半导体基板的切断方法

专利名称：半导体基板的切断方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体基板的切断方法，其被使用在半导体装置的制造工序中，将表面形成有功能元件的半导体基板切断。
背景技术：
作为现有该种技术，在日本专利申请专利文献1和专利文献2中有如下的技术的记载。首先在半导体晶片的背面上隔着芯片粘贴(die-bond)树脂层将粘接片加以贴装，在使半导体晶片被保持在该粘接片上的状态下，利用刀刃将半导体晶片切断而获得半导体芯片。然后，在将粘接片上的半导体芯片取起时，使芯片粘贴树脂连同个个半导体芯片一起从粘接片剥离。从而，可省略在半导体芯片的背面涂布接合剂等工序而使半导体芯片接合在引线框(lead frame)上。
专利文献1特开第2002-158276号公报专利文献2特开第2000-104040号公报发明内容但是，在如上述的技术中，当利用刀刃将保持在粘接片上的半导体晶片切断时，有必要在不使粘接片被切断的同时，确保存于半导体晶片和粘接片之间的芯片粘贴树脂层被切断。因此，在此种场合利用刀刃来切断半导体晶片时需要特别地慎重。
因此，鉴于这种情况，本发明的目的为提供一种可将表面形成有功能元件的半导体基板连同芯片粘贴树脂层一起有效率地切断的半导体基板的切断方法。
为达成上述目的，本发明的半导体基板的切断方法是将表面形成有功能元件的半导体基板沿着切断预定线切断，该半导体基板的切断方法的特征为，具备将该半导体基板的背面作为激光入射面且使聚光点汇聚于该半导体基板的内部而照射激光，由此而形成改性区域，且利用该改性区域，沿着切断预定线，从激光入射面在规定距离内侧形成切断起点区域的工序；在形成该切断起点区域之后，于该半导体基板的背面隔着芯片粘贴树脂层而安装可扩张的保持部件的工序；及在安装了保持部件之后，通过使保持部件扩张而将半导体基板及芯片粘贴树脂层沿着该切断预定线作切断的工序。
在此半导体基板的切断方法中，是以表面上形成有功能元件的半导体基板为加工对象物。然后将那样的半导体基板的背面作为激光入射面而使聚光点汇聚于半导体基板的内部而照射激光，例如使产生多光子吸收或者与其同等的光吸收，且沿着切断预定线而在半导体基板的内部形成基于改性区域的切断起点区域。此时要把半导体基板的背面作为激光入射面，因为把表面当作激光入射面时激光的入射会有受功能元件妨碍之虞。如此一来，当半导体基板内部形成切断起点区域后，经由自然或施加比较小的力而以切断起点区域为起点产生裂缝，且使其裂缝能到达半导体基板的表面及背面。因此，在形成切断起点区域之后，在半导体基板的背面隔着芯片粘贴树脂层而安装可扩张的保持部件，在使该保持部件扩张时，沿着切断预定线被切断的半导体基板的切断面是伴随着保持部件的扩张而从密接的状态而分离。利用此，存在于半导体基板与保持部件之间的芯片粘贴树脂层也沿着切断预定线而被切断。因此，远比利用刀刃作切断那样的场合在效率上更佳且可将半导体基板及芯片粘贴树脂层沿着切断预定线执行切断。而且，沿着切断预定线被切断的半导体基板的切断面一开始是相互密接，所以被切断的各个半导体基板与被切断的各个芯片粘贴树脂层是略成同一外形，芯片粘贴树脂由各半导体基板的切断面伸出那样的状况也被防止。
在此，所谓的切断起点区域是意味着在半导体基板被切断之际成为切断起点的区域。此切断起点区域有时是由连续形成的改性区域所形成，有时是由断续形成的改性区域所形成。又，所谓的功能元件是意味着例如利用结晶成长所形成的半导体动作层、光电二极管等的光接收元件、激光二极管等的发光元件、及作为电路而形成的电路元件等等。
再者，优选，具备有在形成切断起点区域之前可使半导体基板成为规定厚度的用以研磨半导体基板的背面的工序。这样一来，经由使半导体基板能成为规定厚度般地对其背面预先研磨，可将半导体基板及芯片粘贴树脂层沿着切断预定线更精确地作切断。此外，所谓的研磨是意味着切削、磨削、及化学蚀刻等等。
又，改性区域有时是包含熔融处理区域。在加工对象物为半导体基板时，有时会因激光的照射而形成熔融处理区域。此熔融处理区域因为是上述改性区域的一例，即使是在此场合也可容易地将半导体基板切断，可将半导体基板及芯片粘贴树脂层沿着切断预定线有效率地切断。
又，改性区域有时是包含熔融处理区域、及相对该熔融处理区域位在激光入射面的相反侧的微小空洞。在加工对象物为半导体基板时，有时会因为激光的照射而形成熔融处理区域及微小空洞。此熔融处理区域及微小空洞是上述改性区域的一例，所以即使是在此场合也可容易地将半导体基板切断，可将半导体基板及芯片粘贴树脂层沿着切断预定线有效率地切断。
又，上述的本发明相关的半导体基板的切断方法中，可以是在形成切断起点区域之际，将切断起点区域作为起点而使裂缝到达半导体基板的表面，也可以是以切断起点区域为起点而使裂缝到达半导体基板的背面，也可以是以切断起点区域为起点而使裂缝到达半导体基板的表面和背面裂缝。
又，优选，在通过使保持部件扩张以将半导体基板及芯片粘贴树脂层沿着切断预定线作切断的工序之前，具备有将芯片粘贴树脂层加热的工序。如此一来，在扩张保持部件之前预先将芯片粘贴树脂层加热后，通过使保持部件扩张可更精确且容易将芯片粘贴树脂层沿着切断预定线作切断。
