元件芯片的制造方法与流程

本公开涉及包含激光划片工序的元件芯片的制造方法。

背景技术：

如图5a～图5c所示，元件芯片通过切割包含作为半导体层的第1层31和包含绝缘膜的第2层32的基板30来制造。基板30具备对基板30进行区划的分割区域r11和由分割区域r11划定的多个元件区域r12(图5a)。通过除去基板30的分割区域r11，从而基板30被切割，形成多个元件芯片130。专利文献1教导了利用激光l划刻了分割区域r11之后(图5b)，利用等离子体p进行蚀刻(图5c)，从而切割基板30。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：jp特表2013-535114号公报

技术实现要素：

在激光划片工序(图5b)中，通常通过热效应在基板30形成损伤区域dr。损伤区域dr由于热传播而形成得比照射激光的分割区域r11宽。因此，之后，即使通过等离子体蚀刻除去分割区域r11，在元件区域r12，即，在被切割的元件芯片130的端面也残留损伤区域dr(图5c)。在损伤区域dr中，在结晶紊乱或多结晶的情况下，会发生晶粒的粗大化。因此，尤其是残留在第1层31的损伤区域dr，易成为第1层31解理的起点，会成为元件芯片130损伤的原因。也就是说，在该方法中，元件芯片130的抗弯强度容易降低。

本公开所涉及的发明的一个方面涉及一种元件芯片的制造方法，具备准备基板的工序、激光划片工序、该激光划片工序之后的露出工序和该露出工序之后的等离子体切割工序，并且具有以下特征。即，准备基板的工序，是准备具备第1主面以及第2主面、并且具备作为半导体层的第1层和包含形成在所述第1层的所述第1主面侧的绝缘膜的第2层、并且具备多个元件区域和划定元件区域的分割区域的基板的工序。激光划片工序，是对分割区域从第1主面侧照射激光，从而在分割区域形成具备露出第1层的露出部的开口，并且在露出部以外的开口的周围形成残留了分割区域中的第2层的残留区域，在分割区域中的第1层形成包含露出部的第1层的表层部的第1损伤区域和被残留区域覆盖的第1层的表层部的第2损伤区域的工序。露出工序，是在激光划片工序之后，至少蚀刻覆盖第2损伤区域的残留区域，从而使第2损伤区域露出的工序。等离子体切割工序，是在露出工序之后，在用支承构件支承了第2主面的状态下，将开口暴露于第1等离子体，从而与第1损伤区域以及第2损伤区域一起蚀刻第1层，从而将基板分割为具备元件区域的多个元件芯片的工序。

