TWI609418B - 半導體元件之製造方法以及晶圓安裝裝置 - Google Patents

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Description

半導體元件之製造方法以及晶圓安裝裝置
本發明係關於例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣閘雙極性電晶體)等半導體元件之製造方法、及其製造方法中所使用的晶圓安裝裝置。
在專利文獻1中係揭示在FZ晶圓的表面形成電晶體等的表面構造之後，將該晶圓的背面進行研削。藉由該研削，使晶圓的背面的中央部比外周端部為更薄。藉此，在晶圓的背面的外周端部形成凸起(rib)部。在研削後的晶圓係施行離子注入及金屬電極膜的形成等處理。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2009-283636號公報
專利文獻2：日本特表平10-500903號公報
例如若將晶圓研削至100μm以下的厚度為止時，因電極膜的應力等，晶圓翹曲數mm至數十mm。翹曲的晶圓 並無法搬送。因此，會有將晶圓外周數mm的區域未研削地殘留下來，藉此設置比晶圓的中央部為更厚的環部來抑制晶圓翹曲的情形。
若使用切割刀來切割晶圓時，在晶圓黏貼切割帶。但是，若欲將具有環部的晶圓黏貼在切割帶時，會在晶圓與切割帶之間產生間隙，會有有效晶片數(有效半導體元件數)降低等弊害。
本發明係為解決上述課題而研創者，目的在提供不會有有效晶片數降低等弊害而可切割晶圓之半導體元件之製造方法以及晶圓安裝裝置。
本案發明之半導體元件之製造方法之特徵為包括：切削工序，其係一面使具有在外周形成比中央部為更厚的環部、第1面、及與該第1面為相反面的第2面的晶圓的該第1面吸附在吸附載台，一面以雷射光將該環部由該晶圓切離，藉此形成平坦晶圓；黏貼工序，其係一面使吸附手吸附該平坦晶圓的該第2面，一面將該平坦晶圓由該吸附載台分離，且將該第1面黏貼在切割帶；及切割工序，其係將被黏貼在該切割帶的該平坦晶圓進行切割。
本案發明之晶圓安裝裝置之特徵為包括：切削部，具有：吸附具有在外周形成比中央部為更厚的環部、第1面、及與該第1面為相反面的第2面的晶圓的該第1面的吸附載台；及以雷射光將該環部由該晶圓切離的雷射振盪器，以形成平坦晶圓；黏貼部，其係設有切割帶；及吸附手，其係 一面對該平坦晶圓的該第2面進行真空吸附，一面使該平坦晶圓由該吸附載台移動且黏貼在該切割帶。
本發明之其他特徵由以下可知。
藉由本發明，可在藉由雷射光將環部由晶圓去除來形成平坦晶圓之後，使平坦晶圓附著在切割帶，因此可無弊害地切割晶圓。
10‧‧‧晶圓
10A‧‧‧中央部
10B‧‧‧環部
10C‧‧‧半導體元件
10a‧‧‧第1面
10b‧‧‧第2面
11‧‧‧平坦晶圓
11A‧‧‧半導體元件
12‧‧‧吸附手
14‧‧‧吸附載台
16‧‧‧雷射振盪器
16a‧‧‧雷射光
20‧‧‧切割帶
20A‧‧‧糊材
20B‧‧‧基材
22‧‧‧安裝框架
40‧‧‧切割器的吸附載台
42‧‧‧切割刀
44‧‧‧溝槽
50‧‧‧晶圓安裝裝置
52‧‧‧載台
54‧‧‧安裝框架匣盒
56‧‧‧搬送方向
60‧‧‧切割帶黏貼部
62‧‧‧搬送方向
70‧‧‧黏貼部
80‧‧‧載台
82‧‧‧晶圓匣盒
84‧‧‧搬送方向