利用本发明，可将表面形成有功能元件的半导体基板连同芯片粘贴树脂层一起有效率地切断。


图1是利用本实施方式的激光加工方法的激光加工中的半导体基板的平面图。
图2是沿着如图1所示的半导体基板的II-II线的断面图。
图3是利用本实施方式的激光加工方法的激光加工后的半导体基板的平面图。
图4是沿着如图3所示的半导体基板的IV-IV线的断面图。
图5是沿着如图3所示的半导体基板的V-V线的断面图。
图6是由本实施方式的激光加工方法所切断的半导体基板的平面图。
图7是表示利用本实施方式的激光加工方法形成有熔融处理区域的硅晶片的切断面的照片图。
图8是表示本实施方式的激光加工方法中的激光的波长与硅基板的内部的透过率的关系图表。
图9是利用本实施方式的激光加工方法而形成有熔融处理区域及微小空洞的半导体基板的断面图。
图10是用以说明利用本实施方式的激光加工方法而形成熔融处理区域及微小空洞的原理的断面图。
图11是表示利用本实施方式的激光加工方法而形成有熔融处理区域及微小空洞的硅晶片的切断面的照片图。
图12是在本实施方式的半导体基板的切断方法中成为加工对象物的硅晶片的平面图。
图13是用以说明本实施方式的半导体基板的切断方法的模式图，(a)是在硅晶片贴上保护膜的状态，(b)是硅晶片被薄型化的状态，(c)是对保护膜照射紫外线的状态。
图14是用以说明本实施方式的半导体基板的切断方法的模式图，(a)是硅晶片及保护膜固定在载置台上的状态，(b)是对硅晶片照射激光的状态，(c)是在硅晶片的内部形成有切断起点区域的状态。
图15是用以说明本实施方式的半导体基板的切断方法的模式图，(a)为在硅晶片上贴附有带芯片粘贴树脂的薄膜的状态，(b)为从硅晶片剥下保护膜的状态，(c)为对扩张薄膜照射紫外线的状态。
图16是用以说明本实施方式的半导体基板的切断方法的模式图，(a)为扩张薄膜被扩展的状态，(b)为半导体芯片连同被切断的芯片粘贴树脂层一起被拾取的状态，(c)为半导体芯片隔着芯片粘贴树脂层而被接合在引线框的状态。
图17是表示本实施方式的半导体基板的切断方法中的硅晶片与切断起点区域间的关系的模式图，(a)为未产生以切断起点区域为起点的裂缝的状态，(b)为以切断起点区域为起点的裂缝到达硅晶片的表面与背面的状态。
图18是表示本实施方式的半导体基板的切断方法中的硅晶片与切断起点区域间的关系的模式图，(a)为以切断起点区域为起点的裂缝到达硅晶片的表面的状态，(b)为以切断起点区域为起点的裂缝到达硅晶片的背面的状态。
图19是用以说明本实施方式的半导体基板的切断方法的具体例的模式图，(a)为硅晶片及保护膜被固定在载置台上的状态，(b)为对硅晶片照射激光的状态，(c)为在硅晶片的内部形成有切断起点区域的状态。
图20是用以说明本实施方式的半导体基板的切断方法的具体例的模式图，(a)为在硅晶片固定有芯片粘贴树脂层的状态，(b)为对芯片粘贴树脂层照射激光的状态，(c)为在芯片粘贴树脂层形成有改性区域的状态。
图21是用以说明本实施方式的半导体基板的切断方法的具体例的模式图，(a)为在芯片粘贴树脂层隔着粘结剂层将扩张薄膜贴上的状态，(b)为从硅晶片剥下保护膜的状态，(c)为扩张薄膜被扩展的状态。
图22是用以说明本实施方式的半导体基板的切断方法的其它具体例的模式图，(a)为在硅晶片贴上附有芯片粘贴树脂的薄膜的状态，(b)为对芯片粘贴树脂层照射激光的状态，(c)为在芯片粘贴树脂层形成了改性区域的状态。
图23是用以说明本实施方式的半导体基板的切断方法的其它具体例的模式图，(a)为硅晶片从激光加工装置的载置台被卸下的状态，(b)为保护膜从硅晶片被剥下的状态，(c)为扩张薄膜被扩展的状态。
符号说明1...半导体基板；3...表面；5...切断预定线；7...改性区域；8...切断起点区域；11...硅晶片(半导体基板)；13...熔融处理区域；14...微小空洞；15...功能元件；17...背面(激光入射面)；21...扩张薄膜(保持部件)；23...芯片粘贴树脂层；28...裂缝；L...激光；P...聚光点。
具体实施例方式
以下，针对本发明的半导体基板切断方法的优选实施方式，参照图面而详细地作说明。本实施方式中，利用所谓的多光子吸收的现象，在半导体基板的内部形成改性区域。因此，在此首先对用于利用多光子吸收来形成改性区域的激光加工方法作说明。
当光子的能量hv比材料的吸收的带隙(band gap)EG小时，则在光学上成为透明。因此，在材料上产生吸收的条件为hv＞EG。但是，在光学上即使是透明，当把激光的强度设为非常大则在nhv＞EG的条件(n＝2，3，4，...)下材料是产生吸收。此现象称为多光子吸收(multi-photonabsorption)。而在为脉冲波的情况，激光的强度是由激光的聚光点的峰值功率密度(W/cm2)所决定，例如在峰值功率密度为1×108(W/cm2)以上的条件下产生多光子吸收。峰值功率密度可由(在聚光点的激光的每1脉冲的能量)÷(激光的射束点断面积×脉冲宽度)而求得。另外，连续波的情况下，激光的强度是以激光的聚光点的电场强度(W/cm2)来决定。