发明效果

根据本公开所涉及的发明，因为减少解理的起点，所以元件芯片的抗弯强度提高。

附图说明

图1a是表示本公开的实施方式所涉及的制造方法的一个工序的剖视图。

图1b是表示本公开的实施方式所涉及的制造方法的一个工序的剖视图。

图1c是表示本公开的实施方式所涉及的制造方法的一个工序的剖视图。

图1d是表示本公开的实施方式所涉及的制造方法的一个工序的剖视图。

图2a是将图1b中的第1层与第2层的边界部分放大表示的剖视图。

图2b是将图1c中的第1层与第2层的边界部分放大表示的剖视图。

图3a是表示运输载体的俯视图。

图3b是表示运输载体的图3a的3b-3b剖视图。

图4是用剖面表示等离子体处理装置的概略构造的概念图。

图5a是表示现有元件芯片的制造方法的一个工序的剖视图。

图5b是表示现有元件芯片的制造方法的一个工序的剖视图。

图5c是表示现有元件芯片的制造方法的一个工序的剖视图。

符号说明

10：基板

10a：开口

10as：被扩展的开口

10x：第1主面

10y：第2主面

11：第1层

111：第1分割区域

111a：露出部

111b：被覆部

112：第1元件区域

12：第2层

121：第2分割区域

121r：残留区域

122：第2元件区域

110：元件芯片

20：运输载体

21：框架

21a：凹口

21b：切角

22：支承构件

22a：粘合面

22b：非粘合面

200：等离子体处理装置

203：真空腔

203a：气体导入口

203b：排气口

208：电介质构件

209：天线

210a：第1高频电源

210b：第2高频电源

211：载置台

212：工艺气体源

213：灰化气体源

214：减压机构

215：电极层

216：金属层

217：基台

218：外周部

219：esc电极

220：高频电极部

221：升降杆

222：支承部

223a、223b：升降机构

224：盖

224w：窗部

225：冷媒循环装置

226：直流电源

227：冷媒流路

228：控制装置

229：外周环

30：基板

31：第1层

32：第2层

130：元件芯片

具体实施方式

在本实施方式中，通过在被切割的元件芯片不留下由激光引起的损伤区域的方法，来切割基板。即，具备准备基板的工序，基板具备第1主面以及第2主面，并且具备作为半导体层的第1层和包含形成在第1层的第1主面侧的绝缘膜的第2层，并且基板具备多个元件区域和划定元件区域的分割区域。而且，具备激光划片工序，对分割区域从第1主面侧照射激光，从而在分割区域形成具备露出第1层的露出部的开口，并且在露出部以外的开口的周围形成残留了分割区域中的第2层的残留区域，在分割区域中的第1层形成包含露出部的第1层的表层部的第1损伤区域和被残留区域覆盖的第1层的表层部的第2损伤区域。具备露出工序，在激光划片工序之后，至少蚀刻覆盖第2损伤区域的残留区域，从而使第2损伤区域露出。并且还具备等离子体切割工序，在露出工序之后，在用支承构件支承了第2主面的状态下，将开口暴露于第1等离子体，从而与第1损伤区域以及第2损伤区域一起蚀刻第1层，从而将基板分割为具备元件区域的多个元件芯片。通过这些方法，制造元件芯片。

参照图1a～d以及图2a、图2b来说明本实施方式所涉及的制造方法。图1a～d是表示本实施方式所涉及的制造方法的剖视图。图2a是放大图1b的主要部分来表示的剖视图，图2b是放大图1b的主要部分来表示的剖视图。

(1)准备工序

首先，准备成为切割对象的基板10(图1a)。基板10具备第1主面10x以及第2主面10y，并且具备作为半导体层的第1层11和包含形成在第1层11的第1主面10x侧的绝缘膜的第2层12。此外，基板10被区划为分割区域r1和由分割区域r1划定的多个元件区域r2。因此，第1层11具备与分割区域r1对应的第1分割区域111和与元件区域r2对应的多个第1元件区域112。第2层12具备与分割区域r1对应的第2分割区域121和与元件区域r2对应的多个第2元件区域122。在基板10的元件区域r2(第1元件区域112以及第2元件区域122)中，可以形成半导体电路、电子部件元件、mems等电路层(均未图示)。

第1层11是例如由硅(si)、砷化镓(gaas)、氮化镓(gan)、碳化硅(sic)等构成的半导体层。第2层12至少包含绝缘膜。绝缘膜例如包括二氧化硅(sio2)、氮化硅(si3n4)、钽酸锂(litao3)、铌酸锂(linbo3)等。第2层12除了包含绝缘膜之外，还可以包含多层布线层(例如，low-k(低介电常数)材料和铜(cu)布线层的层叠体)、金属材料、树脂保护层(例如，聚酰亚胺)、抗蚀剂等。

(2)激光划片工序

在激光划片工序中，从第1主面10x侧向第2分割区域121照射激光l，从而除去第2分割区域121的一部分，形成露出了一部分第1分割区域111的开口10a(图1b、图2a)。换言之，在激光划片工序中，使第1分割区域111的一部分露出而形成露出部111a。

此时，不是除去全部第2分割区域121，而是在露出部111a以外的开口10a的周围残留第2分割区域121的一部分。在开口10a的周围残留的第2分割区域121(以下称为残留区域121r)覆盖第1分割区域111的第1主面10x侧的表面的一部分。以下，将被残留区域121r覆盖的第1分割区域111的表面的一部分称为被覆部111b。被覆部111b例如形成为夹着或者包围露出部111a。

在开口10a的周围形成残留区域121r的方法没有特别限定，例如可以列举将开口10a形成为从第1主面10x向第2主面10y变窄的锥形的方法。在该情况下，若观察开口10a的剖面，则在第2分割区域121与第1分割区域111的边界附近，残留区域121r成为向露出部111a引出下摆那样的形状。因此，容易形成被覆部111b。

