專利名稱：半導(dǎo)體基板的切斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體器件的制造工序等中用于切斷半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體基板的切斷方法。
背景技術(shù)：
作為至今已有的這種技術(shù)，在日本特開2002-158276號專利公報和特開2000-104040號專利公報中記載了下列那樣的技術(shù)。首先，在半導(dǎo)體晶片的背面上經(jīng)過芯片接合(die bonding)樹脂層貼附粘接薄片，在將半導(dǎo)體晶片保持在該粘接薄片上的狀態(tài)中用刀片切斷半導(dǎo)體晶片得到半導(dǎo)體晶片。而且，當(dāng)拾起粘接薄片上的半導(dǎo)體芯片時，使芯片接合樹脂與各個半導(dǎo)體芯片一起從粘接薄片剝離。因此，可以省略在半導(dǎo)體芯片背面上涂敷粘合劑等的工序，將半導(dǎo)體芯片粘合在引線框上。
但是，在上述那樣的技術(shù)中，當(dāng)用刀片切斷保持在粘接薄片上的半導(dǎo)體晶片時，需要一方面不切斷粘接薄片，另一方面要確實地切斷存在于半導(dǎo)體晶片和粘接薄片之間的芯片接合樹脂層。因此，在這種情形中用刀片切斷半導(dǎo)體晶片，應(yīng)該要特別慎重。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明就是鑒于這種問題提出的，本發(fā)明的目的是提供能夠與芯片接合樹脂層一起高效率地切斷半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體基板的切斷方法。
為了達(dá)到上述目的，與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體基板的切斷方法的特征是它包括通過使聚光點調(diào)整到經(jīng)過芯片接合樹脂層貼附了薄片的半導(dǎo)體基板的內(nèi)部而照射激光，在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)域，利用該改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定切斷部的工序；和在形成預(yù)定切斷部的工序后，通過使薄片擴(kuò)張，沿預(yù)定切斷部切斷半導(dǎo)體基板和芯片接合樹脂層的工序。
在該半導(dǎo)體基板的切斷方法中，因為通過使聚光點調(diào)整到半導(dǎo)體基板內(nèi)部而照射激光，在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部發(fā)生稱為多光子吸收的現(xiàn)象，形成改質(zhì)區(qū)域，所以能夠利用該改質(zhì)區(qū)域，沿應(yīng)該切斷半導(dǎo)體基板的所需的預(yù)定切斷線在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成預(yù)定切斷部。這樣，當(dāng)在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成預(yù)定切斷部時，將預(yù)定切斷部作為起點用比較小的力沿半導(dǎo)體基板的厚度方向發(fā)生裂縫。因此，當(dāng)使貼附在半導(dǎo)體基板上的薄片擴(kuò)張時，能夠沿預(yù)定切斷部高精度地切斷半導(dǎo)體基板。這時，因為切斷了的半導(dǎo)體基板的相對向的切斷面最初處于粘附狀態(tài)，伴隨著薄片的擴(kuò)張而分離，所以也沿預(yù)定切斷部切斷存在于半導(dǎo)體基板和薄片之間的芯片接合樹脂層。因此，與殘留薄片，用刀片切斷半導(dǎo)體晶片和芯片接合樹脂層的情形比較，可以效率遠(yuǎn)高得多地沿預(yù)定切斷部切斷半導(dǎo)體基板和芯片接合樹脂層。而且，因為切斷了的半導(dǎo)體基板的相對向的切斷面最初相互粘附著，所以切斷了的各個半導(dǎo)體基板和切斷了的各個芯片接合樹脂層具有大致相同的外形，也能夠防止芯片接合樹脂從各半導(dǎo)體基板的切斷面露出來。
又，與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體基板的切斷方法的特征是它包括通過使聚光點調(diào)整到經(jīng)過芯片接合樹脂層貼附了薄片的半導(dǎo)體基板內(nèi)部，在聚光點中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上并且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，在半導(dǎo)體基板內(nèi)部形成包含熔融處理區(qū)域的改質(zhì)區(qū)域，利用該包含熔融處理區(qū)域的改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定切斷部的工序；和在形成預(yù)定切斷部的工序后，通過使薄片擴(kuò)張，沿預(yù)定切斷部切斷半導(dǎo)體基板和芯片接合樹脂層的工序。
在這種半導(dǎo)體基板的切斷方法中，在形成預(yù)定切斷部的工序中，使聚光點調(diào)整到半導(dǎo)體基板內(nèi)部，在聚光點中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上并且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光。因此，通過多光子吸收局部地加熱半導(dǎo)體基板內(nèi)部。通過該加熱在半導(dǎo)體基板內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域。因為該熔融處理區(qū)域是上述改質(zhì)區(qū)域的一個例子，所以即便用這種半導(dǎo)體基板的切斷方法，與殘留薄片，用刀片切斷半導(dǎo)體晶片和芯片接合樹脂層的情形比較，也可以效率遠(yuǎn)高得多地沿預(yù)定切斷部切斷半導(dǎo)體晶片和芯片接合樹脂層。
又，與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體基板的切斷方法的特征是它包括通過使聚光點調(diào)整到經(jīng)過芯片接合樹脂層貼附了薄片的半導(dǎo)體基板的內(nèi)部而照射激光，在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域，利用該改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定切斷部的工序；和在形成預(yù)定切斷部的工序后，通過使薄片擴(kuò)張，沿預(yù)定切斷部切斷半導(dǎo)體基板和芯片接合樹脂層的工序。而且，具有該改質(zhì)區(qū)域是熔融處理過的區(qū)域的情況。
即便用這種半導(dǎo)體基板的切斷方法，根據(jù)與上述半導(dǎo)體基板的切斷方法同樣的理由，與殘留薄片，用刀片切斷半導(dǎo)體晶片和芯片接合樹脂層的情形比較，也可以效率遠(yuǎn)高得多地沿預(yù)定切斷部切斷半導(dǎo)體晶片和芯片接合樹脂層。但是，既具有通過多光子吸收形成改質(zhì)區(qū)域的情形，也具有通過其它原因形成改質(zhì)區(qū)域的情形。
又，與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體基板的切斷方法的特征是它包括通過使聚光點調(diào)整到貼附了薄片的半導(dǎo)體基板內(nèi)部而照射激光，在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域，利用該改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定切斷部的工序；和在形成預(yù)定切斷部的工序后，通過使薄片擴(kuò)張，沿預(yù)定切斷部切斷半導(dǎo)體基板的工序。
如果根據(jù)該半導(dǎo)體基板的切斷方法，則與殘留薄片，用刀片切斷半導(dǎo)體晶片的情形比較，可以效率遠(yuǎn)高得多地沿預(yù)定切斷部切斷半導(dǎo)體晶片。
此外，在與上述的本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體基板的切斷方法中，在形成預(yù)定切斷部的工序中，既可以將預(yù)定切斷部作為起點，使裂紋(裂縫)到達(dá)半導(dǎo)體基板的激光入射側(cè)的表面，也可以將預(yù)定切斷部作為起點，使裂紋到達(dá)半導(dǎo)體基板的與激光入射側(cè)相反側(cè)的背面，或者，也可以將預(yù)定切斷部作為起點，使裂紋到達(dá)半導(dǎo)體基板的激光入射側(cè)的表面和它的相反側(cè)的背面。