针对利用此种多光子吸收的本实施方式的激光加工方法，现参照图1～图6作说明。如图1所示，在半导体基板1的表面3上是具有用以切断半导体基板1的切断预定线5。切断预定线5乃是直线状延伸的假想线。本实施方式的激光加工方法中，如图2所示，以多光子吸收产生的条件下，使聚光点P汇聚于半导体基板1的内部而照射激光L以形成改性区域7。此外，所谓的聚光点P是指激光L集光的地方。且，切断预定线5不受限为直线状，也可以是曲线状，在不受限为假想线的下也可以是实际上划在半导体基板1上的线。
然后，使激光L沿着切断预定线5(亦即，图1的箭头A方向)相对地移动，由此使聚光点P沿着切断预定线5移动。利用此，如图3～图5所示，改性区域7是沿着切断预定线5而形成在半导体基板1的内部，此改性区域7是成为切断起点区域8。本实施方式的激光加工方法并非通过半导体基板1吸收激光L而使半导体基板1发热以形成改性区域7者。是使激光L透过半导体基板1而在半导体基板1的内部产生多光子吸收以形成改性区域7。因此，在半导体基板1的表面3，激光L几乎不被吸收，所以半导体基板1的表面3不会熔融。
在半导体基板1的内部一形成切断起点区域8后，因为裂缝是容易以此切断起点区域8为起点而产生，所以如图6所示般，能以比较小的力将半导体基板1切断。因而成为可在不使半导体基板1的表面3产生不必要的裂缝之下将半导体基板1高精度地切断。
以此切断起点区域8为起点的半导体基板1的切断是有如下2种方式。其一为，在切断起点区域8形成后，通过对半导体基板1施加人为的力量，半导体基板1是以切断起点区域8为起点而裂开以切断半导体基板1的场合。此乃是例如半导体基板1的厚度为大的场合的切断。所谓的施加人为力量是例如沿着半导体基板1的切断起点区域8对半导体基板1施加弯曲应力及剪应力、赋予半导体基板1温度差而产生热应力。又另一为，通过形成切断起点区域8，且以切断起点区域8为起点而朝半导体基板1的断面方向(厚度方向)自然地裂开，最后半导体基板1被切断的场合。此乃是例如半导体基板1的厚度为小的场合，可利用1列的改性区域7来形成切断起点区域8，而在半导体基板1的厚度为大的场合，可利用在厚度方向形成多列的改性区域7来形成切断起点区域8。此外，在此自然地裂开的场合，于要切断的地方，不会发生裂缝先行走到与未形成切断起点区域8的部位对应的部分的表面3上的情况，因为能仅将与形成有切断起点区域8的部位对应的部分予以割断，所以可好好地控制割断。近年来，硅晶片等的半导体基板1的厚度是有变薄的倾向，所以这样的控制性佳的割断方法是非常有效。
然后，在本实施方式的激光加工方法中，以利用多光子吸收所形成的改性区域而言，是具有如次(1)、(2)的场合。
(1)在改性区域为熔融处理区域的场合使聚光点汇聚在半导体基板的内部，以聚光点的电场强度为1×108(W/cm2)以上且脉冲宽度为1μs以下的条件下照射激光。利用此，半导体基板的内部是利用多光子吸收而局部的被加热。利用此加热而在半导体基板的内部形成熔融处理区域。所谓的熔融处理区域是指一旦熔融后再固化的区域、或快要熔融状态的区域、或从熔融状态要再固化的状态的区域，也可以说是相变化的区域或结晶构造变化的区域。又，所谓的熔融处理区域也可以说是在单晶构造、非晶构造、及多晶构造中，某种构造变化成别种构造的区域。亦即，意味着例如，由单晶构造变化成非晶构造的区域、由单晶构造变化成多晶构造的区域、以及由单晶构造变化成包含有非晶构造及多晶构造的构造的区域。在半导体基板为硅单晶构造的场合，熔融处理区域是例如为非晶质硅构造。此外，作为电场强度的上限值，例如为1×1012(W/cm2)。而脉冲宽度优选是例如为1ns～200ns。
本发明们是利用实验而把在属于半导体基板一例的硅晶片内部形成熔融处理区域作了确认。该实验条件是如次。
(A)半导体基板硅晶片(厚度350μm，外径4英寸)(B)激光光源半导体激光器激发Nd:YAG激光波长1064nm激光斑断面积3.14×10-8cm2振荡方式Q开关脉冲重复频率(repetitive frequency)100kHz脉冲宽度30ns输出20μJ/脉冲激光质量TEM00偏光特性直线偏光(C)聚光用透镜倍率50倍N.A.0.55对激光波长的透过率60％(D)载置半导体基板的载置台的移动速度100mm/秒图7是显示在上述条件下由激光加工所切断的硅晶片的一部分中的断面的照片。在硅晶片11的内部形成有熔融处理区域13。此外，利用上述条件所形成的熔融处理区域13的厚度方向的大小为100μm左右。
现说明熔融处理区域13由多光子吸收所形成的情形。图8是表示激光的波长与硅基板的内部的透过率间的关系图表。其中，是除去硅基板的表面侧与背面侧各自的反射成分，仅显示内部的透过率。是针对硅基板的厚度t为50μm、100μm、200μm、500μm、1000μm各个而显示上述关系。