90‧‧‧切削部
92、94‧‧‧搬送方向
100‧‧‧載台
102‧‧‧匣盒
200‧‧‧腔室
202‧‧‧配管
206‧‧‧間隙
210‧‧‧吸附載台
212‧‧‧切割刀
214、216‧‧‧方向
300‧‧‧伸展載台
302、304‧‧‧溝槽
400‧‧‧保護膜
402‧‧‧雷射切削屑
410‧‧‧橡皮環
412‧‧‧防塵護蓋
420‧‧‧氣流生成裝置
422‧‧‧氣流
450‧‧‧高水壓泵
452‧‧‧配管
454‧‧‧噴嘴
456‧‧‧光纖
458‧‧‧水柱
第1圖係晶圓的剖面圖。
第2圖係晶圓與吸附載台的剖面圖。
第3圖係顯示雷射振盪器等的圖。
第4圖係顯示切削工序後的晶圓的剖面圖。
第5圖係顯示將平坦晶圓由吸附載台分離的圖。
第6圖係顯示將平坦晶圓黏貼在切割帶的剖面圖。
第7圖係顯示被切割構造的剖面圖。
第8圖係顯示切割平坦晶圓的剖面圖。
第9圖係切割工序後的平坦晶圓等的平面圖。
第10圖係實施形態1之晶圓安裝裝置的平面圖。
第11圖係說明比較例的圖。
第12圖係說明比較例的圖。
第13圖係說明比較例中切割帶對晶圓的黏貼的圖。
第14圖係說明比較例中的切割的圖。
第15圖係顯示比較例的間隙的圖。
第16圖係顯示比較例中的伸展載台等的圖。
第17圖係說明比較例中的切割帶的破斷的圖。
第18圖係顯示實施形態2之晶圓安裝裝置的切削部的圖。
第19圖係顯示實施形態3之晶圓安裝裝置的切削部的圖。
第20圖係顯示實施形態4之晶圓安裝裝置的切削部的圖。
第21圖係顯示實施形態5之晶圓安裝裝置的切削部的圖。
第22圖係顯示變形例之切削部的圖。
第23圖係顯示變形例之切削部的圖。
參照圖示說明本發明之實施形態之半導體元件之製造方法以及晶圓安裝裝置。對相同或相對應的構成要素標註相同符號，且有省略反覆說明的情形。
實施形態1.
說明本發明之實施形態1之半導體元件之製造方法。第1圖係具有：第1面10a、及與第1面10a為相反面的第2面10b的晶圓的剖面圖。晶圓10係具有中央部10A及環部10B。中央部10A係第1面10a側被研削而形成為例如100μm以下的厚度。在中央部10A的第2面10b側係形成有例如電晶體等元件來作為裝置的表面構造。
環部10B係比位於中央部10A的外周的中央部10A為更厚的部分。環部10B係被形成為用以提高晶圓10的強度，以防止晶圓10翹曲。其中，在外周具有較厚的部分的晶圓係被稱為TAIKO(註冊商標)晶圓。
第2圖係顯示將晶圓10載置在吸附載台的剖面 圖。使吸附手12吸附在晶圓10的第2面10b而使晶圓10移動，且將晶圓10載置在吸附載台14。藉此，晶圓10的第1面10a會接觸吸附載台14。
接著，將環部10B去除。第3圖係顯示將環部10B 去除的剖面圖。在該工序中，一面使晶圓10的第1面10a吸附在吸附載台14，一面以雷射光16a將環部10B由晶圓10切離。此時，雷射光16a係照射在中央部10A與環部10B的交界。 雷射光16a係由雷射振盪器16放出。較佳為使用YAG雷射作為雷射振盪器16，但是並未特別限定於此。
如上所示，將環部10B由晶圓10切離的工序稱為 切削工序。第4圖係顯示切削工序後的晶圓的剖面圖。藉由切削工序，環部10B由晶圓10被切削，僅殘留中央部10A。將僅以中央部10A所形成的厚度為一定的晶圓稱為平坦晶圓11。