又，與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體基板的切斷方法的特征是它包括通過使聚光點調(diào)整到經(jīng)過芯片接合樹脂層貼附了薄片的半導(dǎo)體基板的內(nèi)部而照射激光，在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)域，利用該改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定切斷部的工序；在形成預(yù)定切斷部的工序后，通過沿預(yù)定切斷部在半導(dǎo)體基板中生成應(yīng)力，沿預(yù)定切斷部切斷半導(dǎo)體基板的工序；和在切斷半導(dǎo)體基板的工序后，通過使薄片擴(kuò)張，沿半導(dǎo)體基板的切斷面切斷芯片接合樹脂層的工序。
即便在該半導(dǎo)體基板的切斷方法中，也能夠利用由多光子吸收形成的改質(zhì)區(qū)域，沿應(yīng)該切斷半導(dǎo)體基板的所需的預(yù)定切斷線地在半導(dǎo)體基板內(nèi)部形成預(yù)定切斷部。因此，當(dāng)沿預(yù)定切斷部在半導(dǎo)體基板中生成應(yīng)力時，能夠沿預(yù)定切斷部高精度地切斷半導(dǎo)體基板。而且，當(dāng)使貼附在半導(dǎo)體基板上的薄片擴(kuò)張時，因為切斷了的半導(dǎo)體基板的相對向的切斷面，從相互粘附狀態(tài)，伴隨著薄片的擴(kuò)張而分離，所以沿半導(dǎo)體基板的切斷面切斷存在于半導(dǎo)體基板和薄片之間的芯片接合樹脂層。因此，與殘留薄片，用刀片切斷半導(dǎo)體晶片和芯片接合樹脂層的情形比較，可以效率遠(yuǎn)高得多地沿預(yù)定切斷部切斷半導(dǎo)體基板和芯片接合樹脂層。而且，因為切斷了的半導(dǎo)體基板的相對向的切斷面最初相互粘附著，所以切斷了的各個半導(dǎo)體基板和切斷了的各個芯片接合樹脂層具有大致相同的外形，也能夠防止芯片接合樹脂從各半導(dǎo)體基板的切斷面露出來。
又，與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體基板的切斷方法的特征是它包括通過使聚光點調(diào)整到經(jīng)過芯片接合樹脂層貼附了薄片的半導(dǎo)體基板內(nèi)部，在聚光點中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上并且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，在半導(dǎo)體基板內(nèi)部形成包含熔融處理區(qū)域的改質(zhì)區(qū)域，利用該包含熔融處理區(qū)域的改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定切斷部的工序；在形成預(yù)定切斷部的工序后，通過沿預(yù)定切斷部在半導(dǎo)體基板中生成應(yīng)力，沿預(yù)定切斷部切斷半導(dǎo)體基板的工序；和在切斷半導(dǎo)體基板的工序后，通過使薄片擴(kuò)張，沿半導(dǎo)體基板的切斷面切斷芯片接合樹脂層的工序。
進(jìn)一步，與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體基板的切斷方法的特征是它包括通過使聚光點調(diào)整到經(jīng)過芯片接合樹脂層貼附了薄片的半導(dǎo)體基板的內(nèi)部而照射激光，在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域，利用該改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定切斷部的工序；在形成預(yù)定切斷部的工序后，通過沿預(yù)定切斷部在半導(dǎo)體基板中生成應(yīng)力，沿預(yù)定切斷部切斷半導(dǎo)體基板的工序；和在切斷半導(dǎo)體基板的工序后，通過使薄片擴(kuò)張，沿半導(dǎo)體基板的切斷面切斷芯片接合樹脂層的工序。而且，具有該改質(zhì)區(qū)域是熔融處理過的區(qū)域的情況。
即便用這些半導(dǎo)體基板的切斷方法，根據(jù)與上述半導(dǎo)體基板的切斷方法同樣的理由，與殘留薄片，用刀片切斷半導(dǎo)體晶片和芯片接合樹脂層的情形比較，也可以效率遠(yuǎn)高得多地沿預(yù)定切斷部切斷半導(dǎo)體晶片和芯片接合樹脂層。
為了達(dá)到上述目的，與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體基板的切斷方法的特征是它是沿預(yù)定切斷線切斷在表面形成有功能元件的半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體基板的切斷方法，它包括通過將半導(dǎo)體基板的背面作為激光入射面使聚光點調(diào)整到半導(dǎo)體基板內(nèi)部而照射激光，形成改質(zhì)區(qū)域，利用該改質(zhì)區(qū)域，沿預(yù)定切斷線在離開激光入射面預(yù)定距離的內(nèi)側(cè)形成切斷起點區(qū)域的工序；在形成切斷起點區(qū)域后，在半導(dǎo)體基板的背面經(jīng)過芯片接合樹脂層安裝可以擴(kuò)張的保持部件的工序；和在安裝了保持部件后，通過擴(kuò)張保持部件，沿預(yù)定切斷線切斷半導(dǎo)體基板和芯片接合樹脂層的工序。
在該半導(dǎo)體基板的切斷方法中，將在表面形成功能元件的半導(dǎo)體基板作為加工對象。而且，通過將這種半導(dǎo)體基板的背面作為激光入射面使聚光點調(diào)整到半導(dǎo)體基板內(nèi)部而照射激光，產(chǎn)生例如多光子吸收或與其等同的光吸收，沿預(yù)定切斷線在半導(dǎo)體基板內(nèi)部形成由改質(zhì)區(qū)域產(chǎn)生的切斷起點區(qū)域。這時，將半導(dǎo)體基板的背面作為激光入射面是因為存在著將表面作為激光入射面時功能元件妨礙激光入射的擔(dān)心。這樣，當(dāng)在半導(dǎo)體基板內(nèi)部形成切斷起點區(qū)域時，加上自然地或比較小的力，將切斷起點區(qū)域作為起點發(fā)生裂縫，能夠使該裂縫到達(dá)半導(dǎo)體基板的表面和背面。從而，在形成切斷起點區(qū)域后，在半導(dǎo)體基板的背面經(jīng)過芯片接合樹脂層安裝可以擴(kuò)張的保持部件，當(dāng)擴(kuò)張該保持部件時，沿預(yù)定切斷線切斷的半導(dǎo)體基板的切斷面伴隨著保持部件的擴(kuò)張從粘附狀態(tài)分離。因此，也沿預(yù)定切斷線切斷存在于半導(dǎo)體基板和保持部件之間的芯片接合樹脂層。因此，與用刀片切斷的情形比較，能夠效率遠(yuǎn)高得多地沿預(yù)定切斷線切斷半導(dǎo)體基板和芯片接合樹脂層。而且，因為沿預(yù)定切斷線切斷了的半導(dǎo)體基板的切斷面最初相互粘附著，所以切斷了的各個半導(dǎo)體基板和切斷了的各個芯片接合樹脂層具有大致相同的外形，也能夠防止芯片接合樹脂從各半導(dǎo)體基板的切斷面露出來。
這里，所謂功能元件指的是例如，通過晶體生長形成的半導(dǎo)體動作層、光二極管等的受光元件、激光二極管等的發(fā)光元件、作為線路形成的電路元件等。
進(jìn)一步，優(yōu)選包括在形成切斷起點區(qū)域前，為了使半導(dǎo)體基板具有預(yù)定厚度而研磨半導(dǎo)體基板背面的工序。這樣，通過為了使半導(dǎo)體基板具有預(yù)定厚度地預(yù)先研磨半導(dǎo)體基板背面，可以沿預(yù)定切斷線更高精度地切斷半導(dǎo)體基板和芯片接合樹脂層。此外，所謂的研磨意味著包含切削、研削、化學(xué)刻蝕等。
又，存在改質(zhì)區(qū)域包含熔融處理區(qū)域的情形。當(dāng)加工對象是半導(dǎo)體基板時，存在著通過激光照射形成熔融處理區(qū)域的情形。因為該熔融處理區(qū)域是上述改質(zhì)區(qū)域的一個例子，所以在該情形中，也能夠容易地切斷半導(dǎo)體基板，可以高效率地沿預(yù)定切斷線切斷半導(dǎo)體基板和芯片接合樹脂層。
又，在與上述本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體基板的切斷方法中，當(dāng)形成切斷起點區(qū)域時，既可以將切斷起點區(qū)域作為起點，使裂紋到達(dá)半導(dǎo)體基板的表面，也可以將切斷起點區(qū)域作為起點，使裂紋到達(dá)半導(dǎo)體基板的背面，也可以將切斷起點區(qū)域作為起點，使裂紋到達(dá)半導(dǎo)體基板的表面和背面。


圖1是用與本實施方式有關(guān)的激光加工方法進(jìn)行激光加工中的半導(dǎo)體基板的平面圖。
圖2是沿圖1所示的半導(dǎo)體基板的II-II線的剖面圖。
圖3是用與本實施方式有關(guān)的激光加工方法進(jìn)行激光加工后的半導(dǎo)體基板的平面圖。
