CN108381042A

CN108381042A - 晶片加工***及晶片加工方法

Info

Publication number: CN108381042A
Application number: CN201810242972.XA
Authority: CN
Inventors: 成奎栋
Original assignee: EO LASER TECHNOLOGY (SUZHOU) Co Ltd
Current assignee: EO LASER TECHNOLOGY (SUZHOU) Co Ltd
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2018-08-10

Abstract

本发明公开了一种晶片加工***及晶片加工方法，所述晶片加工***包括晶片和激光划线装置，晶片包括半导体基板和若干元器件，晶片的上下表面分别设有相对称的第一加工线、第二加工线，激光划线装置包括第一激光头和第二激光头，两个激光头分别出射沿对应加工线运动的激光束以形成沟槽，加工***还包括用于刻蚀第一沟槽的等离子蚀刻装置；所述晶片加工方法包括在晶片上下两侧分别安装第一激光头和第二激光头，第一激光头出射沿第一加工线运动的第一激光束、形成第一沟槽，第二激光头出射沿第二加工线运动的第二激光束、形成第二沟槽，利用等离子蚀刻装置对第一沟槽进行刻蚀。本发明能够提高晶片加工速度和生产效率，有利于半导体芯片的大规模生产。

Description

晶片加工***及晶片加工方法

技术领域

本发明涉及一种晶片加工***及晶片加工方法。

背景技术

在半导体晶片的制造工艺中，其表面复数的光器件由多条加工线单独分隔，通过沿着加工线进行切割可以将该半导体晶片分解成多个半导体芯片。现有技术中，通常采用划片机上的切割刀片沿着加工线对半导体晶片进行切割加工，由于切割刀片本身存在一定厚度，加工线相对半导体芯片的面积比率较高，不利于半导体芯片的大规模生产，经济效益低；同时，为了保证切割后半导体芯片的完整度，切割刀片每次的切入量不能过大，因此需要实施多次切割才能完成半导体晶片的切割加工作业，操作繁琐且生产效率低。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种晶片加工***及晶片加工方法。

本发明的技术方案是：一种晶片加工***，包括晶片和对所述晶片进行激光加工的激光划线装置，所述晶片包括半导体基板和设于所述半导体基板上表面的若干元器件，所述晶片的上表面设有用于分隔若干元器件的第一加工线，所述晶片的下表面设有与所述第一加工线上下对称的第二加工线，所述激光划线装置包括分别布置于所述晶片上下两侧的第一激光头和第二激光头，所述第一激光头在晶片上表面出射沿所述第一加工线运动的第一激光束以形成第一沟槽，所述第二激光头在晶片下表面出射沿所述第二加工线运动的第二激光束以形成第二沟槽，所述加工***还包括用于刻蚀所述第一沟槽的等离子蚀刻装置以去除第一沟槽与第二沟槽之间的半导体基板。

进一步的，本发明中所述第一激光头与第二激光头关于晶片上下对称分布。

进一步的，本发明中所述晶片还包括分别设于所述半导体基板上、下表面的保护层和金属层。

进一步的，本发明中所述第一沟槽穿透保护层和半导体基板的上表面，所述第二沟槽穿透金属层和半导体基板的下表面。

进一步的，本发明中所述金属层为铜层。

进一步的，本发明中所述半导体基板为硅基板。

进一步的，本发明中所述第一激光束为皮秒脉冲激光，所述第二激光束为纳秒脉冲激光。

本发明解决的另一技术问题是提供一种基于上述任意一项所述晶片加工***的晶片加工方法，包括：1）在晶片的上、下两侧分别安装第一激光头和第二激光头，第一激光头在晶片上表面出射第一激光束，第二激光头在晶片下表面出射第二激光束；2）第一激光束沿着第一加工线运动形成第一沟槽，第二激光束沿着第二加工线运动形成第二沟槽；3）所述第一沟槽穿透保护层和半导体基板的上表面，所述第二沟槽穿透金属层和半导体基板的下表面；4）利用等离子蚀刻装置对第一沟槽处外露的半导体基板进行刻蚀，直至第一沟槽与第二沟槽之间的半导体基板全部去除为止，晶片即可顺着第一加工线、第二加工线被分解。

