TWI252530B - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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TWI252530B
TWI252530B TW094105646A TW94105646A TWI252530B TW I252530 B TWI252530 B TW I252530B TW 094105646 A TW094105646 A TW 094105646A TW 94105646 A TW94105646 A TW 94105646A TW I252530 B TWI252530 B TW I252530B
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Yoshihisa Imori
Masahiko Hori
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Toshiba Corp
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Description

1252530 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 此發明，係有關半導體裝置之製造方法’例如關於具 備包含有相對介電率低之絕緣膜的多層膜來作爲層間絕緣 膜，在此多層膜之切割線上，設置有定位標誌或測§式墊等 之金屬層的晶圓，其分割方法。 【先前技術】 近年來，隨著LSI之微小化使配線延遲之問題變的明 顯。將電晶體微小化，將產生定標（scaling )效果而可期 待高速化。但是對於配線來說，配線長度縮短雖有減少延 遲之效果，卻會因配線本身寬度變窄及配線間隔狹窄，而 加大配線延遲（RC延遲）。這種延遲，係由配線之寄生 電阻R和寄生電容C所決定，隨著配線之細微化亦會增加 R、C之基本數値。 配線之寄生電阻R，可使用低電阻値之配線材料來降 低。另一方面，寄生電容C，當配線間所埋之層間絕緣膜 之有效介電率keff越低則越小，進而可降低延遲。若可降 低層間絕緣膜之相對介電率k，則可使寄生電容C不會增 加，故追求一種相對介電率低的所謂Low-k之層間絕緣 膜。 但是，此相對介電率低之絕緣膜，通常$ HL性構 造。故機械性強度低；又對於密合性來說，亦有比起先前 廣爲使用之矽氧化膜明顯低落之問題。 " .......................一、.....______一‘一—. -4- (2) (2)1252530 上述相對介電率爲低之絕緣膜的特性，在由晶圓切出 製品即晶片時’會產生大問題。亦即對晶圓來說，於膜形 成之處理上，亦在切割線上形成此絕緣膜，則藉由刀片切 割進行通常之單片化加工時，係容易產生碎裂或絕緣膜之 剝落。 作爲解決此問題之技術，係提案有以雷射切割晶圓之 技術（例如參考日本特開 2 0 0 2 - 1 9 2 3 6 7 )。以刀片進行之 機械式切割，雖會直接對絕緣膜施加機械性傷害，但以雷 射進行之去除（ablation )加工中，因瞬間將絕緣膜汽 化，故會減少機械性損傷。 但是此去除加工中加工對象之反射特性亦有不同，故 對於僅切斷多層膜時，以及將切割線上所配置之測試墊或 定位標誌切斷時，必須改變加工條件。對任一方最佳之 時’則無法對雙方以最佳化條件進行加工。^故，_赵^ m m 之最佳條件切斷時—:—凰本容易切斷測試墊或定位標誌等金 - I I II I , ϊ·· . . —. - ·· -；'-τ—* .：·· ------— 屬層，而僅。# #s m z、條件下，亂會發圭多 層厘鬼剝落。 故’先前有必要以設計限制切割線上之測試墊或定位 標誌的配置，或爲了作爲較低損傷之加工條件而使雷射之 掃描速度變慢。結果，會使切割範圍變廣而降低晶片吸收 率’或是因雷射掃描速度變慢而降低作業效率。 【發明內容】 依本發明之觀點，係提供一種半導體製造方法，其特 -5 - (3) (3)1252530 徵係包含於半導體晶圓中形成半導體元件；和於上述半導 體晶圓之上層’形成包含有相對介電率低之絕緣膜的多層 膜；和於上述多層膜之切割線上，形成至少作爲定位標誌 及測試墊之最少一方而工作的金屬層；和於上述切割線 上，覆蓋上述定位標誌及測試墊的範圍，照射雷射；和對 於上述切§|J線上之上述疋位標§志及測試塾之最少_'方上， 進行較上述雷射之照射範圍爲窄的機械式切割，而將上述 半導體晶圓單片化，形成半導體、晶片。 【實施方式】 [第1實施方式] 第1圖A、B到第3圖A、B，係分別說明依本發明之 第1實施方式之半導體之製造方法，而依序表示晶圓之分 割工程。 