圖4是沿圖3所示的半導(dǎo)體基板的IV-IV線的剖面圖。
圖5是沿圖3所示的半導(dǎo)體基板的V-V線的剖面圖。
圖6是用與本實施方式有關(guān)的激光加工方法切斷的半導(dǎo)體基板的平面圖。
圖7是表示用與本實施方式有關(guān)的激光加工方法切斷的硅晶片的一部分中的剖面的照片的圖。
圖8是表示在與本實施方式有關(guān)的激光加工方法中的激光波長和硅基板內(nèi)部透過率的曲線圖。
圖9是表示用與本實施方式有關(guān)的激光加工裝置的概略構(gòu)成圖。
圖10是用于說明用與本實施方式有關(guān)的激光裝置形成預(yù)定切斷部的順序的流程圖。
圖11A和11B是用于說明與本實施方式有關(guān)的硅晶片的切斷方法的示意圖，圖11A是表示將粘接薄片貼附在硅晶片上的狀態(tài)的圖，圖11B是表示在硅晶片內(nèi)部形成由熔融處理區(qū)域產(chǎn)生的預(yù)定切斷部的狀態(tài)的圖。
圖12A和12B是用于說明與本實施方式有關(guān)的硅晶片的切斷方法的示意圖，圖12A是使粘接薄片擴(kuò)張的狀態(tài)，圖12B是將紫外線照射在粘接薄片上的狀態(tài)。
圖13A和13B是用于說明與本實施方式有關(guān)的硅晶片的切斷方法的示意圖，圖13A是拾起切斷的芯片接合樹脂層和半導(dǎo)體芯片的狀態(tài)，圖13B是經(jīng)過芯片接合樹脂層使半導(dǎo)體芯片與引線框接合的狀態(tài)。
圖14A和14B是用于說明與本實施方式有關(guān)的硅晶片的切斷方法中的硅晶片和預(yù)定切斷部的關(guān)系的示意圖，圖14A是表示不發(fā)生將預(yù)定切斷部作為起點的裂紋的狀態(tài)的圖，圖14B是表示將預(yù)定切斷部作為起點的裂紋到達(dá)硅晶片的表面和背面的狀態(tài)的圖。
圖15A和15B是用于說明與本實施方式有關(guān)的硅晶片的切斷方法中的硅晶片和預(yù)定切斷部的關(guān)系的示意圖，圖15A是表示將預(yù)定切斷部作為起點的裂紋到達(dá)硅晶片的表面的狀態(tài)的圖，圖15B是表示將預(yù)定切斷部作為起點的裂紋到達(dá)硅晶片的背面的狀態(tài)的圖。
圖16A和16B是用于說明與本實施方式有關(guān)的硅晶片的切斷方法的一個實施例的示意圖，圖16A是表示就在粘接薄片開始擴(kuò)張后的狀態(tài)的圖，圖16B是表示粘接薄片擴(kuò)張中的狀態(tài)的圖。
圖17A和17B是用于說明與本實施方式有關(guān)的硅晶片的切斷方法的一個實施例的示意圖，圖17A是表示在粘接薄片擴(kuò)張結(jié)束后的狀態(tài)的圖，圖17B是表示拾起半導(dǎo)體芯片時的狀態(tài)的圖。
圖18是用于說明與本實施方式有關(guān)的硅晶片的切斷方法的其它實施例的示意圖。
圖19A和19B是用于說明在與本實施方式有關(guān)的硅晶片的切斷方法的另一個其它實施例中不發(fā)生將預(yù)定切斷部作為起點的裂紋的情形的圖，圖19A是表示形成由熔融處理區(qū)域產(chǎn)生的預(yù)定切斷部后的狀態(tài)的圖，圖19B是表示使粘接薄片擴(kuò)張后的狀態(tài)的圖。
圖20A和20B是用于說明在與本實施方式有關(guān)的硅晶片的切斷方法的另一個其它實施例中將預(yù)定切斷部作為起點的裂紋到達(dá)硅晶片的表面和背面的情形的圖，圖20A是表示形成由熔融處理區(qū)域產(chǎn)生的預(yù)定切斷部后的狀態(tài)的圖，圖20B是表示使粘接薄片擴(kuò)張后的狀態(tài)的圖。
圖21A和21B是用于說明在與本實施方式有關(guān)的硅晶片的切斷方法的另一個其它實施例中將預(yù)定切斷部作為起點的裂紋到達(dá)硅晶片的表面的情形的圖，圖21A是表示形成由熔融處理區(qū)域產(chǎn)生的預(yù)定切斷部后的狀態(tài)的圖，圖21B是表示使粘接薄片擴(kuò)張后的狀態(tài)的圖。
圖22A和22B是用于說明在與本實施方式有關(guān)的硅晶片的切斷方法的另一個其它實施例中將預(yù)定切斷部作為起點的裂紋到達(dá)硅晶片的背面的情形的圖，圖22A是表示形成由熔融處理區(qū)域產(chǎn)生的預(yù)定切斷部后的狀態(tài)的圖，圖22B是表示使粘接薄片擴(kuò)張的狀態(tài)的圖。
圖23是在本實施方式的半導(dǎo)體基板的切斷方法中成為加工對象的硅晶片的平面圖。
圖24A-24C是用于說明本實施方式的半導(dǎo)體基板的切斷方法的示意圖，圖24A是表示將保護(hù)膜貼附在硅晶片上的狀態(tài)的圖，圖24B是表示使硅晶片薄型化后的狀態(tài)的圖，圖24C是表示將紫外線照射在保護(hù)膜上的狀態(tài)的圖。
圖25A-25C是用于說明本實施方式的半導(dǎo)體基板的切斷方法的示意圖，圖25A是表示將硅晶片和保護(hù)膜固定在載置臺上的狀態(tài)的圖，圖25B是表示將激光照射在硅晶片上的狀態(tài)的圖，圖25C是表示在硅晶片內(nèi)部形成切斷起點區(qū)域的狀態(tài)的圖。
圖26A-26C是用于說明本實施方式的半導(dǎo)體基板的切斷方法的示意圖，圖26A是表示將附有芯片接合樹脂的膜貼附在硅晶片上的狀態(tài)的圖，圖26B是表示從硅晶片剝離保護(hù)膜的狀態(tài)的圖，圖26C是表示將紫外線照射在擴(kuò)張膜上的狀態(tài)的圖。
圖27A-27C是用于說明本實施方式的半導(dǎo)體基板的切斷方法的示意圖，圖27A是使擴(kuò)張膜擴(kuò)張的狀態(tài)，圖27B是拾取切斷的芯片接合樹脂層和半導(dǎo)體芯片的狀態(tài)，圖27C是經(jīng)過芯片接合樹脂層使半導(dǎo)體芯片與引線框接合的狀態(tài)。
具體實施例方式
下面，我們參照附圖詳細(xì)說明與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體基板的切斷方法的優(yōu)先實施方式。
在與本實施方式有關(guān)的半導(dǎo)體基板的切斷方法中，通過使聚光點調(diào)整到半導(dǎo)體基板內(nèi)部而照射激光，在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)域，利用該改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定切斷部。因此，在說明與本實施方式有關(guān)的半導(dǎo)體基板的切斷方法前，我們以多光子吸收為中心說明為了形成預(yù)定切斷部而實施的激光加工方法。
當(dāng)光子的能量hv比材料的吸收的能帶間隙EG小時材料在光學(xué)上是透明的。因此，材料中發(fā)生吸收的條件是hv＞EG。但是，即便在光學(xué)上是透明的，當(dāng)激光強(qiáng)度非常大，nhv＞EG的條件(n＝2、3、4……)成立時，也在材料中發(fā)生吸收。該現(xiàn)象稱為多光子吸收。在脈沖波的情形中，激光強(qiáng)度由激光的聚光點的峰值功率密度(W/cm2)決定，例如在峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上的條件下發(fā)生多光子吸收。峰值功率密度由(聚光點中的激光的1個脈沖的能量)÷(激光的光束點截面積×脈沖寬度)求得。又，在連續(xù)波的情形中，激光強(qiáng)度由激光的聚光點的電場強(qiáng)度(W/cm2)決定。
我們參照圖1～圖6說明與利用這種多光子吸收的本實施方式有關(guān)的激光加工的原理。圖1是激光加工中的半導(dǎo)體基板1的平面圖，圖2是沿圖1所示的半導(dǎo)體基板1的II-II線的剖面圖，圖3是激光加工后的半導(dǎo)體基板1的平面圖，圖4是沿圖3所示的半導(dǎo)體基板1的IV-IV線的剖面圖，圖5是沿圖3所示的半導(dǎo)體基板1的V-V線的剖面圖，圖6是切斷的半導(dǎo)體基板1的平面圖。
如圖1和圖2所示，在半導(dǎo)體基板1的表面3上，具有應(yīng)該切斷半導(dǎo)體基板1的所需的預(yù)定切斷線5。預(yù)定切斷線5是直線狀延伸的假想線(也可以在半導(dǎo)體基板1上實際劃線作為預(yù)定切斷線5)。與本實施方式有關(guān)的激光加工在產(chǎn)生多光子吸收條件下使聚光點P調(diào)整到半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部而將激光L照射在半導(dǎo)體基板1上形成改質(zhì)區(qū)域7。此外，所謂的聚光點指的是激光L會聚的地方。