进一步的，本发明中步骤1）中所述第一激光头和第二激光头关于晶片上下对称分布且同步运动。

进一步的，本发明中步骤2）中所述第一沟槽与第二沟槽同时形成。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1）本发明中，利用第一激光头出射的皮秒脉冲激光在晶片的上表面形成第一沟槽的同时、利用第二激光头出射的纳秒脉冲激光在晶片的下表面形成第二沟槽，第一沟槽、第二沟槽的位置分别对应上下对称的第一加工线、第二加工线，并且都在半导体基板中按照一定深度形成，从而将半导体基板露出以便晶片被更好的分解，然后借助等离子蚀刻装置对第一沟槽处外露的半导体基板进行刻蚀，由此大大提高了晶片的加工速度，有利于半导体芯片的大规模快速生产，生产效率得到快速提高。

2）本发明中，利用皮秒脉冲激光形成的第一沟槽具有较平的底面，在第一沟槽的基础上蚀刻半导体基板，大大提高了晶片的加工品质。

3）本发明中，纳秒脉冲激光具有相对较高的功率使其能在最快的时间内去除晶片下表面的金属层，进一步提高了晶片的加工速度。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明中激光划线装置的立体结构示意图；

图2为本发明中晶片的俯视图；

图3为本发明中晶片的侧面剖视图；

图4为本发明中利用激光划线装置在晶片上加工的加工示意图；

图5为图4加工后的侧面剖视图；

图6为本发明中利用等离子蚀刻装置在晶片上加工的加工示意图；

图7为图6加工后的侧面剖视图。

其中：1、晶片；11、半导体基板；12、元器件；13、保护层；14、金属层；P1、第一加工线；P2、第二加工线；2、激光划线装置；21、第一激光头；22、第二激光头；L1、第一激光束；L2、第二激光束；G1、第一沟槽；G2、第二沟槽；3、等离子蚀刻装置。

具体实施方式

实施例：

结合附图所示为本发明一种晶片加工***及晶片加工方法的具体实施方式，首先，所述晶片加工***包括晶片1和对所述晶片1进行激光加工的激光划线装置2，如图2、图3所示，所述晶片1包括半导体基板11和设于所述半导体基板11上表面的若干元器件12，还包括分别设于所述半导体基板11上、下表面的保护层13和金属层14，其中，所述半导体基板11为硅基板，所述金属层14为铜层。

如图1所示，所述晶片1的上表面设有用于分隔若干元器件12的第一加工线P1，所述晶片1的下表面设有与所述第一加工线P1上下对称的第二加工线P2。为方便，本实施例中，晶片1的上下表面均只设置一条加工线，实际上，为划分元器件12，第一加工线P1在若干元器件12之间是以复数的形式存在，而第二加工线P2对应于第一加工线P1同样是以复数的形式存在。

所述激光划线装置2包括分别布置于所述晶片1上下两侧的第一激光头21和第二激光头22，并且所述第一激光头21与第二激光头22关于晶片1上下对称分布。结合图4、图5所示，所述第一激光头21在晶片1上表面出射沿所述第一加工线P1运动的第一激光束L1以形成第一沟槽G1，所述第一沟槽G1穿透保护层13和半导体基板11的上表面，所述第二激光头22在晶片1下表面出射沿所述第二加工线P2运动的第二激光束L2以形成第二沟槽G2，所述第二沟槽G2穿透金属层14和半导体基板11的下表面。

本实施例中，所述第一激光束L1为皮秒脉冲激光，所述第二激光束L2为纳秒脉冲激光，利用皮秒脉冲激光形成的第一沟槽G1具有较平的底面，在第一沟槽G1的基础上蚀刻半导体基板11，可以大大提高晶片1的加工品质，而纳秒脉冲激光具有相对较高的功率使其能在最快的时间内去除晶片1下表面的金属层，有利于提高晶片1的加工速度。

如图6所示，所述加工***还包括用于刻蚀所述第一沟槽G1的等离子蚀刻装置3以去除第一沟槽G1与第二沟槽G2之间的半导体基板11，分解后的晶片1如图7所示。

其次，所述晶片加工方法主要包括以下步骤：

步骤1）：在晶片1的上、下两侧分别安装第一激光头21和第二激光头22，第一激光头21和第二激光头22关于晶片1上下对称分布且同步运动，第一激光头21在晶片1上表面出射皮秒脉冲激光，第二激光头22在晶片1下表面出射纳秒脉冲激光；