首先，於半導體晶圓中以眾所週知之技術，形成各種 半導體元件。 其次如弟1圖A和B所不’於半導體晶圓11上，形 成一多層膜1 5，其包含有相對介電率低之絕緣膜1 6和配 線層1 1的層積構造；之後於此多層膜上形成金屬層，加 以圖案化而形成定位標誌1 3及測試墊1 4 -1、1 4 _ 2的最少 一方。上述定位標誌1 3及測試墊1 4-1、1 4-2，係配置於 晶圓1 1之切割線1 2上。 之後，將上述晶圓1 1鑲嵌於雷射切割用膠帶上，再 設置於雷射加工機。然後使用定位標誌1 3定出位置，辨 -6- (4) 1252530 識出切割線1 2後，則如第2圖A和B所示，以覆蓋配置 於切割線1 2上之定位標誌1 3及測試墊1 4 - 1、1 4 - 2之全部 的寬度A W，來照射並掃描雷射。此雷射照射裝置，係可 使用YAG-THG雷射，YV04雷射及C02雷射等。此時， 係自定位標誌1 3及測試墊1 4- 1、1 4-2之兩方的端部開 始，最少3 // m寬之範圍（△ L 2 3 // m )照射雷射。 雷射之照射條件或照射範圍雖然會因爲表面材料而有 p 不同，但雷射之照射端和定位標誌1 3及測試墊1 4-1、1仁 2端部之間的留白最少取3 // m，可防止多層膜1 5之剝 落。如取更多留白5 // m，則可更有效的防止多層膜1 5之 剝落。 雷射之波長、頻率、輸出、掃描速度等，係可使多層 膜1 5改質，或是溶融或蒸發，而至少露出晶圓表面地， 設定爲最佳値。例如，可適用之雷射頻率爲 50KHz 〜200KHz，波長爲 266n m 〜1064 n m ( 266nm 〜355nm φ 更理想），平均輸出爲 〇·5〜3.0W。雷射之掃描速度以 5 0 m m / s e c〜3 0 0 m m / s e c之範圍可得到效果。若雷射爲脈衝 狀供給，則可減少對照射範圍之損傷，而脈衝之間隔爲 lOnsec〜300nsec 〇 雷射之輸出功率密度小，而掃描速度爲慢時，切斷面 會溶融後再結晶化。另一方面，雷射光線輸出大而掃描速 度快（照射時間短）時，切斷面將會汽化。右，雷射光線 之波長爲短時，切口會變的銳利，而難以造成損傷。雷射 之波長、平均輸出及掃描速度等條件，係配合半導體晶圓 -7- (5) 1252530 或晶片之尺寸、厚度等來設定’而可將表面狀態最佳化（ 測 改 且 可 解 切 此 有 -2 多 及 膜 16 -2 限 率 方 之 依此，可將雷射照射範圍中，除了定位標誌1 3及 試墊14-1、14-2等之金屬層下以外的多層膜加以去除或 質，而藉由雷射照射在溶融後形成硬化範圍1 8。 第2圖B中，表示了設定在完全切斷多層膜15， 將晶圓1 1表面之一部分融解之深度的例子。此深度， 於多層膜1 5之側壁形成溶融後硬化之範圍1 8，且可融 晶圓11 (矽）而將多層膜1 5固定於矽。 之後第3圖A和B所示，沿著切割線1 2進行刀片 割，將晶圓1 1單片化而形成半導體晶片1 1 -1、Η -2。 晶片1卜1、11 -2，係於多層膜1 5之側壁上端部，形成 雷射照射而溶融後硬化之範圍1 8。又’於晶片1 1 -1、1 1 之端部，係殘留有定位標誌1 3，測試墊14-1、14-2及 層膜1 5等。 若依上述之構成及製造方法，係覆蓋定位標誌13 測試墊1 4 -1、1 4 -2地寬廣照射雷射而處理多層膜1 5後 以刀片切割分割爲各個晶片11 · 1、11-2，故可防止多層 1 5之碎裂或剝落，尤其可防止相對介電率低之絕緣膜 的剝落。又，因不需將定位標誌1 3及測試墊1 4- 1、1 4 等，配置於和雷射照射範圍1 8所不同之線上’故設計 制亦消除，可縮小切割線使一片晶圓1 1中之晶片製造 提高，亦無須慢下雷射之掃描速度’而可提高作業效率。 如此，若依本第1實施方式之半導體裝置之製造 法，則於使用相對介電率低之絕緣膜’或包含此絕緣膜 (6) (6)1252530 多層膜時，在晶圓之分割工程中，係以抑制了雷射照射下 之碎裂或膜剝落的狀態來進行刀片切割，故可防止碎裂或 相對介電率低之絕緣膜的剝落。 另外，第3圖A中，雖於晶片1 1 _ 1、1 1 _ 2之端部， 殘留有定位標誌1 3，測試墊1 4 - 1、1 4 - 2及多層膜1 5等， 但依刀片切割之條件，可將此等去除或脫離，而於晶片 1 1 - 1、U -2之各側壁，形成雷射照射範圍1 8和刀片切割 範圍2 0之高低差部。 如此，即使於晶片1 1 -1、丨i _2之各側壁，形成雷射照 射範圍1 8和刀片切割範圍2〇之高低差部，當然亦可防止 碎裂或多層膜的剝落。 [第2實施方式] 第4圖A和B ’係分別爲說明依本發明之第2實施方 式之半導體之製造方法，而表示晶圓之分割工程。此第 4 圖A和B所不之工程，係對應第1實施方式中第2圖A 和B所示之工程。 