w－5w及波長為355nm。

在本發明的較佳實施例中，第二加工步驟中的第二雷射光束的移動速度為 50 mm/s －800mm/s。

首先，請參考圖2。圖2是表示在晶圓上具有多顆晶片，且於相鄰的晶片之間具有切割道，並且在切割道上具有測試元件組的示意圖。在圖2中，晶圓1是以矽、藍寶石或是砷化鎵作為基板2的半導體晶圓。晶圓1由下而上為基板2及積體電路層4。於一實施例中，積體電路層4包含有絕緣層(未在圖中表示)和線路層(未在圖中表示)，其中，絕緣層可以是二氧化矽(SiO ₂)或是氮化矽(SiN)；線路層可以是內連接線結構(interconnect structure)。又，晶圓1具有多顆晶片10，於相鄰的晶片10之間具有切割道12。

請再參考圖2。在本發明中，在晶圓1的切割道12上設有至少一顆測試元件組(Test elements group)14，此測試元件組14是用來測試晶片10的元件，通常在測試元件組14的正面具有由金屬構成的電極墊(未在圖中表示)。於一實施例中，測試元件組14可以依據晶圓1的種類而任意配置。

接著，請參考圖3A-3E。圖3A-3E表示晶圓加工方法的步驟流程示意圖。在圖3A中，於積體電路層4上形成保護層20，此保護層20形成在晶圓1的表面上，即形成在積體電路層4的表面上，以覆蓋多顆晶片10，但是將在切割道12上的測試元件組14及部分的切割道12的表面曝露出來。在此要說明的是，可以將設置在多顆晶片10上的保護層20視為遮罩(mask)，於後續的雷射加工步驟中，僅會針對測試元件組14及切割道12進行加工，而不會對多顆晶片10進行加工。

請參考圖3B，執行第一加工步驟，在此加工步驟利用第一雷射光束L1對設置在切割道12上的測試元件組14進行加工，此時第一雷射光束L1由切割道12朝向測試元件組14以複數次加工程序由較靠近保護層20的測試元件組14的兩側邊進行第一加工步驟，其中複數次加工程序指的是在第一雷射光束L1進行複數條線照射加工，也就是說，由切割道12到測試元件組14的兩側邊之間的距離可以區分成多個面積，第一雷射光束L1聚光成複數個點在切割道12上依據這些面積逐步朝向測試元件組14方向移動並進行照射，以移除測試元件組14的兩側邊來完成第一加工步驟，據此，可以得到如圖3C所表示的移除了兩側邊的測試元件組14。在圖3C中，積體電路層4上方的虛線的部分即是表示測試元件組14靠近保護層20的兩側邊被移除，以減少了測試元件組14的面積(或是寬度)。此外在移除測試元件組14的兩側邊時，也同時會移除部分的積體電路層4以形成溝槽42。在一實施例中，第一加工步驟中的第一雷射光束L1的能量範圍為0.8w－2.5w及波長為355nm以及在複數次加工程序中，第一雷射光束L1由切割道12朝向測試元件組14的方向所移動的每一個面積範圍為40mm ²－120mm ²及第一雷射光束L1的移動速度範圍為50mm/s－800mm/s。要說明的是，由於第一雷射光束L1移除測試元件組14的方式是複數次加工程序，且每一次加工程序都是朝向測試元件組14移動並照射一個單位面積，因此，測試元件組14在經過複數次加工程序之後，不會因為雷射光束一次性的照射而在移除測試元件組14時有照射不均勻，而產生金屬毛刺(如圖1中的940)。