例如，在Nd:YAG激光的波长为1064nm中且硅基板的厚度为500μm以下的场合时，可知在硅基板的内部，激光是透过80％以上。如图7所示的硅晶片11的厚度为350μm，所以利用多光子吸收所产生的熔融处理区域13是在硅晶片11的中心附近，亦即形成在距离表面175μm的部分。此场合的透过率为，若参考厚度200μm的硅晶片，因是90％以上，所以激光只有一些些会被硅晶片11的内部所吸收，几乎是透过。此乃是意味着并非激光在硅晶片11的内部被吸收从而熔融处理区域13被形成在硅晶片11的内部(亦即利用激光的通常的加热以形成熔融处理区域)，熔融处理区域13是由多光子吸收而被形成。利用多光子吸收而形成熔融处理区域，例如记载于焊接学会全国大会讲演概要第66集(2000年4月)的第72页～第73页的「利用微微秒(pico second)脉冲激光的硅的加工特性评估」当中。
此外，硅晶片是以熔融处理区域所形成的切断起点区域为起点而朝断面方向产生裂缝，通过其裂缝会到达硅晶片的表面及背面，而最后是被切断。到达硅晶片的表面及背面的此裂缝有时是自然地成长，有时是利用对硅晶片施力而成长。其次，在裂缝为自然地从切断起点区域成长至硅晶片的表面及背面的场合，是有裂缝从形成切断起点区域的熔融处理区域正熔融的状态而成长的场合，裂缝从形成切断起点区域的熔融处理区域正熔融的状态再固化之际而要成长的场合。其中，在任一场合，熔融处理区域仅形成在硅晶片的内部，切断后的切断面是如图7所示仅在内部形成有熔融处理区域。如此一来，当在半导体基板的内部利用熔融处理区域而形成切断起点区域时，在要割断时，因为难以在离开切断起点区域线的地方产生不必要的裂缝，所以割断控制是变容易。
(2)在改性区域为处理区域及微小空洞的场合在半导体基板的内部汇聚聚光点，以聚光点的电场强度为1×108(W/cm2)以上且脉冲宽度为1μs以下的条件下照射激光。利用此，有时半导体基板的内部是形成熔融处理区域及微小空洞。如图9所示，在使激光L由半导体基板1的表面3侧入射的场合，微小空洞14是相对于熔融处理区域13而形成在背面17侧。在图9中，熔融处理区域13与微小空洞14是分离地形成，有时熔融处理区域13及微小空洞14是连续地形成。亦即，在利用多光子吸收而使熔融处理区域及微小空洞成对形成的场合，微小空洞是相对于熔融处理区域而形成在半导体基板中的激光入射面的相反侧。又，以电场强度的上限值而言，例如为1×1012(W/cm2)。脉冲宽度是例如为1ns～200ns较优选。
如此，使激光L透过半导体基板1而在半导体基板1的内部产生多光子吸收以形成熔融处理区域13的场合，有关形成与各自的熔融处理区域13对应的微小空洞14的原理不一定很清楚。在此，针对熔融处理区域13及微小空洞14是以成对状态形成的原理，是说明本发明者所设想的2个假设。
本发明者们所设想的第1假设是如下所述。亦即，如图10所示，当在半导体基板1的内部的聚光点P汇聚焦点以照射激光L后，则在聚光点P的近傍形成熔融处理区域13。以往，作为此激光L，是使用从激光源所照射的激光L的中心部分的光(图10中，与L4及L5相当的部分的光)。此乃是因为使用激光L的高斯分布的中心部分之故。本发明者为抑制激光L对半导体基板1的表面3的影响，是将激光L扩大。其中一做法为，将激光源所照射的激光L以规定的光学系统扩展而扩大高斯分布的裙部，使激光L周边部分的光(图10中，与L1～L3及L6～L8相当的部分的光)的激光强度相对上升。如此将扩展后的激光L透过半导体基板1后，是在既作说明的聚光点P的近傍形成熔融处理区域13，且在与该熔融处理区域13对应的部分形成微小空洞14。亦即，熔融处理区域13与微小空洞14是形成在沿着激光L的光轴(图10中的单点划线)的位置。形成微小空洞14的位置，理论上是与激光L的周边部分的光(图10中，与L1～L3及L6～L8相当的部分的光)被聚光的部分相当。如此，激光L的中心部分的光(图10中，与L4及L5相当的部分的光)及激光L的周边部分的光(图10中，与L1～L3及L6～L8相当的部分的光)各自聚光的部分在半导体基板1的厚度方向之所以不同，认为是因用以将激光L聚光的透镜的球面像差所致。本发明者们所设想的第1假设为此聚光位置的差异可能会造成影响。
本发明者们所设想的第2假设为，激光L周边部分的光(图10中，与L1～L3及L6～L8相当的部分的光)被聚光的部分是理论上的激光聚光点，所以此部分的光强度高而会引起微细构造变化，所以其周围是形成实质上结晶构造不变化的微小空洞14，形成熔融处理区域13的部分受热的影响大，是会单纯地溶解后而再固化者。
在此，熔融处理区域是如同上述(1)所述者，其中微小空洞的周围是实质上结晶构造未变化者。在半导体基板为硅单晶构造的场合，在微小空洞的周围很多是硅单晶构造部分。
本发明者们已利用实验来确认半导体基板一例的在硅晶片的内部形成的熔融处理区域及微小空洞。实验条件是如次。