亦即如第4圖a所示，於配置在切割線1 2上之定位 標誌1 3或測試塾丨〗、丨4_2的兩端，覆蓋單側地形成2 條雷射照射範圍18-1、18_2。此诗，由定位標誌13或測 g式塾1 4 -1、1 4 — 2之端部開始，雷射照射範圍1 8 -1、1 8 - 2 之_部之寬度（△ L )，係和第1實施方式相同爲最少3 μ m，而以5 // m以上更佳。 於此係如第4圖b所示，表示了設定在完全切斷多層 -9- (7) (7)1252530 膜1 5，且將晶圓1 1表面之一部分融解之深度的例子。此 深度，可於多層膜1 5之側壁形成溶融後硬化之範圍，且 可融解晶圓1 1 (矽）而將多層膜1 5固定於矽。 之後的工程係和上述之第1實施方式相同，沿著切割 線12刀片切割，將晶圓11單片化而形成半導體晶片11-1、1 1 -2 ° 如此，即使於刀片切割範圍以外照射雷射，亦可防止 雷射照射範圍18-1、18-2中之碎裂或多層膜15之剝落， 數實際上可得與第1實施方式相同的效果。 [第3實施方式] 第5圖A和B分別爲係說明依本發明之第3實施方式 之半導體之製造方法，其中第5圖A係將切割線附近放大 表示之平面圖，而第5圖B係沿著第5圖A之5 B - 5 B線 的剖面圖。 如第5圖A所示，於晶圓1 1之切割線12上，配置由 金屬層構成之定位標誌13及測試墊14-1、14-2，而於雷 射照射範圍設置雷射吸收部件層1 9。和上述第1、第2實 施方式相同，於晶圓1 1上設置有如第5圖B所示之多層 膜1 5，而於此多層膜1 5上形成定位標誌1 3及測試墊14-1、1 4 - 2。此多層膜1 5，係包含相對介電率低之絕緣膜1 6 和配線層1 7的層積構造。然後，於上述多層膜1 5上知上 述定位標誌1 3及測試墊1 4-1、1 4-2周邊的雷射照射範 圍，設置上述雷射吸收部件層1 9。 -10- (8) (8)1252530 上述雷射吸收部件層19，係例如以以下所述形成之。 首先於晶圓11中形成半導體兀件’在此晶圓11上形成包 含有相對介電率低之絕緣膜1 6的多層膜丨5。接著於上述 多層膜1 5上形成金屬層，藉由圖案化而形成定位標誌1 3 及測試墊1 4 - 1、1 4 - 2後，全面形成雷射吸收部件層1 9。 以蝕刻等處理，將此雷射吸收部件層1 9於雷射照射範圍 以外之部分去除。 如此，藉由於雷射照射範圍內設置雷射吸收部件層 19，可使多層膜15之表面容易吸收雷射，而以低輸出之 條件進行有效之雷射處理。 另外，本第3實施方式中，雖舉例說明僅於雷射之照 射範圍設置雷射吸收部件層1 9的情況，但將其設置於晶 圓 η (晶片）之元件範圍，作爲保護膜之材料來使用亦 可。 [變形例] 第6圖’係表示雷射之照射位置和輸出之關係的特性 圖。如第6圖所示，通常之雷射輸出細微於中心位置C Ρ 具有峰値的特性。因此，本發明之第1、第3實施方式 中，係使用雷射之掃描寬度AW整體中如第7圖所示爲平 坦之特性，或如第8圖所示於掃描寬度△ W之兩端部具有 峰値之特性的雷射，加以照射，而可更有效防止多層膜1 5 之剝落。 上述弟7圖及第8圖所示之特性，係可由§周整雷射. -11 - (9) (9)1252530 射裝置之光學係來實現。 如上所述，若依本發明之實施方式，則可提供一種可 防止碎裂或相對介電率低之絕緣膜剝落的，半導體裝置之 製造方法。 熟習本領域者，係可做出額外之優點與變更。故本發 曰月並非限定於以上具體所述之代表例。從而，在未脫離本 發日月之申請專利範圍之主旨的範圍內，係可做出各種變 更。 【圖式簡單說明】 胃1圖A，係說明依本發明之第1實施方式之半導體 t製造方法’其表示第！製造工程，而爲放大表示切割線 附近的平面圖 第1圖B，係說明依本發明之第丨實施方式之半導體 之製造方法，其表示第丨製造工程，而爲沿著第1圖A之 1 B ] B線的剖面圖 第2圖A，係說明依本發明之第！實施方式之半導體 之製造方法，其表示第2製造工程，而爲放大表示切割線 附近的平面圖 第2圖B，係說明依本發明之第1實施方式之半導體 之製造方法，其表示第2製造工程，而爲沿著第2圖a之 2B-2B線的剖面圖 第3圖A，係說明依本發明之第丨實施方式之半導體 之欢:is方法，其表示第3製造工程，而爲放大表示切割線 •12- (10) 1252530 附近的平面圖 第3圖B，係說明依本發明之第1實施方式之半導體 之製造方法’其表示第3製造工程，而爲沿著第3圖A之 3 B - 3 B線的剖面圖 第4圖A，係說明依本發明之第2實施方式之半導體 之製造方法，而爲放大表示切割線附近的平面圖 第4圖B，係說明依本發明之第2實施方式之半導體 • 之製造方法，而爲沿著第4圖A之4B-4B線的剖面圖 第5圖A，係說明依本發明之第3實施方式之半導體 