接著，如第5圖所示，將平坦晶圓11由吸附載台 14分離。具體而言，一面使平坦晶圓11的第2面10b吸附在吸附手12，一面將平坦晶圓11由吸附載台14分離。在此，藉由形成為使吸附手12可與平坦晶圓11的第2面10b的大部分相接觸的大小，可利用吸附手12來防止平坦晶圓11發生翹曲。
接著，如第6圖所示，將平坦晶圓11黏貼在切割帶20。切割帶20係具有糊材20A與基材20B相密接的構造。切割帶20的外周係附著在環狀的安裝框架22。在該工序中，將平坦晶圓11的第1面10a黏貼在切割帶20的糊材20A。如上所示，一面使平坦晶圓11的第2面10b吸附在吸附手12，一面將平坦晶圓11由吸附載台14分離，且將第1面10a黏貼 在切割帶20的工序稱為黏貼工序。
接著，如第7圖所示，使吸附手由平坦晶圓11退 避。在該狀態下，平坦晶圓11係被黏貼在切割帶20，因此不會翹曲。將第7圖所示之安裝框架22、切割帶20、及平坦晶圓11形成為一體的構造稱為被切割構造。
接著，第8圖所示，切割被黏貼在切割帶20的平 坦晶圓11。將該工序稱為切割工序。在切割工序中，首先，將被切割構造置放在切割器的吸附載台40之上。接著，在使切割帶20吸附在切割器的吸附載台40的狀態下，藉由切割刀42切割平坦晶圓11。藉此，平坦晶圓11係被分割成各個半導體元件11A(單晶圓(chip))。接著，藉由切割刀42，在切割帶20形成溝槽44。
第9圖係切割工序後的晶圓等的平面圖。按照縱 向的溝槽44A與橫向的溝槽44B，平坦晶圓11被分割成各個半導體元件11A。本發明之實施形態1之半導體元件之製造方法係包括上述工序。
接著，說明用以形成被切割構造的裝置亦即晶圓 安裝裝置。第10圖係晶圓安裝裝置50的平面圖。晶圓安裝裝置50係主要實施切削工序、及黏貼工序的裝置。晶圓安裝裝置50係包括載台52。在載台52之上設有收容安裝框架22的安裝框架匣盒54。安裝框架匣盒54內的安裝框架22係被搬送至切割帶黏貼部60。搬送方向係以箭號56表示。
切割帶黏貼部60係將安裝框架22黏貼在切割帶20的場所。在將安裝框架22黏貼在切割帶20之後，切削切割 帶20的外周部。黏貼有切割帶20的安裝框架22係被搬送至黏貼部70。搬送方向係以箭號62表示。
說明黏貼部70之前，先說明晶圓的處理。晶圓安 裝裝置50係包括載台80。在載台80之上設有收容晶圓10的晶圓匣盒82。晶圓匣盒82的晶圓10係使用吸附手12而被搬送至切削部90。搬送方向係以箭號84表示。
切削部90係包括：吸附載台14、及雷射振盪器 16。以切削部90，如參照第2-4圖所作之說明所示，切削環部10B。藉由切削環部10B所形成的厚度為一定的平坦晶圓11係被保持在吸附載台14，因此並不會有翹曲的情形。
平坦晶圓11係朝以箭號92表示的搬送方向搬 送。具體而言，一面以吸附手12對平坦晶圓11的第2面10b進行真空吸附，一面使平坦晶圓11由吸附載台14移動至黏貼部70。接著，在黏貼部70中黏貼有切割帶20的安裝框架22進行待機，如參照第6圖所作之說明所示，將平坦晶圓11黏貼於切割帶20。此時，對平坦晶圓11施加朝向切割帶20的方向的滾輪加壓、或真空大氣加壓等，而可使平坦晶圓11及切割帶20相密接。
如此一來，在黏貼部70中，安裝框架22、切割帶 20、及平坦晶圓11成為一體的被切割構造即完成。被切割構造係被搬送至載台100。搬送方向係以箭號94表示。在載台100之上設有收容被切割構造的匣盒102。被切割構造被收容在匣盒102，藉由晶圓安裝裝置50所為之處理即結束。