通過使激光L沿預(yù)定切斷線5(即沿箭頭A的方向)相對移動，使聚光點P沿預(yù)定切斷線5移動。因此，如圖3～圖5所示，改質(zhì)區(qū)域7只沿預(yù)定切斷線5在半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部形成，利用該改質(zhì)區(qū)域7形成預(yù)定切斷部9。與本實施方式有關(guān)的激光加工不是通過半導(dǎo)體基板1吸收激光L使半導(dǎo)體基板1發(fā)熱而形成改質(zhì)區(qū)域7。而是使激光L透過半導(dǎo)體基板1在半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部發(fā)生多光子吸收，形成改質(zhì)區(qū)域7。于是，因為在半導(dǎo)體基板1的表面3中幾乎不吸收激光L，所以不會使半導(dǎo)體基板1的表面3熔融。
半導(dǎo)體基板1的切斷中，因為起點位于要切斷的地方，從該起點割裂半導(dǎo)體基板1，所以如圖6所示，能夠用比較小的力切斷半導(dǎo)體基板1。因此，可以在半導(dǎo)體基板1的表面3上不發(fā)生不要的裂紋地切斷半導(dǎo)體基板1。
此外，在將預(yù)定切斷部作為起點的半導(dǎo)體基板的切斷中，要考慮下列2個情形。一個是，在形成預(yù)定切斷部后，通過在半導(dǎo)體基板上加上人為的力，將預(yù)定切斷部作為起點割裂半導(dǎo)體基板，切斷半導(dǎo)體基板的情形。這是例如當(dāng)半導(dǎo)體基板的厚度大時進(jìn)行切斷的情形。當(dāng)加上人為的力時，例如，沿半導(dǎo)體基板的預(yù)定切斷部在半導(dǎo)體基板上加上彎曲應(yīng)力或剪切斷應(yīng)力，或者通過將溫度差賦予半導(dǎo)體基板產(chǎn)生熱應(yīng)力的情形。另一個是，通過形成預(yù)定切斷部，將預(yù)定切斷部作為起點向著半導(dǎo)體基板的截面方向(厚度方向)自然地進(jìn)行割裂，結(jié)果切斷半導(dǎo)體基板的情形。這是例如當(dāng)半導(dǎo)體基板的厚度小時，可以由1列改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定切斷部，當(dāng)半導(dǎo)體基板的厚度大時，可以通過在厚度方向形成多列改質(zhì)區(qū)域，形成預(yù)定切斷部的情形。此外，在該自然地進(jìn)行割裂的情形中，因為在要進(jìn)行切斷的地方，裂紋不先進(jìn)行到與不形成預(yù)定切斷部的部位對應(yīng)的部分的表面，只割裂與形成預(yù)定切斷部的部位對應(yīng)的部分，所以能夠很好地控制切斷。近年來，因為存在著硅晶片等的半導(dǎo)體基板的厚度變薄的傾向，所以這種控制性好的切斷方法是非常有效的。
又，在本實施方式中作為由多光子吸收形成的改質(zhì)區(qū)域，是下面說明的熔融處理區(qū)域。
通過使聚光點調(diào)整到半導(dǎo)體基板內(nèi)部，在聚光點中的電場強(qiáng)度為1×108(W/cm2)以上并且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光。因此，通過多光子吸收局部地加熱半導(dǎo)體基板內(nèi)部。通過該加熱在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域。熔融處理區(qū)域是臨時熔融后再固化的區(qū)域、正在熔融狀態(tài)的區(qū)域、和從熔融狀態(tài)再固化的狀態(tài)的區(qū)域，也能夠稱為經(jīng)過相變的區(qū)域或晶體構(gòu)造變化了的區(qū)域。又，熔融處理區(qū)域也能夠稱為在單晶構(gòu)造、非晶構(gòu)造、多晶構(gòu)造中，某個構(gòu)造變化成別的構(gòu)造的區(qū)域。即，例如，意味著從單晶構(gòu)造變化到非晶構(gòu)造的區(qū)域、從單晶構(gòu)造變化到多晶構(gòu)造的區(qū)域、從單晶構(gòu)造變化到包含非晶構(gòu)造和多晶構(gòu)造的構(gòu)造的區(qū)域。當(dāng)半導(dǎo)體基板是硅單晶構(gòu)造時，熔融處理區(qū)域例如是非晶硅構(gòu)造。作為電場強(qiáng)度的上限值，例如，為1×1012(W/cm2)。脈沖寬度優(yōu)選例如為1ns～200ns。
本發(fā)明者通過實驗確認(rèn)在硅晶片內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域。實驗條件如下。
(A)半導(dǎo)體基板硅晶片(厚度350μm、外徑4英寸)(B)激光光源半導(dǎo)體激光激勵的Nd:YAG激光器波長1064nm激光斑截面積3.14×10-8cm2振蕩形態(tài)Q開關(guān)脈沖重復(fù)頻率100kHz脈沖寬度30ns輸出能量20μJ/脈沖激光品質(zhì)TEM00偏振特性直線偏振(C)聚光用透鏡放大倍數(shù)50倍N.A.0.55對激光波長的透過率60％(D)載置半導(dǎo)體基板的載置臺的移動速度100mm/秒圖7是表示在通過在上述條件下的激光加工切斷的硅晶片的一部分中的剖面的照片的圖。在硅晶片11的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域13。此外根據(jù)上述條件形成的熔融處理區(qū)域13的厚度方向的大小約為100μm。
我們說明通過多光子吸收形成熔融處理區(qū)域13的情形。圖8是表示激光波長和硅基板內(nèi)部的透過率的關(guān)系的曲線圖。但是，除去硅基板的表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)雀髯缘姆瓷涑煞?，只表示?nèi)部的透過率。表示了硅基板的厚度t分別為50μm、100μm、200μm、500μm、1000μm時的上述關(guān)系。
例如，Nd:YAG激光的波長為1064nm，硅基板的厚度t在500μm以下時，我們看到在硅基板內(nèi)部，激光80％以上透過。因為圖7所示的硅晶片11的厚度為350μm，所以在硅晶片的中心附近，即從表面算起的175μm的部分中形成通過多光子吸收產(chǎn)生的熔融處理區(qū)域13。因為這時的透過率，當(dāng)參考厚度200μm的硅晶片時，為90％以上，所以只在硅晶片11的內(nèi)部吸收很少激光，幾乎所有的激光都透過了。這意味著不是在硅晶片11的內(nèi)部吸收激光而在硅晶片11的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域13(即不是由激光產(chǎn)生的通常加熱形成熔融處理區(qū)域)，熔融處理區(qū)域13是通過多光子吸收形成的。例如，在日本熔接學(xué)會全國大會演講概要第66集(2000年4月)的第72頁～第73頁的“由微微秒脈沖激光進(jìn)行的硅加工特性的評價”中記載著通過多光子吸收形成熔融處理區(qū)域的情況。
此外，通過將利用熔融處理區(qū)域形成的預(yù)定切斷部作為起點，向著截面方向發(fā)生斷裂，該裂紋到達(dá)硅晶片的表面和背面，結(jié)果切斷硅晶片。既具有到達(dá)硅晶片的表面和背面的裂紋自然生長的情形，也具有通過在硅晶片上加力進(jìn)行生長的情形。此外，當(dāng)從預(yù)定切斷部在硅晶片的表面和背面裂紋自然生長時，可以是裂紋從形成預(yù)定切斷部的熔融處理區(qū)域正在熔融的狀態(tài)生長的情形、和裂紋從形成預(yù)定切斷部的熔融處理區(qū)域正在熔融的狀態(tài)再固化時生長的情形中的某一個。但是，在無論哪個情形中，只在硅晶片內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域，在切斷后的切斷面上，如圖7所示形成只在內(nèi)部的熔融處理區(qū)域。當(dāng)在半導(dǎo)體基板內(nèi)部利用熔融處理區(qū)域形成預(yù)定切斷部時，因為切斷時，難以產(chǎn)生偏離預(yù)定切斷部線的不要的裂紋，所以容易控制切斷。
此外，如果考慮到半導(dǎo)體基板的晶體構(gòu)造和它的切開性等，如下地形成切斷起點區(qū)域，則將該切斷起點區(qū)域作為起點，可以用更小的力而且高精度地切斷半導(dǎo)體基板。
即，在由硅等的金剛石構(gòu)造的單晶半導(dǎo)體構(gòu)成的基板的情形中，優(yōu)選在沿(111)面(第1切開面)和(110)面(第2切開面)的方向上形成切斷起點區(qū)域。又，在由GaAs等的閃鋅礦型構(gòu)造的III-V族化合物半導(dǎo)體構(gòu)成基板的情形中，優(yōu)選在沿(110)面的方向上形成切斷起點區(qū)域。
此外，如果在應(yīng)該形成上述切斷起點區(qū)域的方向(例如，沿單晶硅基板中的(111)面的方向)或者沿與應(yīng)該形成切斷起點區(qū)域的方向正交的方向在基板上形成定向平面(orientation flat)，則將該定向平面作為基準(zhǔn)，可以在基板上容易并且正確地形成沿應(yīng)該形成切斷起點區(qū)域的方向的切斷起點區(qū)域。
下面，我們參照圖9說明在上述激光加工方法中使用的激光加工裝置。圖9是激光加工裝置100的概略構(gòu)成圖。