锥形的开口10a，例如，能够通过控制激光l的光束轮廓(光束的形状)来形成。例如，控制激光l的光束轮廓，使得向第2分割区域121的端部的光强度小于向第2分割区域121的中央的光强度。据此，第2分割区域121的端部变得难以被划片，除了露出部111a之外，在开口10a的周围形成残留区域121r。激光l的分布没有特别限定，但是第2分割区域121的端部对第2分割区域121的中央的光强度之比例如是0.1～0.5。光束轮廓的控制，例如可以使用光学透镜等光学元件等来进行。激光l的中心波长没有特别限定，例如是350～600nm。

然而，由于激光l的照射，在开口10a的周围形成受到激光l的热效应的损伤区域dr。因此，在露出部111a的下方形成第1损伤区域dr1，并且在被覆部111b的下方也形成第2损伤区域dr2。此外，残留区域121r还包含第3损伤区域dr3。在图1b中，用虚线表示损伤区域dr与其以外的区域的边界面s。损伤区域dr1、dr2、dr3的厚度根据激光l的照射条件、照射激光l的部分的材质而变化，例如是0.1～10μm左右。

(3)露出工序

在激光划片工序之后、等离子体切割工序之前，至少蚀刻覆盖被覆部111b的残留区域121r，使第2损伤区域dr2露出(图1c、图2b)。据此，第1损伤区域dr1的表面(露出部111a)以及第2损伤区域dr2的表面(被覆部111b)同时从开口10a露出。因此，在后面进行的等离子体切割工序中，除了第1损伤区域dr1之外还蚀刻第2损伤区域dr2。

露出工序中的蚀刻方法没有特别限定，可以是等离子体蚀刻等的干式蚀刻法，也可以是湿式蚀刻法。其中尤其是，若考虑在后工序进行等离子体切割，则根据生产性观点，优选基于等离子体的蚀刻。在该情况下，进行蚀刻，使得扩展开口10a的宽度，形成相较于开口10a被扩展的开口10as。此外，可以蚀刻第3损伤区域dr3的几乎全部。使用等离子体蚀刻的露出工序，根据操作性的观点，优选在用支承构件22(参照图1d)支承了第2主面10y的状态下进行。

支承构件22的材质没有特别限定。其中尤其是，若考虑在用支承构件22支承了基板10的状态下进行切割，则基于所得到的元件芯片110容易拾取的观点，优选支承构件22是具有柔韧性的树脂膜。在该情况下，根据操作性的观点，如图3a以及图3b所示，支承构件22固定于框架21。以下，将框架21和固定于框架21的支承构件22一起称为运输载体20。图3a是表示运输载体20的俯视图，图3b是图3a所涉及的运输载体20的3b-3b剖视图。

树脂膜的材质没有特别限定，例如可以列举，聚乙烯以及聚丙烯等聚烯烃、聚对苯二甲酸乙酯等聚酯等的热可塑性树脂。在树脂膜中，可以混合用于附加伸缩性的橡胶成分(例如，乙烯-丙烯橡胶(epm)、乙烯-丙烯-二烯橡胶(epdm)等)、增塑剂、软化剂、抗氧化剂、导电性材料等的各种添加剂。此外，上述热可塑性树脂也可以具有丙烯酸基等表示光聚合反应的官能基。

支承构件22具备例如具有粘合剂的面(粘合面22a)和没有粘合剂的面(非粘合面22b)。粘合面22a的外周缘粘接在框架21的一个面上，覆盖框架21的开口。在粘合面22a的从框架21的开口露出的部分粘接并保持基板10。等离子体处理时，支承构件22载置在等离子体处理载置台(以下仅称为载置台)上，使得载置台和非粘合面22b相接。

优选粘合面22a由通过紫外线(uv)的照射而粘合力减小的粘合成分构成。据此，在等离子体切割后拾取元件芯片110时，通过进行uv照射，从而元件芯片110容易从粘合面22a剥离，从而变得易于拾取。例如，支承构件22通过在树脂膜的单面涂敷5～20μm厚度的uv固化型丙烯酸粘合剂而得到。

框架21是具有与基板10的整体相同或其以上的面积的开口的框体，具有规定宽度以及基本恒定的薄的厚度。框架21具有能够在保持了支承构件22以及基板10的状态下运输的程度的刚性。框架21的开口的形状没有特别限定，例如，可以是圆形、矩形、六边形等多边形。在框架21上可以设置用于定位的凹口21a、切角21b。作为框架21的材质，例如可以列举铝、不锈钢等金属、树脂等。