接著，為易於理解本發明之意義，說明比較例。 在比較例之半導體元件之製造方法中，首先，如第11圖所示，將黏貼有切割帶20的安裝框架22、及晶圓10搬送至腔室200內。接著，將腔室200內進行真空抽引。真空抽引係由通至腔室200的配管202，將腔室200內的空氣排氣來進行。若形成為真空，即如第12圖所示，使晶圓10的環部10B與切割帶20相密接。
接著，使腔室200內恢復成大氣壓。如此一來， 如第13圖所示，大氣壓204使切割帶20附著在晶圓10的第1面10a。此時，在晶圓10的段差部與切割帶20之間產生間隙206。如此即完成比較例的被切割構造。比較例之被切割構造係具有未切割環部10B的晶圓10。
接著，切削環部10B。具體而言，如第14圖所示， 將被切割構造載置在吸附載台210，以切割刀212，將晶圓10切削成周狀。切割刀212的旋轉方向係以方向214表示，移動方向係以方向216(沿著晶圓10的外周的方向)表示。
此時，在切割刀212的正下方必須要有吸附載台 210。若在切割刀212的正下方沒有吸附載台210，則切割刀212將晶圓10彎曲按壓而進行切割。因此，若考慮到環部10B的寬幅不均、切割帶20的厚度、吸附載台210與晶圓10的中心偏移等，必須將離環部10B為距離X1(1.5mm左右)左右內側進行切削。
如上所示，在比較例中，係在切削環部10B時， 中央部10A的一部分亦必須切削，因此因該部分以致有效晶片數減少。將該問題稱為第1問題。
藉由本發明之實施形態1之半導體元件之製造方 法，可解決第1問題。亦即，在實施形態1中，由於使用雷射光，因此可切削環部10B與中央部10A的交界來去除環部10B。因此，實質上無須切削中央部10A，即可切削環部10B，因此並不會有有效晶片數減少的情形。如上所示之效果係藉由在第10圖所示之晶圓安裝裝置50的切削部90設置雷射振盪器16而得。
但是，在比較例中，若晶圓10與切割帶20的密接 性差時，該等之間的間隙會變大。第15圖係顯示晶圓10與切割帶20的間隙206形成為較大的圖。在第15圖的上側係顯示剖面圖，在第15圖的下側則顯示平面圖。若間隙206較大時，必須加大由環部10B至進行切削的場所的距離X1，因此有效晶片數會減少。具體而言，僅有以圓220所包圍的部分進至切割工序，因此成為無用的晶片(半導體元件)多。而且，由於晶圓10與切割帶20的接著面積變小，因此晶圓10容易在切割中散落。若間隙206變大所產生的該等問題稱為第2問題。
藉由本發明之實施形態1之半導體元件之製造方 法，可解決第2問題。亦即，在實施形態1中，由於將平坦晶圓11黏貼在切割帶20，因此並不會有在平坦晶圓11與切割帶20之間形成間隙的情形。因此，在實施形態1之半導體元件之製造方法中，並不會發生第2問題。
切割晶圓而分割成各個半導體元件之後，為了易 於拾取半導體元件，一般係將切割帶進行伸展(拉伸)。第16圖係顯示將切割帶伸展的剖面圖。經個片化的半導體元件10C 接著於切割帶20。在切割帶20係形成有在環部切削時所形成的環狀溝槽302、及將晶圓10分割成各個半導體元件10C時所產生的溝槽304。使伸展載台300上升而將切割帶20拉伸，藉此切割線(溝槽304)的寬幅被擴張而容易拾取半導體元件10C。