激光加工裝置100包括產(chǎn)生激光L的激光源101、為了調(diào)節(jié)激光L的輸出或脈沖寬度等而控制激光源101的激光源控制部102、具有激光L的反射功能并且以使激光L的光軸方向改變90°的方式配置的二向色鏡(dichroic mirror)103、會聚由二向色鏡103反射的激光L的會聚用透鏡105、載置受到由會聚用透鏡105會聚的激光L照射的半導(dǎo)體基板1的載置臺107、用于使載置臺107沿X軸方向移動的X軸載物臺109、用于使載置臺107沿與X軸方向正交的Y軸方向移動的Y軸載物臺111、用于使載置臺107沿X軸和Y軸方向正交的Z軸方向移動的Z軸載物臺113、和控制這3個載物臺109、111、113的移動的載物臺控制部115。
因為Z軸方向是與半導(dǎo)體基板1的表面3正交的方向，所以成為入射到半導(dǎo)體基板1的激光L的焦點深度的方向。因此，通過使Z軸載物臺113沿Z軸方向移動，能夠使激光L的聚光點P調(diào)整到(調(diào)整到)半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部。又，通過由X(Y)軸載物臺109(111)使半導(dǎo)體基板1沿X(Y)軸方向移動，進(jìn)行該聚光點P的X(Y)軸方向的移動。
激光源101是產(chǎn)生脈沖激光的Nd:YAG激光器。作為能夠用于激光源101的激光器，除此以外，還有Nd:YVO4激光器、Nd:YLF激光器和鈦藍(lán)寶石激光器。在形成熔融處理區(qū)域的情形中，用Nd:YAG激光器、Nd:YVO4激光器、Nd:YLF激光器是令人滿意的。在本實施方式中，用脈沖激光加工半導(dǎo)體基板1，但是如果能夠引起多光子吸收則也可以用連續(xù)波激光。
激光加工裝置100進(jìn)一步包括為了用可見光照明載置在載置臺107上的半導(dǎo)體基板1產(chǎn)生可見光線的觀察用光源117、配置在與二向色鏡103和會聚用透鏡105相同的光軸上的可見光用的光束分裂器119。將二向色鏡103配置在光束分裂器119和會聚用透鏡105之間。以具有反射可見光線的大約一半，透過余下一半的功能并且使可見光線的光軸的方向改變90°的方式配置光束分裂器119。從觀察用光源117產(chǎn)生的可見光線約一半被光束分裂器119反射，該被反射的可見光線透過二向色鏡103和會聚用透鏡105，照明半導(dǎo)體基板1的包含預(yù)定切斷線5等的表面3。
激光加工裝置100進(jìn)一步包括配置在與光束分裂器119、二向色鏡103和會聚用透鏡105相同的光軸上的攝像元件121和成像透鏡123。作為攝像元件121例如是CCD攝像機(jī)。照明包含預(yù)定切斷線5等的表面3的可見光線的反射光透過會聚用透鏡105、二向色鏡103和光束分裂器119，由成像透鏡123進(jìn)行成像，由攝像元件121進(jìn)行攝像，產(chǎn)生攝像數(shù)據(jù)。
激光加工裝置100進(jìn)一步包括被輸入從攝像元件121輸出的攝像數(shù)據(jù)的攝像數(shù)據(jù)處理部125、控制激光加工裝置100整體的整體控制部127、和監(jiān)視器129。攝像數(shù)據(jù)處理部125根據(jù)攝像數(shù)據(jù)計算為了使由觀察用光源117產(chǎn)生的可見光的焦點重合在表面3上的焦點數(shù)據(jù)。根據(jù)該焦點數(shù)據(jù)載物臺控制部115通過移動控制Z軸載物臺113，使可見光的焦點調(diào)整到表面3。因此，攝像數(shù)據(jù)處理部125作為自動聚焦單元起作用。又，攝像數(shù)據(jù)處理部125根據(jù)攝像數(shù)據(jù)計算表面3的放大圖像等的圖像數(shù)據(jù)。將該圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給整體控制部127，在整體控制部中進(jìn)行各種處理，發(fā)送給監(jiān)視器129。因此，在監(jiān)視器129上顯示出放大圖像等。
將來自載物臺控制部115的數(shù)據(jù)、來自攝像數(shù)據(jù)處理部125的圖形數(shù)據(jù)等輸入到整體控制部127，通過根據(jù)這些數(shù)據(jù)，控制激光源控制部102、觀察用光源117和載物臺控制部115，對整個激光加工裝置100進(jìn)行控制。因此，整體控制部127作為計算機(jī)單元起作用。
我們參照圖9和圖10說明用以上那樣構(gòu)成的激光加工裝置100形成預(yù)定切斷部的順序。圖10是用于說明用激光加工裝置100形成預(yù)定切斷部的順序的流程圖。
用圖中未畫出的光譜光度計等測定半導(dǎo)體基板1的光吸收特性。根據(jù)該測定結(jié)果，選定產(chǎn)生對半導(dǎo)體基板1透明的波長或吸收少的波長的激光L的激光源101(S101)。接著，測定半導(dǎo)體基板1的厚度。根據(jù)厚度的測定結(jié)果和半導(dǎo)體基板1的折射率，決定半導(dǎo)體基板1的Z軸方向的移動量(S103)。它是為了使激光L的聚光點P位于半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部，將位于半導(dǎo)體基板1的表面3的激光L的聚光點P作為基準(zhǔn)的半導(dǎo)體基板1的Z軸方向的移動量。將該移動量輸入到整體控制部127。
將半導(dǎo)體基板1載置在激光加工裝置100的載置臺107上。而且，由觀察用光源117產(chǎn)生可見光，照明半導(dǎo)體基板1(S105)。由攝像元件121拍攝包含被照明的預(yù)定切斷線5的半導(dǎo)體基板1的表面3。預(yù)定切斷線5是應(yīng)該切斷半導(dǎo)體基板1的所要的假想線。將由攝像元件121拍攝的攝像數(shù)據(jù)發(fā)送給攝像數(shù)據(jù)處理部125。根據(jù)該攝像數(shù)據(jù)，攝像數(shù)據(jù)處理部125計算為了使觀察用光源117的可見光的焦點位于表面3的焦點數(shù)據(jù)(S107)。
將該焦點數(shù)據(jù)發(fā)送給載物臺控制部115。載物臺控制部115根據(jù)該焦點數(shù)據(jù)使Z軸載物臺113沿Z軸方向移動(S109)。因此，使觀察用光源117的可見光的焦點位于半導(dǎo)體基板1的表面3上。此外，攝像數(shù)據(jù)處理部125根據(jù)攝像數(shù)據(jù)計算包含預(yù)定切斷線5的半導(dǎo)體基板1的表面3的放大圖像數(shù)據(jù)。將該放大圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過整體控制部127發(fā)送給監(jiān)視器129，因此在監(jiān)視器129上顯示出預(yù)定切斷線5附近的放大圖像。
將預(yù)先在步驟S103決定的移動量數(shù)據(jù)輸入到整體控制部127，將該移動量數(shù)據(jù)發(fā)送給載物臺控制部115。載物臺控制部115根據(jù)該移動量數(shù)據(jù)，用Z軸載物臺113使半導(dǎo)體基板1沿Z軸方向移動到使激光L的聚光點P處于半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部的位置(S111)。
接著，從激光源101產(chǎn)生激光L，將激光L照射在半導(dǎo)體基板1的表面3的預(yù)定切斷線5上。因為激光L的聚光點P位于半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部，所以只在半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域。而且，以沿預(yù)定切斷線5的方式，移動X軸載物臺109和Y軸載物臺111，利用沿預(yù)定切斷線5形成的熔融處理區(qū)域，在半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部形成沿預(yù)定切斷線5的預(yù)定切斷部(S113)。
如上所述，結(jié)束由激光加工裝置100形成預(yù)定切斷部，在半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部形成預(yù)定切斷部。當(dāng)在半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部形成預(yù)定切斷部時，能夠?qū)㈩A(yù)定切斷部作為起點用比較小的力沿半導(dǎo)體基板1的厚度方向發(fā)生裂縫。
下面，我們說明與本實施方式有關(guān)的半導(dǎo)體基板的切斷方法。此外，這里，用是半導(dǎo)體晶片的硅晶片11作為半導(dǎo)體基板。