之製造方法，而爲放大表示切割線附近的平面圖 第5圖B，係說明依本發明之第3實施方式之半導體 之製造方法，而爲沿著第5圖A之5 B - 5 B線的剖面圖 第6圖’係表示雷射之照射位置和輸出之關係的特性 圖 第7圖，係說明依本發明之第1及第3實施方式之半 # 導體之製造方法的變形例1，而爲表示雷射之照射位置和 輸出之關係的特性圖 第8圖，係說明依本發明之第1及第3實施方式之半 導體之製造方法的變形例2，而爲表示雷射之照射位置和 輸出之關係的特性圖 【主要元件符號說明】 11晶圓 11 -1半導體晶片 -13- 1252530 半導體晶片 割線 位標誌 測試墊 測試墊 層膜 緣層 線層 射照射範圍 雷射照射範圍 雷射照射範圍 射吸收部件層

Claims (1)

  1. (1) 1252530 十、申請專利範圍 1. - f重半導體裝置之製造方法，其特徵係包含於半導 體晶圓中形成半導體元件， 和於I:述半導體晶圓之上層，形成包含有相對介電率 低之絕緣膜的多層膜， 和於上述多層膜之切割線上，形成至少作爲定位標誌 及測試墊之最少一方而工作的金屬層， II 和於上述切割線上，覆蓋上述定位標誌及測試墊的範 圍，照射雷射， 和對於上述切割線上之上述定位標誌及測試墊之最少 一方上’進行較上述雷射之照射範圍爲窄的機械式切割， 而將上述半導體晶圓單片化，形成半導體晶片。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之製造方 法，其中，更且具備於形成上述金屬層之後，且於照射上 述雷射之前，在上述雷射之照射範圍中除了上述定位標誌 φ 及測試墊上以外之範圍，形< 成雷射吸收部件層者。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之製造方 法，其中，照射上述雷射，係最少照射至上述多層膜被去 除或改質的深度爲止者。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之製造方 法，其中，照射上述雷射，係以雷射切斷上述多層膜，且 照射至晶圓表面一部分被融解的深度爲止者。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之製造方 法，其中，照射上述雷射，係從上述定位標誌及測試墊開 -15- (2) (2)1252530 始最少照射3 // m寬之範圍者。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之製造方 法，其中，上述機械式切割係刀片切割者。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之製造方 法，其中，照射上述雷射，係最少照射至晶圓表面一部分 被融解的深度爲止，而照射第1、第2雷射光束； 進行上述機械式切割，係於照射了上述第1、第2雷 射光束之範圍間，進行刀片切割者。 8 ·如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之製造方 法，其中，上述雷射之頻率，係50kHz〜200kHz者。 9·如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之製造方 法，其中，上述雷射之波長，係3 5 5 nm〜1 064nm者。 1 0 ·如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之製造 方法，其中，上述雷射之輸出，係0.8 W〜4.5W者。 1 1 .如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之製造 方法，其中，上述雷射之照射位置的移動速度，係在 50mm/ sec〜300mm/ sec 者。 1 2 .如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之製造 方法，其中，上述雷射，係lOOnsec〜3 0 0nsec之間隔的脈 衝者。 1 3 .如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之製造 方法，其中，上述雷射係於掃描寬度全體具有平坦之特性 者。 1 4 .如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置之製造 -16- (3)1252530 方法，其中，上述雷射係於掃描寬度之兩端部具有峰値 者。
    -17-
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