接下來請參考圖3D，在圖3D中是接著再對晶圓1執行第二加工步驟。在圖3D中，第二加工步驟是利用第二雷射光束L2以一次加工程序將測試元件組14完全移除，由於測試元件組14靠近切割道12的兩側已經在第一加工步驟移除，這使得在切割道12上得到了較寬廣的範圍，而可以在使用第二雷射光束L2以較大面積的照射方式來將在切割道12上的測試元件組14一次性的整個移除，且在照射移除測試元件組14之後，也同時移除暴露於切割道12的部分積體電路層4，且在積體電路層4內形成刻槽422，如圖3E所示。由於在第一加工步驟已經將測試元件組14正面的部分金屬電極移除，減少應用雷射加工在移除最外圍的測試元件組14時所產生的熱影響，因此在進行第二加工步驟時，鄰近於切割道12的保護層20不會受到熱影響而融化崩潰。在一實施例中，第二加工步驟中的第二雷射光束L2的能量範圍為0.8w－5w及波長為355nm及第二加工步驟中的第二雷射光束L2中的移動速度範圍為50 mm/s－800mm/s。

因此，綜上所述，本發明所提出的晶圓加工方法，利用兩次加工步驟來移除在切割道上的測試元件組，解決了現有技術中利用高能量雷射加工移除測試元件組會產生金屬毛刺的技術問題，也解決在切割道旁的保護層因受到雷射加工的能量而使測試元件組的金屬受熱的影響而熔融的技術問題，可以保持整個晶圓的結構完整性，而可以進行後續的晶圓製程。

1:晶圓 2:基板 4、900:積體電路層 10:晶片 12:切割道 14:測試元件組 20、920:保護層 42:溝槽 422:刻槽 L1:第一雷射光束 L2:第二雷射光束 9202:融化表面 940:金屬毛刺

圖1是根據現有技術，表示在經過雷射加工之後，保護層因雷射能量產生金屬毛刺及保護層熔融的結構示意圖。圖2是根據本發明所揭露的技術，表示在晶圓上具有多顆晶片，且於相鄰的晶片之間具有切割道，並且在切割道上具有測試元件組的示意圖。圖3A-圖3E是根據本發明所揭露的技術，表示晶圓加工方法的步驟流程圖。

2:基板

4:積體電路層

12:切割道

20:保護層

422:刻槽

Claims

一種晶圓加工方法，其步驟包括：提供一晶圓，該晶圓至少包含一基板及一積體電路層，該積體電路層設置在該基板上，該晶圓具有多顆晶片，且於相鄰的各該晶片之間具有一切割道，並於該切割道上設有至少一測試元件組；形成一保護層以覆蓋在該些晶片上且將該切割道及該測試元件組暴露出來；執行一第一加工步驟，將該切割道與該測試元件組的一側邊之間區分成多個面積，利用一第一雷射光束由該切割道朝向該測試元件組的一方向，以複數次加工程序由該測試元件組的兩側邊，依據該些面積逐步朝向該測試元件組方向移動並進行照射，以移除該測試元件組的部分該兩側邊；以及執行一第二加工步驟，利用一第二雷射光束以一次加工程序完全移除該測試元件組及移除暴露於該切割道的部分該積體電路層，以形成一刻槽在該積體電路層內。
如請求項1所述的晶圓加工方法，其中該保護層為高分子聚合物。
如請求項2所述的晶圓加工方法，其中該高分子聚合物為聚醯亞胺(polyimide)。
如請求項1所述的晶圓加工方法，其中該第一加工步驟中的該第一雷射光束的能量範圍為 0.8w－2.5w及波長為 355 nm。
如請求項1所述的晶圓加工方法，其中該切割道到該測試元件組的該兩側邊之間的該距離的各該面積範圍為40mm ²－120mm ²。
如請求項1所述的晶圓加工方法，其中該第一加工步驟中的該第一雷射光束中由該切割道朝向該測試元件方向的一移動速度範圍為50 mm/s－ 800mm/s。
如請求項1所述的晶圓加工方法，其中該第二加工步驟中的該第二雷射光束的範圍為0.8w－5w及波長為355 nm。
如請求項1所述的晶圓加工方法，其中該第二加工步驟中的該第二雷射光束中的一移動速度範圍為 50 mm/s －800mm/s。