首先，如圖11A所示，以覆蓋硅晶片11的背面17的方式，將粘接薄片20貼附在該背面17上。該粘接薄片20具有厚度約100μm的基材21，在該基材21上，設(shè)置層厚約數(shù)μm的UV硬化樹脂層22。進(jìn)一步，在該UV硬化樹脂層22上設(shè)置作為芯片接合用粘合劑起作用的芯片接合樹脂層23。此外，在硅晶片11的表面3上，矩陣狀地形成多個功能元件。這里，所謂的功能元件指的是光二極管等的受光元件或激光二極管等的發(fā)光元件，或作為電路形成的電路元件等。
接著，如圖11B所示，例如，通過用上述激光加工裝置100使聚光點處于硅晶片11的內(nèi)部地從表面3側(cè)照射激光，在硅晶片11的內(nèi)部形成作為改質(zhì)區(qū)域的熔融處理區(qū)域13，利用該熔融處理區(qū)域13形成預(yù)定切斷部9。在形成該預(yù)定切斷部9的過程中，以使激光在矩陣狀地配置的多個功能元件之間行走的方式將激光照射在硅晶片11的表面3上，因此，以就在鄰接的功能元件之間的下面行走的方式格子狀地形成預(yù)定切斷部9。
在形成預(yù)定切斷部9后，如圖12A所示，由薄片擴(kuò)張部件30，將粘接薄片20的周圍拉向外側(cè)的方式使粘接薄片20擴(kuò)張。通過該粘接薄片20的擴(kuò)張，將預(yù)定切斷部9作為起點在厚度方向發(fā)生裂縫，該裂紋到達(dá)硅晶片11的表面3和背面17。因此，能夠?qū)γ總€功能元件高精度地切斷硅晶片11，得到具有1個功能元件的半導(dǎo)體芯片25。
又，這時，因為鄰接的半導(dǎo)體芯片25、25的相對向的切斷面25a、25a最初處于粘附的狀態(tài)，伴隨著粘接薄片20的擴(kuò)張進(jìn)行分離，所以與切斷硅晶片11同時，也沿預(yù)定切斷部9切斷粘附在硅晶片11的背面17上的芯片接合樹脂層23。
此外，存在著在形成預(yù)定切斷部9時已將薄片擴(kuò)張部件30設(shè)置在載置硅晶片11的載物臺上的情形、和不設(shè)置在該載物臺上的情形。在不設(shè)置在該載物臺上的情形中，在形成預(yù)定切斷部9后，用運送部件將載置在該載物臺上的硅晶片11運送到設(shè)置了薄片擴(kuò)張部件30的其它載物臺上。
在粘接薄片20的擴(kuò)張結(jié)束后，如圖12B所示，用紫外線從背面?zhèn)日丈湔辰颖∑?0，使UV硬化樹脂層22硬化。因此，降低UV硬化樹脂層22和芯片接合樹脂層23的粘附力。此外，也可以在粘接薄片20的擴(kuò)張開始前，進(jìn)行該紫外線的照射。
接著，如圖13A所示，用作為拾起部件的吸附器(collet)等順次地拾起半導(dǎo)體芯片25。這時，切斷芯片接合樹脂層23，使它具有與半導(dǎo)體芯片25等同的外形，又，因為降低了芯片接合樹脂層23和UV硬化樹脂層22的粘附力，所以在切斷了的芯片接合樹脂層23與半導(dǎo)體芯片25的背面粘附的狀態(tài)中拾起半導(dǎo)體芯片25。而且，如圖13B所示，經(jīng)過與半導(dǎo)體芯片25的背面粘附的芯片接合樹脂層23將半導(dǎo)體芯片25載置在引線框27的頂料板(die pad)上，通過加熱進(jìn)行充填接合。
如上所述，在硅晶片11的切斷方法中，利用由由多光子吸收形成的熔融處理區(qū)域13，以沿應(yīng)該切斷硅晶片11的所需的預(yù)定切斷線的方式，在硅晶片11的內(nèi)部形成預(yù)定切斷部9。因此，當(dāng)擴(kuò)張貼附在硅晶片11上的粘接薄片20時，能夠沿預(yù)定切斷部9高精度地切斷硅晶片11，得到半導(dǎo)體芯片25。這時，因為鄰接的半導(dǎo)體芯片25、25的相對向的切斷面25a、25a最初處于粘附的狀態(tài)，伴隨著粘接薄片20的擴(kuò)張進(jìn)行分離，所以也沿預(yù)定切斷部9切斷粘附粘附在硅晶片11的背面17上的芯片接合樹脂層23。所以，與不切斷基材21地用刀片切斷硅晶片11和芯片接合樹脂層23的情形比較，可以效率遠(yuǎn)高得多地沿預(yù)定切斷部9切斷硅晶片11和芯片接合樹脂層23。
而且，因為鄰接的半導(dǎo)體芯片25、25的相對向的切斷面25a、25a最初相互粘附著，所以切斷了的各個半導(dǎo)體芯片25和切斷了的各個芯片接合樹脂層23具有大致相同的外形，也能夠防止芯片接合樹脂從各半導(dǎo)體芯片25的切斷面25a露出來。
以上所述的硅晶片11的切斷方法是如圖14A所示，直到擴(kuò)張粘接薄片20前，在硅晶片11中不發(fā)生將預(yù)定切斷部9作為起點的裂紋的情形，但是如圖14B所示，也可以在擴(kuò)張粘接薄片20前，發(fā)生將預(yù)定切斷部9作為起點的裂紋15，使該裂紋15到達(dá)硅晶片11的表面3和背面17。作為發(fā)生斷裂15的方法，例如具有通過沿預(yù)定切斷部9將刀刃等的施加應(yīng)力部件按壓在硅晶片11的背面17上，沿預(yù)定切斷部9在硅晶片11中產(chǎn)生彎曲應(yīng)力或剪斷應(yīng)力的方法、和通過將溫度差賦予硅晶片11沿預(yù)定切斷部9在硅晶片11中生成熱應(yīng)力的方法等。
這樣，在形成預(yù)定切斷部9后，沿預(yù)定切斷部9在硅晶片11中生成應(yīng)力，沿預(yù)定切斷部9切斷硅晶片11，能夠得到極高精度地切斷的半導(dǎo)體芯片25。而且，即便在該情形中，當(dāng)擴(kuò)張貼附在硅晶片11上的粘接薄片20時，因為鄰接的半導(dǎo)體芯片25、25的相對向的切斷面25a、25a從相互粘附的狀態(tài)，伴隨著粘接薄片20的擴(kuò)張進(jìn)行分離，所以也沿切斷面25a切斷粘附在硅晶片11的背面17上的芯片接合樹脂層23。因此，即便用這種切斷方法，如果與不切斷基材21地用刀片切斷硅晶片11和芯片接合樹脂層23的情形比較，則也可以效率遠(yuǎn)高得多地沿預(yù)定切斷部9切斷硅晶片11和芯片接合樹脂層23。
此外，也存在即便當(dāng)使硅晶片11的厚度變薄時，沿預(yù)定切斷部9不生成應(yīng)力，如圖14B所示，將預(yù)定切斷部9作為起點的裂紋15到達(dá)硅晶片11的表面3和背面17的情形。
又，如圖15A所示，如果在硅晶片11的內(nèi)部的表面3近旁形成由熔融處理區(qū)域13產(chǎn)生的預(yù)定切斷部9，使裂紋15到達(dá)表面3，則能夠使通過斷裂得到的半導(dǎo)體芯片25的表面(即，功能元件形成面)的切斷精度極高。另一方面，如圖15B所示，如果在硅晶片11的內(nèi)部的背面17近旁形成由熔融處理區(qū)域13產(chǎn)生的預(yù)定切斷部9，使裂紋15到達(dá)背面17，則能夠通過擴(kuò)張粘接薄片20，高精度地切斷芯片接合樹脂層23。
下面，我們說明作為粘接薄片20，用リンテツク股份有限公司的“LE-5000(商品名)”時的實驗結(jié)果。圖16和17是表示在硅晶片11的內(nèi)部形成由熔融處理區(qū)域13產(chǎn)生的預(yù)定切斷部9后，擴(kuò)張粘接薄片20時的一連串的狀態(tài)的示意圖，圖16A是就在粘接薄片20開始擴(kuò)張后的狀態(tài)，圖16B是粘接薄片20擴(kuò)張中的狀態(tài)，圖17A是在粘接薄片20的擴(kuò)張結(jié)束后的狀態(tài)，圖17B是拾起半導(dǎo)體芯片25時的狀態(tài)。
如圖16A所示，就在粘接薄片20開始擴(kuò)張后，沿預(yù)定切斷部9切斷硅晶片11，鄰接的半導(dǎo)體芯片25的相對向的切斷面25a、25a處于粘附的狀態(tài)。這時，還沒有切斷芯片接合樹脂層23。而且，如圖16B所示，以伴隨著粘接薄片20的擴(kuò)張，以拉切的方式沿預(yù)定切斷部9切斷芯片接合樹脂層23。
這樣當(dāng)粘接薄片20的擴(kuò)張結(jié)束時，如圖17A所示，也對每個半導(dǎo)體芯片25切斷芯片接合樹脂層23。這時，在相互分開的半導(dǎo)體芯片25、25之間的粘接薄片20的基材21上，薄薄地殘留著芯片接合樹脂層23的一部分23b。又，與半導(dǎo)體芯片25一起切斷的芯片接合樹脂層23的切斷面23a，將半導(dǎo)體芯片25的切斷面25a作為基準(zhǔn)，形成若干凹狀。因此，能夠確實地防止來自各半導(dǎo)體芯片25的切斷面25a的芯片接合樹脂露出來。而且，如圖17B所示，能夠用吸附器等將半導(dǎo)體芯片25與切斷的芯片接合樹脂層23一起拾起。
此外，在芯片接合樹脂層23由非伸縮性材料構(gòu)成的情形等中，如圖18所示，在相互分離的半導(dǎo)體芯片25、25之間的粘接薄片20的基材21上不殘留芯片接合樹脂層23。因此，能夠使半導(dǎo)體芯片25的切斷面25a與粘附在它背面的芯片接合樹脂層23的切斷面23a大致一致。
又，也可以如圖19A所示，經(jīng)過UV硬化樹脂層22，將具有基材21和UV硬化樹脂層22的粘接薄片20貼附在硅晶片11的背面17上，在形成由熔融處理區(qū)域13產(chǎn)生的預(yù)定切斷部9后，如圖19B所示，使粘接薄片20的周圍向外側(cè)擴(kuò)張，將硅晶片11切斷成半導(dǎo)體芯片25。這時，與殘留粘接薄片20，用刀片切斷硅晶片11的情形比較，可以效率遠(yuǎn)高得多地沿預(yù)定切斷部9高精度地切斷硅晶片11。