(A)加工对象物硅晶片(厚度100μm)(B)激光光源半导体激光器激发Nd:YAG激光波长1064nm重复频率40kHz脉冲宽度30nsec脉冲间距7μm加工深度8μm脉冲能量50μJ/脉冲(C)聚光用透镜NA0.55(D)载置加工对象物的载置台的移动速度280mm/sec图11是显示在上述条件下的利用激光加工所切断的硅晶片的切断面照片。图11中(a)与(b)是将同一切断面的照片以不同的比例尺来作显示者。如同图所示，在硅晶片11的内部通过1脉冲的激光L照射所形成的成对的熔融处理区域13及微小空洞14是沿着切断面(亦即，沿着切断预定线)以规定间距形成。此外，如图11所示的切断面的熔融处理区域13是，硅晶片11的厚度方向(图中的上下方向)的宽度为13μm左右，而移动激光L的方向(图中左右方向)的宽度为3μm左右。又，微小空洞14为，硅晶片11的厚度方向的宽度为7μm左右，而移动激光L的方向的宽度为1.3μm左右。熔融处理区域13和微小空洞8的间隔为1.2μm左右。
以上，作为利用多光子吸收所形成的改性区域，是说明了(1)、(2)的场合，但是若考虑半导体基板的结晶构造或其解理性而形成如次的切断起点区域，则能以该切断起点区域为起点并以更小的力且精度佳地切断半导体基板。
亦即，在为由硅等的钻石构造的单晶半导体所构成的基板的场合，在沿着(111)面(第1解理面)或(110)面(第2解理面)的方向形成切断起点区域是较优选。又，在为由在GaAs等的闪锌矿(zincblende)型构造的III-V族化合物半导体所构成的基板的场合，在沿着(110)面的方向形成切断起点区域是较优选。
此外，若在沿着应形成上述切断起点区域的方向(例如，沿着单晶硅基板中的(111)面的方向)，或沿着与应形成切断起点区域的方向正交的方向而在基板上形成定向平面(orientation flat)的话，则通过将该定向平面作为基准，是可将沿着应形成切断起点区域的方向的切断起点区域容易且正确地形成在基板上。
以下，现针对本发明相关的半导体基板的切断方法的合适实施方式，更具体地作说明。此外，图13～图16是沿着图12的硅晶片的XIII-XIII线的部分断面图。
如图12所示，在成为加工对象物的硅晶片(半导体基板)11的表面3，多个功能元件15是在与定向平面16平行的方向及垂直的方向上形成矩阵状图案。此种硅晶片11是如下而切断成每个功能元件15。
首先，如图13(a)所示，在硅晶片11的表面3侧上贴上保护膜18以将功能元件15覆盖。此保护膜18是保护功能元件15且保持硅晶片11者。在贴上保护膜18之后，如图13(b)所示，使硅晶片11可成为规定厚度般地对硅晶片11的背面17作平面磨削，更在背面17施以化学蚀刻而将背面17予以平滑化。如此一来，例如是把厚度350μm的硅晶片11薄型化成厚度100μm。在将硅晶片11薄型化之后，对保护膜18照射紫外线。利用此，保护膜18的属粘结层的UV固化树脂层是固化，保护膜18是容易从硅晶片11被剥离。
接着，利用激光加工装置以在硅晶片11的内部形成切断起点区域。亦即，如图14(a)所示，在激光加工装置的载置台19上，使硅晶片11的背面17朝上方而利用真空吸附将保护膜18固定，且以通过相邻的功能元件15、15间那样地将切断预定线5设定成格子状(参照图12的双点划线)。然后，如图14(b)所示，以背面17作为激光入射面而在硅晶片11的内部汇聚聚光点P，以在上述的多光子吸收会产生的条件下照射激光L，利用载置台19的移动而沿着切断预定线5使聚光点P相对移动。利用此，如图14(c)所示，硅晶片11的内部，沿着切断预定线5而利用熔融处理区域13形成切断起点区域8。
接着，把贴上有保护膜18的硅晶片11从载置台19卸下，如图15(a)所示，在硅晶片11的背面17上将附有芯片粘贴树脂的薄膜20(例如，林铁克(LINTEC音译)株式会社的「LE-5000(商品名)」)贴上。此附有芯片粘贴树脂的薄膜20是具有厚度100μm左右的可扩张的扩张薄膜(保持部件)21，在此扩张薄膜21上，作为芯片粘贴用接合剂来作用的芯片粘贴树脂层(粘结性树脂层)23是隔着层厚数μm程度的UV固化树脂层而被设置。亦即，形成在硅晶片11的背面17隔有芯片粘贴树脂层23而将扩张薄膜21贴上。此外，扩张薄膜21的周缘部分是安装有薄膜扩张机构30。在贴上附有芯片粘贴树脂的薄膜20之后，如图15(b)所示，由硅晶片11的表面3侧剥下保护膜18，如图15(c)所示，是对扩张薄膜21照射紫外线。利用此，扩张薄膜21的属粘结层的UV固化树脂层是固化，芯片粘贴树脂层23是容易从扩张薄膜21被剥离。
接着，如图16(a)所示，利用薄膜扩张机构30将扩张薄膜21的周缘部分朝外侧拉伸而使扩张薄膜21扩张。利用此扩张薄膜21的扩展，裂缝是以切断起点区域8为起点而产生于厚度方向，此裂缝变成到达硅晶片11的表面3及背面17。利用此，硅晶片11是沿着切断预定线5被精确地切断而可获得多个具有1个功能元件15的半导体芯片25。又，此时，相邻的半导体芯片25、25所面对的切断面25a、25a是伴随着扩张薄膜21的扩张而从密接的状态脱离，所以在硅晶片11切断的同时，密接在硅晶片11的背面17的芯片粘贴树脂层23也沿着切断预定线5被切断。
其次，如图16(b)所示，用吸附夹具而将半导体芯片25顺序拾取。此时，芯片粘贴树脂层23是被切断成与半导体芯片25同等的外形，又，因为芯片粘贴树脂层23与扩张薄膜21的密接力降低，所以半导体芯片25是被切断的芯片粘贴树脂层23密接在其背面的状态下被拾取。接着，如图16(c)所示，是将半导体芯片25隔着密接在其背面的芯片粘贴树脂层23而载置于引线框27的芯片粘贴垫(diepad)上，且利用加热而填料接合。