接下来，参照图4来具体说明等离子体蚀刻以及等离子体切割工序中所使用的等离子体处理装置200，但是等离子体处理装置不限定于此。图4概略地示出本实施方式中使用的等离子体处理装置200的构造的剖面。

等离子体处理装置200具备载置台211。运输载体20搭载在载置台211上，使得支承构件22的保持了基板10的面朝向上方。在载置台211的上方，配置了覆盖框架21以及支承构件22的至少一部分并且具有用于使基板10的至少一部分露出的窗部224w的盖224。

载置台211以及盖224配置在反应室(真空腔203)内。真空腔203呈上部开口了的大概圆筒状，上部开口由作为盖体的电介质构件208封闭。作为构成真空腔203的材料，可以例示铝、不锈钢(sus)、对表面进行了防蚀铝处理的铝等。作为构成电介质构件208的材料，可以例示氧化钇(y2o3)、氮化铝(aln)、氧化铝(al2o3)、石英(sio2)等电介质材料。在电介质构件208的上方，配置了作为上部电极的天线209。天线209与第1高频电源210a电连接。载置台211配置在真空腔203内的底部侧。

在真空腔203连接了气体导入口203a。在气体导入口203a分别通过配管连接了作为工艺气体的供给源的工艺气体源212以及灰化气体源213。此外，在真空腔203设置了排气口203b，在排气口203b连接了包含用于排放真空腔203内的气体从而减压的真空泵的减压机构214。

载置台211具备分别呈大致圆形的电极层215、金属层216、支承电极层215以及金属层216的基台217和包围电极层215、金属层216以及基台217的外周部218。外周部218由具有导电性以及耐蚀刻性的金属构成，从等离子体保护电极层215、金属层216以及基台217。在外周部218的上表面配置了圆环状的外周环229。外周环229具有从等离子体保护外周部218的上表面的作用。电极层215以及外周环229例如由上述电介质材料构成。

在电极层215的内部配置了构成静电吸附机构的电极部(以下称为esc电极219)和电连接于第2高频电源210b的高频电极部220。在esc电极219电连接了直流电源226。静电吸附机构由esc电极219以及直流电源226构成。

金属层216例如由在表面形成了防蚀铝被覆的铝等构成。在金属层216内形成了冷媒流路227。冷媒流路227对载置台211进行冷却。通过冷却载置台211，从而冷却搭载在载置台211上的支承构件22，并且还冷却其一部分与载置台211接触的盖224。据此，抑制基板10、支承构件22由于在等离子体处理中被加热而受到损伤。冷媒流路227内的冷媒通过冷媒循环装置225而循环。

在载置台211的外周附近配置了贯通载置台211的多个支承部222。支承部222由升降机构223a进行升降驱动。若运输载体20被运输到真空腔203内，则交接给上升到规定位置的支承部222。支承部222支承运输载体20的框架21。通过支承部22的上端面下降到与载置台211相同的水平以下，从而运输载体20搭载到载置台211的规定位置。

在盖224的端部联结了多个升降杆221，使盖224能够升降。升降杆221通过升降机构223b进行升降驱动。基于升降机构223b的盖224的升降动作，能够与升降机构223a独立地进行。

控制装置228控制构成包括第1高频电源210a、第2高频电源210b、工艺气体源212、灰化气体源213、减压机构214、冷媒循环装置225、升降机构223a、升降机构223b以及静电吸附机构的等离子体处理装置200的要素的动作。

在露出工序中，以蚀刻残留区域121r的一部分的条件进行等离子体处理。蚀刻可以利用等离子体的物理作用来进行，也可以利用化学作用来进行。其中尤其是，因为残留区域121r包含绝缘膜，所以优选通过以包含cf4等氟化碳的工艺气体以原料的等离子体p2的化学作用来进行蚀刻。

等离子体p2例如可以通过如下条件来产生，即：作为原料气体以150～250sccm供给cf4，并且将真空腔203内的压力调整为0.2～15pa，并且将第1高频电源210a对天线209的投入功率设为1500～2500w，将第2高频电源210b对高频电极部220的投入功率设为150～300w。另外，sccm是流量的单位，1sccm是指一分钟流过1cm³的标准状态(0℃、一个大气压)的气体的量。