而且，即便在用具有基材21和UV硬化樹脂層22的粘接薄片20的硅晶片11的切斷方法中，也可以如參照圖19說明了的那樣，直到擴(kuò)張粘接薄片20前，在硅晶片11中不僅不發(fā)生將預(yù)定切斷部9作為起點的裂紋，也可以如圖20A和20B所示，在擴(kuò)張粘接薄片20前(圖20B)，使將預(yù)定切斷部9作為起點的裂紋15到達(dá)硅晶片11的表面3和背面17(圖20A)。又，也可以如圖21所示，在擴(kuò)張粘接薄片20前(圖21B)，使將預(yù)定切斷部9作為起點的裂紋15到達(dá)硅晶片11的表面3(圖21A)，或者也可以如圖22A和22B所示，在擴(kuò)張粘接薄片20前(圖22B)，使將預(yù)定切斷部9作為起點的裂紋15到達(dá)硅晶片11的背面17(圖22A)。
下面，我們更具體地說明與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體基板的切斷方法的優(yōu)先的第2實施方式。此外，圖23～27是沿圖12的硅晶片的XIII-XIII線的部分剖面圖。
如圖12所示，在成為加工對象的硅晶片(半導(dǎo)體基板)11的表面3上，在定向平面16上沿平行方向和垂直方向矩陣狀地布圖形成多個功能元件215。如下所示地對每個功能元件215切斷這種硅晶片11。
首先，如圖24A所示，在硅晶片11的表面3側(cè)上貼附保護(hù)膜18，覆蓋功能元件215。該保護(hù)膜18保護(hù)功能元件215并且保護(hù)硅晶片11。在貼附保護(hù)膜18后，如圖24B所示，使硅晶片11具有預(yù)定厚度地對硅晶片11的背面17進(jìn)行平面研削，進(jìn)一步，對背面17施加化學(xué)刻蝕使背面17平滑化。通過這樣做，例如，使厚度350μm的硅晶片11薄型化到厚度100μm。在使硅晶片11薄型化后，用紫外線照射保護(hù)膜18。因此，使作為保護(hù)膜18的粘附層的UV硬化樹脂層硬化，容易從硅晶片11剝離保護(hù)膜18。
接著，通過用激光加工裝置在硅晶片11的內(nèi)部形成切斷起點區(qū)域。即，如圖25A所示，在激光加工裝置的載置臺19上，使硅晶片11的背面17向著上方，由真空吸附固定保護(hù)膜18，以通過鄰接的功能元件215、215之間的方式格子狀地設(shè)定預(yù)定切斷線5(請參照圖12的雙點劃線)。而且，如圖25B所示，將背面17作為激光入射面使聚光點P處于硅晶片11的內(nèi)部，在發(fā)生上述多光子吸收的條件下照射激光L，通過移動載置臺19使聚光點P沿預(yù)定切斷線5相對移動。因此，如圖25C所示，在硅晶片11的內(nèi)部，沿預(yù)定切斷線5形成由熔融處理區(qū)域13產(chǎn)生的切斷起點區(qū)域8。
接著，從載置臺19取出貼附了保護(hù)膜18的硅晶片11，如圖26A所示，在硅晶片11的背面17上，貼附附有芯片接合樹脂的膜220(例如，貼附リンテツク股份有限公司的“LE-5000(商品名)”)。附有芯片接合樹脂的膜220具有厚度約100μm的可以擴(kuò)張的擴(kuò)張膜(保持部件)221，在該擴(kuò)張膜221上，經(jīng)過層厚約數(shù)μm的UV硬化樹脂層設(shè)置作為芯片接合用的接合劑起作用的芯片接合樹脂層223。即，在硅晶片11的背面17上經(jīng)過芯片接合樹脂層223，貼附擴(kuò)張膜221。此外，在擴(kuò)張膜221的周邊部分上安裝著膜擴(kuò)張部件30。在貼附附有芯片接合樹脂的膜220后，如圖26B所示，從硅晶片11的表面3側(cè)剝離保護(hù)膜18，如圖26C所示，用紫外線照射擴(kuò)張膜221。因此，使作為擴(kuò)張膜221的粘附層的UV硬化樹脂層硬化，容易從擴(kuò)張膜221剝離芯片接合樹脂層223。
接著，如圖27A所示，通過由膜擴(kuò)張部件30，將擴(kuò)張膜221的周邊部分拉向外側(cè)地使擴(kuò)張膜221擴(kuò)張。通過該擴(kuò)張膜221的擴(kuò)張，將切斷起點區(qū)域8作為起點在厚度方向發(fā)生斷裂，該裂紋(斷裂裂縫)到達(dá)硅晶片11的表面3和背面17。因此，能夠沿預(yù)定切斷線5高精度地切斷硅晶片11，得到具有1個功能元件215的半導(dǎo)體芯片25。又，這時，因為鄰接的半導(dǎo)體芯片25、25的相對向的切斷面25a、25a伴隨著擴(kuò)張膜221的擴(kuò)張從粘附的狀態(tài)分離，所以與切斷硅晶片11同時，也沿預(yù)定切斷線5切斷粘附粘附在硅晶片11的背面17上的芯片接合樹脂層223。
接著，如圖27B所示，用吸附器等順次地拾起半導(dǎo)體芯片25。這時，切斷芯片接合樹脂層223，使它具有與半導(dǎo)體芯片25等同的外形，又，因為降低了芯片接合樹脂層223和擴(kuò)張膜221的粘附(緊粘附合)力，所以在切斷了的芯片接合樹脂層223與半導(dǎo)體芯片25的背面緊粘附合的狀態(tài)中拾起半導(dǎo)體芯片25。而且，如圖27C所示，經(jīng)過與半導(dǎo)體芯片25的背面緊粘附合的芯片接合樹脂層223將半導(dǎo)體芯片25載置在引線框27的頂料板上，通過加熱進(jìn)行充填接合。
在如上那樣的硅晶片11的切斷方法中，通過將在表面3形成功能元件215的硅晶片11作為加工對象，將它的背面17作為激光入射面，使聚光點P調(diào)整到硅晶片11的內(nèi)部地照射激光L。因此，在硅晶片11的內(nèi)部產(chǎn)生多光子吸收，沿預(yù)定切斷線5在硅晶片11的內(nèi)部形成由熔融處理區(qū)域13產(chǎn)生的切斷起點區(qū)域8。這時，將半導(dǎo)體基板的背面作為激光入射面是因為存在著將表面作為激光入射面時功能元件妨礙激光入射的擔(dān)心。這樣，當(dāng)在硅晶片11內(nèi)部形成切斷起點區(qū)域8時，加上自然地或比較小的力，將切斷起點區(qū)域8作為起點發(fā)生斷裂，能夠使該裂紋到達(dá)硅晶片11的表面3和背面17。從而，在形成切斷起點區(qū)域8后，在硅晶片11的背面17上經(jīng)過芯片接合樹脂層223貼附擴(kuò)張膜221，當(dāng)擴(kuò)張該擴(kuò)張膜221時，沿預(yù)定切斷線5切斷的硅晶片11的切斷面25a、25a伴隨著擴(kuò)張膜221的擴(kuò)張從粘附(緊貼)狀態(tài)分離。因此，也沿預(yù)定切斷線5切斷存在于硅晶片11和擴(kuò)張膜221之間的芯片接合樹脂層223。因此，與用刀片切斷的情形比較，能夠效率遠(yuǎn)高得多地沿預(yù)定切斷線5切斷硅晶片11和芯片接合樹脂層223。
而且，因為沿預(yù)定切斷線5切斷了的硅晶片11的切斷面25a、25a最初相互粘附著，所以切斷了的各個硅晶片11和切斷了的各個芯片接合樹脂層223具有大致相同的外形，也能夠防止芯片接合樹脂從各硅晶片11的切斷面25a露出來。
進(jìn)一步，在硅晶片11的內(nèi)部形成切斷起點區(qū)域8前，為了使硅晶片11具有預(yù)定厚度地研磨硅晶片11的背面17。這樣，通過使硅晶片11薄型化到預(yù)定厚度，可以更高精度地沿預(yù)定切斷線5切斷硅晶片11和芯片接合樹脂層223。
如以上說明了的那樣，如果根據(jù)與本發(fā)明有關(guān)的半導(dǎo)體基板的切斷方法，則可以與芯片接合樹脂層一起高效率地切斷半導(dǎo)體基板。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體基板的切斷方法，其特征在于，它包括通過使聚光點調(diào)整到經(jīng)過芯片接合樹脂層貼附了薄片的半導(dǎo)體基板的內(nèi)部而照射激光，在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)域，利用該改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定切斷部的工序；和在形成所述預(yù)定切斷部的工序后，通過使所述薄片擴(kuò)張，沿所述預(yù)定切斷部切斷所述半導(dǎo)體基板和所述芯片接合樹脂層的工序。
2.一種半導(dǎo)體基板的切斷方法，其特征在于，它包括通過使聚光點調(diào)整到經(jīng)過芯片接合樹脂層貼附了薄片的半導(dǎo)體基板內(nèi)部，在聚光點中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上并且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，在所述半導(dǎo)體基板內(nèi)部形成包含熔融處理區(qū)域的改質(zhì)區(qū)域，利用包含該熔融處理區(qū)域的改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定切斷部的工序；和在形成所述預(yù)定切斷部的工序后，通過使所述薄片擴(kuò)張，沿所述預(yù)定切斷部切斷所述半導(dǎo)體基板和所述芯片接合樹脂層的工序。