在以上那样的硅晶片11的切断方法中，是以表面3形成有功能元件15的硅晶片11为加工对象物，将其背面17作为激光入射面以使聚光点P汇聚在硅晶片11的内部而照射激光L。利用此，在硅晶片11的内部产生多光子吸收，且沿着切断预定线5而在硅晶片11的内部利用熔融处理区域13而形成切断起点区域8。此时，之所以把半导体基板的背面作为激光入射面，乃是因为若把表面作为激光入射面则会有激光的入射受功能元件妨碍之忧。如此一来，硅晶片11的内部形成有切断起点区域8，通过自然的或者施加比较小的力，而以切断起点区域8为起点产生裂缝，且使其裂缝能到达硅晶片11的表面3及背面17。因此，在形成了切断起点区域8之后，在硅晶片11的背面17隔有芯片粘贴树脂层23而将扩张薄膜21贴上，当使该扩张薄膜21扩张时，则沿着切断预定线5被切断的硅晶片11的切断面25a、25a是伴随着扩张薄膜21的扩张而从原本密接的状态脱离开来。利用此，存在于硅晶片11与扩张薄膜21之间的芯片粘贴树脂层23也沿着切断预定线5而被切断。因此，远比以刀刃切断那样的场合是可更有效率地将硅晶片11及芯片粘贴树脂层23沿着切断预定线5作切断。
且，沿着切断预定线5被切断的硅晶片11的切断面25a、25a一开始为相互密接，所以被切断的各个硅晶片11及被切断的各个芯片粘贴树脂层23是大致呈同一外形，且芯片粘贴树脂从各硅晶片11的切断面25a突出那样的情况亦被防止。
再者，于硅晶片11的内部形成切断起点区域8之前，是研磨硅晶片11的背面17而使得硅晶片11可成为规定的厚度。如此，通过将硅晶片11事先薄型化成规定的厚度，而可将硅晶片11及芯片粘贴树脂层23沿着切断预定线5更精确地切断。
可是，上述的硅晶片11的切断方法乃如图17(a)所示，在截至将扩张薄膜21扩展之前，虽然以切断起点区域8为起点的裂缝未在硅晶片11上发生，但是如图17(b)所示，在将扩张薄膜21扩展之前，使以切断起点区域8为起点的裂缝28产生，也可使此裂缝28到达硅晶片11的表面3及背面17。以产生此裂缝28的方法而言，例如是有通过将刀缘等的应力施加部件沿着切断起点区域8以对硅晶片11的背面17按压而使硅晶片11沿着切断起点区域8产生弯曲应力或剪应力的方法、及通过对硅晶片11赋予温度差而在硅晶片11沿着切断起点区域8以产生热应力等的方法。
如此，在将扩张薄膜21扩展之前，沿着切断起点区域8使硅晶片11产生应力而沿着切断起点区域8将硅晶片11切断，可获得极精密切断的半导体芯片25。且，在此场合，在使贴在硅晶片11上的扩张薄膜21扩张时，则相邻的半导体芯片25、25所面对的切断面25a、25a是伴随着扩张薄膜21的扩张而由密接的状态脱离开来，所以密接在硅晶片11的背面17的芯片粘贴树脂层23是沿着切断面25a而被切断。因此，利用此切断方法，若与利用刀刃作切断那样的场合相较，可非常有效率地将硅晶片11及芯片粘贴树脂层23沿着切断起点区域8切断。
此外，当硅晶片11的厚度变薄，则即使未沿着切断起点区域8产生应力，如图17(b)所示，有时以切断起点区域8为起点的裂缝28也会到达硅晶片11的表面3及背面17。
又，如图18(a)所示，在硅晶片11的内部的表面3近傍是形成利用熔融处理区域13所产生的切断起点区域8，若使裂缝28到达表面3，则可极高精度地切断半导体芯片25的表面(亦即，功能元件形成面)。一方面，如图18(b)所示，在硅晶片11的内部中的背面17近傍形成利用熔融处理区域13的切断起点区域8，且使裂缝28到达背面17的话，则利用扩张薄膜21的扩展可精度佳地切断芯片粘贴树脂层23。
本发明并不受上述实施方式所限定。例如，上述实施方式虽然为在半导体基板1的内部产生多光子吸收以形成改性区域7，但是有时为在半导体基板1的内部产生与多光子吸收同等的光吸收而可形成改性区域7的场合。
又，上述的硅晶片11的切断方法虽然为形成熔融处理区域13以作为改性区域的场合，但是也可以是形成熔融处理区域13及微小空洞14以作为改性区域。在此场合，因为是以硅晶片11的背面17作为激光入射面，所以微小空洞14是相对于熔融处理区域13而在激光入射面的相反侧，形成于形成有功能元件15的表面3侧。于切断面，微小空洞14侧的部分与熔融处理区域13侧的部分相比较是有高精度的倾向，所以通过在形成有功能元件15的表面3侧形成微小空洞14，而变成使半导体芯片25的成品率可更加提升。
又，在上述实施方式中，在使附有芯片粘贴树脂的薄膜20的扩张薄膜21扩张之前，若将附有芯片粘贴树脂的薄膜20的芯片粘贴树脂层23预先加热，则在使扩张薄膜21扩张之际，与硅晶片11被切断的同时，可将芯片粘贴树脂层23沿着切断预定线5更加精确且容易地作切断。此乃是芯片粘贴树脂层23的物性受加热而变化成容易拉碎之故。具体而言，是在芯片粘贴树脂层23以50℃～120℃的温度加热1分～30分之后，芯片粘贴树脂层23的物性是变化成易拉碎。有关这点，若该温度低于50℃，则芯片粘贴树脂层23的物性是难以变换成易拉碎，而在该温度一超过120℃后，芯片粘贴树脂层23是有软化到不能保留原形的程度之忧。