在此，溝槽302係形成為環狀，平面視的伸展載 台300亦為圓形，因此在伸展時，力集中在切割帶20的溝槽302的周邊，會有切割帶20沿著溝槽302斷開的情形。第17圖係顯示切割帶20沿著溝槽302斷開的剖面圖。當然，若切割帶20斷開時，會難以拾取半導體元件10C。此稱為第3問題。
藉由本發明之實施形態1之半導體元件之製造方 法，可解決第3問題。亦即，在實施形態1中，由於在將晶圓10黏貼在切割帶20之前切削環部10B，因此在切割帶20並不會形成因環部切削而起的環狀溝槽。因此，在實施形態1之半導體元件之製造方法中並不會產生第3問題。
如上所述，本發明之實施形態1之半導體元件之 製造方法與比較例的方法相比，有效晶片數會增加，不會有晶圓在切割中散落的情形，可避免伸展時的切割帶20的破斷。
但是，若在將晶圓10黏貼在切割帶20之前切削 環部10B，會有平坦晶圓11翹曲之虞。但是，在本發明之實施形態1的切削工序中，係一面使晶圓10的第1面10a吸附在吸附載台14，一面以雷射光將環部10B由晶圓10切離，因此並不會有平坦晶圓11翹曲的情形。此外，在黏貼工序中， 係一面使吸附手12吸附平坦晶圓11的第2面10b，一面將平坦晶圓11由吸附載台14分離，且將第1面10a黏貼在切割帶20，因此並不會有平坦晶圓11翹曲的情形。如上所示，由切削環部10B之時，至將平坦晶圓11黏貼在切割帶20為止，可經常將平坦晶圓11保持為平坦。
以雷射振盪器16而言，較佳為使用以固體雷射容 易處理，而且高效率且壽命長的YAG雷射。但是，亦可使用其他雷射元件作為雷射振盪器16。此外，在本發明之實施形態1中，係將晶圓10之中被研磨所呈現的面設為第1面10a，將其相反面設為第2面10b。但是，即使將被研磨所呈現的面定義為第2面，將其相反面定義為第1面，來實施上述處理，亦可得本發明之效果。其中，該等變形亦可應用在以下之實施形態之半導體元件之製造方法及晶圓安裝裝置。
針對以下之實施形態之半導體元件之製造方法及 晶圓安裝裝置，由於與實施形態1相一致之處多，故以與實施形態1不同之處為中心來進行說明。
實施形態2.
第18圖係顯示本發明之實施形態2之晶圓安裝裝置的切削部的圖。在使用切削部的切削工序中，首先，在第2面10b形成水溶性保護膜400。之後，以雷射光16a將環部10B由晶圓10切離。藉由保護膜400，可防止雷射切削屑402附著在晶圓10。
實施形態3.
第19圖係顯示本發明之實施形態3之晶圓安裝裝置的切削部的圖。在使用切削部的切削工序中，首先，以橡皮環410及 防塵護蓋412覆蓋第2面10b的中央部。之後，以雷射光16a將環部10B由晶圓10切離。藉由橡皮環410及防塵護蓋412，可防止雷射切削屑402附著在晶圓10。該方法係比在第2面10b形成水溶性保護膜，可以更少的工序實現。
實施形態4.
第20圖係顯示本發明之實施形態4之晶圓安裝裝置的切削部的圖。在使用切削部的切削工序中，首先，以橡皮環410及防塵護蓋412覆蓋第2面10b的中央部。之後，以覆蓋橡皮環410及防塵護蓋412的方式安置氣流生成裝置420。在氣流生成裝置420之中係有箭號方向的氣流流動的空洞420a。氣流生成裝置420係產生經由空洞420a而由第2面10b的中央部朝向外周部的氣流422。接著，一面產生氣流422，一面以雷射光16a將環部10B由晶圓10切離。藉由該方法，可防止雷射切削屑402附著在晶圓10的邊緣。
實施形態5.