3.一種半導(dǎo)體基板的切斷方法，其特征在于，它包括通過使聚光點調(diào)整到經(jīng)過芯片接合樹脂層貼附了薄片的半導(dǎo)體基板的內(nèi)部而照射激光，在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域，利用該改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定切斷部的工序；和在形成所述預(yù)定切斷部的工序后，通過使所述薄片擴(kuò)張，沿所述預(yù)定切斷部切斷所述半導(dǎo)體基板和所述芯片接合樹脂層的工序。
4.一種半導(dǎo)體基板的切斷方法，其特征在于，它包括通過使聚光點調(diào)整到貼附了薄片的半導(dǎo)體基板內(nèi)部而照射激光，在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域，利用該改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定切斷部的工序；和在形成所述預(yù)定切斷部的工序后，通過使所述薄片擴(kuò)張，沿所述預(yù)定切斷部切斷所述半導(dǎo)體基板的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的半導(dǎo)體基板的切斷方法，其特征在于所述改質(zhì)區(qū)域是經(jīng)過熔融處理的區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任何一項所述的半導(dǎo)體基板的切斷方法，其特征在于在形成所述預(yù)定切斷部的工序中，將所述預(yù)定切斷部作為起點，使裂紋到達(dá)所述半導(dǎo)體基板的激光入射側(cè)的表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任何一項所述的半導(dǎo)體基板的切斷方法，其特征在于在形成所述預(yù)定切斷部的工序中，將所述預(yù)定切斷部作為起點，使裂紋到達(dá)所述半導(dǎo)體基板的與激光入射側(cè)相反側(cè)的背面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任何一項所述的半導(dǎo)體基板的切斷方法，其特征在于在形成所述預(yù)定切斷部的工序中，將所述預(yù)定切斷部作為起點，使裂紋到達(dá)所述半導(dǎo)體基板的激光入射側(cè)的表面和它的相反側(cè)的背面。
9.一種半導(dǎo)體基板的切斷方法，其特征在于，它包括通過使聚光點調(diào)整到經(jīng)過芯片接合樹脂層貼附了薄片的半導(dǎo)體基板的內(nèi)部而照射激光，在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)域，利用該改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定切斷部的工序；在形成所述預(yù)定切斷部的工序后，通過沿所述預(yù)定切斷部在所述半導(dǎo)體基板中生成應(yīng)力，沿所述預(yù)定切斷部切斷所述半導(dǎo)體基板的工序；和在切斷所述半導(dǎo)體基板的工序后，通過使所述薄片擴(kuò)張，沿所述半導(dǎo)體基板的切斷面切斷所述芯片接合樹脂層的工序。
10.一種半導(dǎo)體基板的切斷方法，其特征在于，它包括通過使聚光點調(diào)整到經(jīng)過芯片接合樹脂層貼附了薄片的半導(dǎo)體基板內(nèi)部，在聚光點中的峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上并且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，在所述半導(dǎo)體基板內(nèi)部形成包含熔融處理區(qū)域的改質(zhì)區(qū)域，利用包含該熔融處理區(qū)域的改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定切斷部的工序；在形成所述預(yù)定切斷部的工序后，通過沿所述預(yù)定切斷部在所述半導(dǎo)體基板中生成應(yīng)力，沿所述預(yù)定切斷部切斷所述半導(dǎo)體基板的工序；和在切斷所述半導(dǎo)體基板的工序后，通過使所述薄片擴(kuò)張，沿所述半導(dǎo)體基板的切斷面切斷所述芯片接合樹脂層的工序。
11.一種半導(dǎo)體基板的切斷方法，其特征在于，它包括通過使聚光點調(diào)整到經(jīng)過芯片接合樹脂層貼附了薄片的半導(dǎo)體基板的內(nèi)部而照射激光，在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域，利用該改質(zhì)區(qū)域形成預(yù)定切斷部的工序；在形成所述預(yù)定切斷部的工序后，通過沿所述預(yù)定切斷部在所述半導(dǎo)體基板中生成應(yīng)力，沿所述預(yù)定切斷部切斷所述半導(dǎo)體基板的工序；和在切斷所述半導(dǎo)體基板的工序后，通過使所述薄片擴(kuò)張，沿所述半導(dǎo)體基板的切斷面切斷所述芯片接合樹脂層的工序。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體基板的切斷方法，其特征在于所述改質(zhì)區(qū)域是經(jīng)過熔融處理的區(qū)域。
13.一種半導(dǎo)體基板的切斷方法，沿預(yù)定切斷線切斷在表面形成有功能元件的半導(dǎo)體基板，其特征在于，該方法包括通過將所述半導(dǎo)體基板的背面作為激光入射面使聚光點調(diào)整到所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部而照射激光，形成改質(zhì)區(qū)域，利用該改質(zhì)區(qū)域，沿所述預(yù)定切斷線在離開所述激光入射面規(guī)定距離的內(nèi)側(cè)形成切斷起點區(qū)域的工序；在形成所述切斷起點區(qū)域后，在所述半導(dǎo)體基板的背面經(jīng)過芯片接合樹脂層安裝可擴(kuò)張的保持部件的工序；和在安裝了所述保持部件后，通過使所述保持部件擴(kuò)張，沿所述預(yù)定切斷線切斷所述半導(dǎo)體基板和所述芯片接合樹脂層的工序。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體基板的切斷方法，其特征在于在形成所述切斷起點區(qū)域前，包括為了使所述半導(dǎo)體基板具有規(guī)定厚度而研磨所述半導(dǎo)體基板背面的工序。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的半導(dǎo)體基板的切斷方法，其特征在于所述改質(zhì)區(qū)域包含熔融處理區(qū)域。
16.根據(jù)權(quán)利要求13～15中任何一項所述的半導(dǎo)體基板的切斷方法，其特征在于當(dāng)形成所述切斷起點區(qū)域時，將所述切斷起點區(qū)域作為起點，使裂紋到達(dá)所述半導(dǎo)體基板的表面。
17.根據(jù)權(quán)利要求13～15中任何一項所述的半導(dǎo)體基板的切斷方法，其特征在于當(dāng)形成所述切斷起點區(qū)域時，將所述切斷起點區(qū)域作為起點，使裂紋到達(dá)所述半導(dǎo)體基板的背面。
18.根據(jù)權(quán)利要求13～15中任何一項所述的半導(dǎo)體基板的切斷方法，其特征在于當(dāng)形成所述切斷起點區(qū)域時，將所述切斷起點區(qū)域作為起點，使裂紋到達(dá)所述半導(dǎo)體基板的表面和背面。
全文摘要
通過發(fā)生多光子吸收在硅晶片(11)內(nèi)部由熔融處理區(qū)域(13)形成預(yù)定切斷部(9)后，使貼附在硅晶片(11)上的粘接薄片(20)擴(kuò)張。因此，沿預(yù)定切斷部(9)高精度地將硅晶片(11)切斷成半導(dǎo)體芯片(25)。這時，因為鄰接的半導(dǎo)體芯片(25、25)的相對向的切斷面(25a、25a)從粘附的狀態(tài)分離，所以芯片接合樹脂層(23)也沿預(yù)定切斷部(9)切斷。因此，與不切斷基材(21)地用刀片切斷硅晶片(11)和芯片接合樹脂層(23)的情形比較，可以效率遠(yuǎn)高得多地切斷硅晶片(11)和芯片接合樹脂層(23)。
文檔編號H01L21/301GK1703770SQ03825518
公開日2005年11月30日 申請日期2003年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月3日
發(fā)明者福世文嗣, 福滿憲志, 內(nèi)山直己, 杉浦隆二 申請人:浜松光子學(xué)株式會社