以上述的芯片粘贴树脂层23的加热方法而言，可以是将芯片粘贴树脂层23全体作加热，也可以是把芯片粘贴树脂层23的沿着切断预定线5的部分作选择性加热。而为了将芯片粘贴树脂层23全体加热，是在硅晶片11的背面17贴有带芯片粘贴树脂的薄膜20的状态下，对其吹温风、将其置于加热炉，或者是载置于埋设有加热器的加热台上就可以。又，为了将芯片粘贴树脂层23的沿着切断预定线5的部分作选择性加热，若将对芯片粘贴树脂层23具有光吸收性的激光对切断预定线5作照射的话就可以。
此外，将芯片粘贴树脂层23作加热的定时若是为从在硅晶片11的背面17隔着芯片粘贴树脂层23而贴上扩张薄膜21开始，到再通过使扩张薄膜21扩张而将硅晶片11及芯片粘贴树脂层23沿着切断预定线5作切断为止的期间，则随时都可以。又，在硅晶片11的背面17上隔着芯片粘贴树脂层23将扩张薄膜21贴上之前，在附有芯片粘贴树脂的薄膜20的状态将芯片粘贴树脂层23加热，在其后，隔着被加热处理后的芯片粘贴树脂层23而将扩张薄膜21贴在硅晶片11上也可以。在此场合，隔着被加热处理的芯片粘贴树脂层23而将扩张薄膜21贴在硅晶片11上的定时可以是在将芯片粘贴树脂层23加热之后，也可以是在将芯片粘贴树脂层23加热之后经过规定时间之后。如此一来，之所以利用加热处理使芯片粘贴树脂层23变容易分割，乃是考虑到断裂延伸变小且拉伸强度变大为一个要因。又，通过对芯片粘贴树脂层23照射紫外线以外的电磁波，有时可使芯片粘贴树脂层23的物性变化成易破断延伸。
在此，现针对将芯片粘贴树脂层23的沿着切断预定线5的部分选择性加热的场合的具体例作说明。此外，在各图中、对同一或相当的部分赋予同一符号、省略重复的说明。
首先，如图19(a)所示，在硅晶片11的表面3侧贴上保护膜18以覆盖功能元件15，在激光加工装置的载置台19上将硅晶片11的背面17朝上方且将保护膜18利用真空吸附而固定。然后，以通过相邻的功能元件15、15之间般地将切断预定线5作格子状设定之后，如图19(b)所示，将背面17作为激光入射面且将聚光点P汇聚于硅晶片11的内部，以产生多光子吸收的条件而照射激光L，利用载置台19的移动而沿着切断预定线5使聚光点P相对移动。利用此，如图19(c)所示，在硅晶片11的内部沿着切断预定线5通过熔融处理区域13而形成切断起点区域8。此外，取代保护膜18而改以把由玻璃及树脂所成的板状的保护部件安装在硅晶片11的表面3侧也可以。
进而，如图20(a)所示，在硅晶片11的背面17将芯片粘贴树脂层23固定，且在激光加工装置的载置台19上将硅晶片11的背面17朝上方并将保护膜18利用真空吸附作固定。接着，如图20(b)所示，使聚光点P汇聚于芯片粘贴树脂层23而照射规定波长(例如808nm)的激光L，且利用载置台19的移动而沿着切断预定线5使聚光点P相对移动。利用此，如图20(c)所示，在芯片粘贴树脂层23，沿着切断预定线5而形成具有易拉碎的物性的改性区域29。此改性区域29是利用加热效果而使物性产生变化者，或者脆性化者。此外，取代规定波长的激光L，而改由沿着切断预定线5而对芯片粘贴树脂层23照射电子线也可以。
接着，将硅晶片11从载置台19卸下，如图21(a)所示，于固定在硅晶片11的芯片粘贴树脂层23上隔着粘结剂层(利用紫外线以外的能量束的照射而粘结力降低的接合剂)31将扩张薄膜21贴上。此外，将附有粘结剂层31的扩张薄膜21贴在芯片粘贴树脂层23上也可以，也可以于芯片粘贴树脂层23上将粘结剂层31迭层之后再将扩张薄膜21贴上。
从而，如图21(b)所示，从硅晶片11的表面3侧将保护膜18剥离，如图21(c)所示，使扩张薄膜21的周缘部分朝外侧拉伸般地使扩张薄膜21扩张。利用此扩张薄膜21的扩展，裂缝是以切断起点区域8为起点而在厚度方向产生，此裂缝成为到达硅晶片11的表面3及背面17。利用此，硅晶片11是沿着切断预定线5被精确地切断，而可获得多个具有1个功能元件15的半导体芯片25。且此时，相邻的半导体芯片25，25的对向的切断面25a，25a是伴随扩张薄膜21的扩张而从密接的状态脱离开来，所以在硅晶片11被切断的同时，密接在硅晶片11的背面17的芯片粘贴树脂层23也沿着切断预定线5而被切断。
接着，对粘结剂层31照射紫外线以外的能量束以使粘结剂层31的粘结力降低，而将被切断的背面密接有芯片粘贴树脂层23的状态的半导体芯片25予以顺序地拾取。
其次，现针对把沿着芯片粘贴树脂层23的切断预定线5的部分作选择性加热的场合的其它具体例作说明。此外，在各图中、对同一或相当的部分赋加同一符号并省略重复的说明。
首先，与上述的具体例同样地，在硅晶片11的内部，沿着切断预定线5而利用熔融处理区域13以形成切断起点区域8。在其后，如图22(a)所示，在硅晶片11的背面17贴上附有芯片粘贴树脂的薄膜32，且在激光加工装置的载置台19上，使硅晶片11的背面17朝上方而将保护膜18利用真空吸附而固定。附有芯片粘贴树脂的薄膜32为，芯片粘贴树脂层23隔着粘结剂层31而设置在由透过规定波长(例如808nm)的激光的材料所构成的扩张薄膜21上。此外，以附有芯片粘贴树脂的薄膜32而言，也可以是使用在由透过规定波长的激光的材料所构成的扩张薄膜21上直接设置芯片粘贴树脂层23(例如，参照日本国专利第1987034号公报)。