第21圖係顯示本發明之實施形態5之晶圓安裝裝置的切削部的圖。切削部係包括高水壓泵450。在高水壓泵450係連接有配管452。在配管452係連接有噴嘴454。該切削部係構成為由高水壓泵450所被放出的水經由配管452及噴嘴454而被噴在晶圓10。由噴嘴454所噴出的水柱458的直徑為例如數10μm。
由雷射振盪器16所被放出的雷射光16a係通過光 纖456及噴嘴454而被導入至水柱458內，且被照射在中央部10A與環部10B的交界。如上所示，在切削工序中，藉由將水(水柱458)噴在雷射光的照射部分，可抑制該照射部分的溫 度上升。此外，藉由該水，可將雷射切削屑402排出至外部。
其中，亦可適當組合上述各實施形態之半導體元件之製造方法與晶圓安裝裝置的特徵，來提高本發明之效果。亦可例如第22圖所示，在實施形態5的構成附加橡皮環410及防塵護蓋412。此外，亦可如第23圖所示，在實施形態5的構成附加橡皮環410、防塵護蓋412、及氣流生成裝置420。
10‧‧‧晶圓
11‧‧‧平坦晶圓
12‧‧‧吸附手
14‧‧‧吸附載台
16‧‧‧雷射振盪器
16a‧‧‧雷射光
20‧‧‧切割帶
22‧‧‧安裝框架
50‧‧‧晶圓安裝裝置
52‧‧‧載台
54‧‧‧安裝框架匣盒
56‧‧‧搬送方向
60‧‧‧切割帶黏貼部
62‧‧‧搬送方向
70‧‧‧黏貼部
80‧‧‧載台
82‧‧‧晶圓匣盒
84‧‧‧搬送方向
90‧‧‧切削部
92、94‧‧‧搬送方向
100‧‧‧載台
102‧‧‧匣盒

Claims (8)

  1. 一種半導體元件之製造方法，其特徵在於包括：切削工序，其係一面使具有在外周形成比中央部為更厚的環部、第1面、及與前述第1面為相反面的第2面的晶圓的前述第1面吸附在吸附載台，一面以雷射光將前述環部由前述晶圓切離，藉此形成平坦晶圓；黏貼工序，其係一面使吸附手吸附前述平坦晶圓的前述第2面，一面將前述平坦晶圓由前述吸附載台分離，且將前述第1面黏貼在切割帶；及切割工序，其係將被黏貼在前述切割帶的前述平坦晶圓進行切割。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體元件之製造方法，其中，在前述切削工序中係使用YAG雷射。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之半導體元件之製造方法，其中，在前述切削工序中，在前述第2面形成水溶性的保護膜之後，將前述環部由前述晶圓切離。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之半導體元件之製造方法，其中，在前述切削工序中，在以橡皮環及防塵護蓋覆蓋前述第2面的中央部之後，將前述環部由前述晶圓切離。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之半導體元件之製造方法，其中，在前述切削工序中，一面產生由前述第2面的中央部朝向外周部的氣流，一面將前述環部由前述晶圓切離。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之半導體元件之製造方法，其中，在前述切削工序中，對前述雷射光的照射部分噴水。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之半導體元件之製造方法，其中，在前述切削工序中，對前述中央部與前述環部的交界照射前述雷射光。
  8. 一種晶圓安裝裝置，其特徵在於包括：切削部，具有：吸附具有在外周形成比中央部為更厚的環部、第1面、及與前述第1面為相反面的第2面的晶圓的前述第1面的吸附載台；及以雷射光將前述環部由前述晶圓切離的雷射振盪器，以形成平坦晶圓；黏貼部，其係設有切割帶；及吸附手，其係一面對前述平坦晶圓的前述第2面進行真空吸附，一面使前述平坦晶圓由前述吸附載台移動且黏貼在前述切割帶。
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