在残留区域121r还包含金属材料的情况下，优选通过将包含氩气(ar)的工艺气体作为原料的等离子体p3的物理作用来进行蚀刻。等离子体p3例如可以通过如下条件来产生，即：作为原料气体以150～250sccm供给cf4和ar的混合气体(cf4∶ar＝50∶50(体积比))，并且将真空腔203内的压力调整为0.2～1.5pa，并且将第1高频电源210a对天线209的投入功率设为1500～2500w，将第2高频电源210b对高频电极部220的投入功率设为150～300w。

在残留区域121r包含抗蚀剂等有机物的情况下，可以通过以包含氧气(o2)的工艺气体为原料的等离子体p4的化学作用来进行蚀刻。等离子体p4例如可以通过如下条件来产生，即：作为原料气体以150～300sccm供给cf4和o2的混合气体(cf4∶o2＝50∶50(体积比))，并且将真空腔203内的压力调整为5～15pa，并且将第1高频电源210a对天线209的投入功率设为1500～2500w，将第2高频电源210b对高频电极部220的投入功率设为0～200w。

在各等离子体的产生中，也可以并用多种工艺气体。在该情况下，可以利用时间差向真空腔203内导入多种工艺气体，也可以将多种工艺气体混合从而导入真空腔203内。其中尤其是，基于有效地除去绝缘膜的观点，优选通过等离子体p2进行蚀刻。

另外，在残留区域121r包含金属材料的情况下，优选对高频电极部220施加高频电力，施加偏置电压，同时通过等离子体p3进行蚀刻。据此，可以进一步有效地除去残留区域121r。另外，图1c以及图2b示出通过等离子体p2进行蚀刻的情况。

(3)等离子体切割工序

接下来，在用支承构件22支承了第2主面10y的状态下将基板10暴露于等离子体p1。根据第1分割区域111被蚀刻的条件来产生等离子体p1。上述蚀刻条件，能够根据第1层11的材质来适当地进行选择。在第1层11为si的情况下，第1分割区域111的蚀刻能够使用所谓的波希法(boschprocess)。在波希法中，依次重复沉积膜沉积步骤、沉积膜蚀刻步骤和si蚀刻步骤，从而对第1分割区域111在深度方向上进行挖入(掘り込む)。

沉积膜沉积步骤例如可以以如下条件进行，即：作为原料气体以150～250sccm供给c4f8，并且将真空腔203内的压力调整为15～25pa，并且将第1高频电源210a对天线209的投入功率设为1500～2500w，将第2高频电源210b对高频电极部220的投入功率设为0w，处理5～15秒。

沉积膜蚀刻步骤例如可以以如下条件进行，即：作为原料气体以200～400sccm供给sf6，并且将真空腔203内的压力调整为5～15pa，并且将第1高频电源210a对天线209的投入功率设为1500～2500w，将第2高频电源210b对高频电极部220的投入功率设为100～300w，处理2～10秒。

si蚀刻步骤例如可以以如下条件进行，即：作为原料气体以200～400sccm供给sf6，并且将真空腔203内的压力调整为5～15pa，并且将第1高频电源210a对天线209的投入功率设为1500～2500w，将第2高频电源210b对高频电极部220的投入功率设为50～200w，处理10～20秒。

通过以上述那样的条件重复沉积膜沉积步骤、沉积膜蚀刻步骤以及si蚀刻步骤，从而能够对第1分割区域111以10m/分钟的速度在深度方向上垂直地进行蚀刻。

此时，第2元件区域122作为掩模发挥功能。因此，在等离子体切割工序中，在第1层11中，以露出部111a以及露出工序中露出的被覆部111b为起点，蚀刻形成在其下方的第1损伤区域dr1和第2损伤区域dr2以及第1分割区域111。据此，基板10被切割为具备元件区域r2的多个元件芯片110。也就是说，在所得到的元件芯片110，尤其在第1层11(第1元件区域112)的端面，不残留成为解理的起点的损伤区域dr。因此，在使用元件芯片110时，即使在施加外力(弯曲、冲击等)的情况下，也可以抑制元件芯片110的损伤。此外，在本实施方式中，基板10在由支承构件22进行了支承的状态下被切割。因此，在切割后，所得到的元件芯片110被从支承构件22剥离的同时被拾取。在该情况下，在元件芯片110的端面也不残留损伤区域dr，所以能够不使其损伤地拾取元件芯片110。

产业上的可用性

根据本公开的发明所涉及的方法，能够得到抗弯强度优异的元件芯片，所以作为由各种基板制造元件芯片的方法是有用的。