在将附有芯片粘贴树脂的薄膜32贴上之后，如图22(b)所示，于芯片粘贴树脂层23汇聚聚光点P，且照射上述的规定波长的激光L，且利用载置台19的移动以使聚光点P沿着切断预定线5而相对移动。利用此，如图22(c)所示，在芯片粘贴树脂层23，具有易拉碎物性的改性区域29是沿着切断预定线5而被形成。
接着，如图23(a)、(b)所示，从硅晶片11的表面3侧将保护膜18剥下，如图23(c)所示，将扩张薄膜21的周缘部分朝向外侧拉伸而使扩张薄膜21扩张。利用此扩张薄膜21的扩展，裂缝是以切断起点区域8为起点而发生在厚度方向，是形成此裂缝到达硅晶片11的表面3与背面17。利用此，硅晶片11是沿着切断预定线5而被精确地切断，以获得多个具有1个功能元件15的半导体芯片25。又，在此时，相邻的半导体芯片25、25的对向的切断面25a、25a伴随着扩张薄膜21的扩张而从密接的状态分离开来，所以在硅晶片11切断的同时，密接在硅晶片11的背面17的芯片粘贴树脂层23也沿着切断预定线5而被切断。
接着，对粘结剂层31照射紫外线以外的能量束而使粘结剂层31的粘结力降低，以顺序拾取被切断的芯片粘贴树脂层23为密接于背面的状态的半导体芯片25。此外，对粘结剂层31执行紫外线以外的能量束的照射，可以是使扩张薄膜21扩张之前，也可以是使扩张薄膜21扩张之后。
上述的各具体例中，虽然是沿着切断预定线5对芯片粘贴树脂层23照射规定波长的激光L，但是沿着切断预定线5把形成有光透过部的掩模配置在芯片粘贴树脂层23上或者附有芯片粘贴树脂的薄膜32上，再以紫外线以外的能量束作全面照射而在芯片粘贴树脂层23沿着切断预定线5形成改性区域29也可以。
产业上可利用性如同以上所说明，利用本发明是可将表面形成有功能元件的半导体基板连同芯片粘贴树脂层一起有效率良好地切断。
权利要求
1.一种半导体基板的切断方法，是将表面形成有功能元件的半导体基板沿着切断预定线切断，其特征为，具备将所述半导体基板的背面作为激光入射面且使聚光点汇聚于所述半导体基板的内部而照射激光，由此而形成改性区域，且利用该改性区域，沿着所述切断预定线，从所述激光入射面在规定距离内侧形成切断起点区域的工序；在形成所述切断起点区域之后，于所述半导体基板的背面隔着芯片粘贴树脂层而安装可扩张的保持部件的工序；和在安装了所述保持部件之后，经由扩张所述保持部件而将所述半导体基板及所述芯片粘贴树脂层沿着所述切断预定线切断的工序。
2.如权利要求1所述的半导体基板的切断方法，其特征在于，在形成所述切断起点区域之前，具备有研磨所述半导体基板的背面而使所述半导体基板成为规定厚度的步骤。
3.如权利要求1或2所述的半导体基板的切断方法，其特征在于，所述改性区域包含熔融处理区域。
4.如权利要求1或2所述的半导体基板的切断方法，其特征在于，所述改性区域包含熔融处理区域、及相对于该熔融处理区域位于所述激光入射面的相反侧的微小空洞。
5.如权利要求1～4中任一项所述的半导体基板的切断方法，其特征在于，在形成所述切断起点区域之际，以所述切断起点区域为起点而使裂缝到达所述半导体基板的表面。
6.如权利要求1～4中任一项所述的半导体基板的切断方法，其特征在于，在形成所述切断起点区域之际，以所述切断起点区域为起点而使裂缝到达所述半导体基板的背面。
7.如权利要求1～4中任一项所述的半导体基板的切断方法，其特征在于，在形成所述切断起点区域之际，以所述切断起点区域为起点而使裂缝到达所述半导体基板的表面和背面。
8.如权利要求1～7中任一项所述的半导体基板的切断方法，其特征在于，在经由扩张所述保持部件以将所述半导体基板及所述芯片粘贴树脂层沿着所述切断预定线作切断的工序之前，具备将所述芯片粘贴树脂层加热的工序。
全文摘要
提供一种半导体基板的切断方法，可将表面形成有功能元件的半导体基板连同芯片粘贴树脂层一起有效率地切断。把表面(3)形成有功能元件(15)的晶片(11)的背面(17)作为激光入射面，汇聚聚光点(P)而对晶片(11)的内部照射激光，由此产生多光子吸收并沿着切断预定线(5)而在晶片(11)的内部形成由熔融处理区域(13)所产生的切断起点区域(8)。利用此、自然地或者以比较小的力而产生以切断起点区域(8)为起点的裂缝，并可使所述裂缝到达表面(3)和背面(17)。因此，在切断起点区域(8)形成后，在晶片(11)的背面(17)隔着芯片粘贴树脂层(23)贴附上扩张薄膜(21)，当使扩张薄膜(21)扩张时，可沿着切断预定线(5)将晶片(11)及芯片粘贴树脂层(23)切断。
文档编号B23K26/00GK1849699SQ20048002606
公开日2006年10月18日 申请日期2004年9月9日 优先权日2003年9月10日
发明者福满宪志, 福世文嗣, 内山直己, 杉浦隆二, 渥美一弘 申请人:浜松光子学株式会社