步骤2）：皮秒脉冲激光沿着第一加工线P1运动形成第一沟槽G1，纳秒脉冲激光沿着第二加工线P2运动形成第二沟槽G2，并且所述第一沟槽G1与第二沟槽G2同时形成；

步骤3）：所述第一沟槽G1穿透保护层13和半导体基板11的上表面，所述第二沟槽G2穿透金属层14和半导体基板11的下表面；

步骤4）：利用等离子蚀刻装置3对第一沟槽G1处外露的半导体基板11进行刻蚀，直至第一沟槽G1与第二沟槽G2之间的半导体基板11全部去除为止，晶片1即可顺着第一加工线P1、第二加工线P2被分解。

本实施例中，利用第一激光头21出射的皮秒脉冲激光在晶片1的上表面形成第一沟槽G1的同时、利用第二激光头22出射的纳秒脉冲激光在晶片1的下表面形成第二沟槽G2，第一沟槽G1、第二沟槽G2的位置分别对应上下对称的第一加工线P1、第二加工线P2，并且都在半导体基板11中按照一定深度形成，从而将半导体基板11露出以便晶片1被更好的分解，然后借助等离子蚀刻装置3对第一沟槽G1处外露的半导体基板11进行刻蚀，由此大大提高了晶片1的加工速度，有利于半导体芯片的大规模快速生产，生产效率得到快速提高。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种晶片加工***，包括晶片（1）和对所述晶片（1）进行激光加工的激光划线装置（2），所述晶片（1）包括半导体基板（11）和设于所述半导体基板（11）上表面的若干元器件（12），所述晶片（1）的上表面设有用于分隔若干元器件（12）的第一加工线（P1），其特征在于：所述晶片（1）的下表面设有与所述第一加工线（P1）上下对称的第二加工线（P2），所述激光划线装置（2）包括分别布置于所述晶片（1）上下两侧的第一激光头（21）和第二激光头（22），所述第一激光头（21）在晶片（1）上表面出射沿所述第一加工线（P1）运动的第一激光束（L1）以形成第一沟槽（G1），所述第二激光头（22）在晶片（1）下表面出射沿所述第二加工线（P2）运动的第二激光束（L2）以形成第二沟槽（G2），所述加工***还包括用于刻蚀所述第一沟槽（G1）的等离子蚀刻装置（3）以去除第一沟槽（G1）与第二沟槽（G2）之间的半导体基板（11）。

2.根据权利要求1所述的晶片加工***，其特征在于：所述第一激光头（21）与第二激光头（22）关于晶片（1）上下对称分布。

3.根据权利要求1所述的晶片加工***，其特征在于：所述晶片（1）还包括分别设于所述半导体基板（11）上、下表面的保护层（13）和金属层（14）。

4.根据权利要求3所述的晶片加工***，其特征在于：所述第一沟槽（G1）穿透保护层（13）和半导体基板（11）的上表面，所述第二沟槽（G2）穿透金属层（14）和半导体基板（11）的下表面。

5.根据权利要求3所述的晶片加工***，其特征在于：所述金属层（14）为铜层。

6.根据权利要求1所述的晶片加工***，其特征在于：所述半导体基板（11）为硅基板。

7.根据权利要求1所述的晶片加工***，其特征在于：所述第一激光束（L1）为皮秒脉冲激光，所述第二激光束（L2）为纳秒脉冲激光。

8.基于权利要求1所述晶片加工***的晶片加工方法，其特征在于，包括：

1）在晶片（1）的上、下两侧分别安装第一激光头（21）和第二激光头（22），第一激光头（21）在晶片（1）上表面出射第一激光束（L1），第二激光头（22）在晶片（1）下表面出射第二激光束（L2）；

2）第一激光束（L1）沿着第一加工线（P1）运动形成第一沟槽（G1），第二激光束（L2）沿着第二加工线（P2）运动形成第二沟槽（G2）；

3）所述第一沟槽（G1）穿透保护层（13）和半导体基板（11）的上表面，所述第二沟槽（G2）穿透金属层（14）和半导体基板（11）的下表面；

4）利用等离子蚀刻装置（3）对第一沟槽（G1）处外露的半导体基板（11）进行刻蚀，直至第一沟槽（G1）与第二沟槽（G2）之间的半导体基板（11）全部去除为止，晶片（1）即可顺着第一加工线（P1）、第二加工线（P2）被分解。

9.根据权利要求8所述的晶片加工方法，其特征在于：步骤1）中所述第一激光头（21）和第二激光头（22）关于晶片（1）上下对称分布且同步运动。

10.根据权利要求8所述的晶片加工方法，其特征在于：步骤2）中所述第一沟槽（G1）与第二沟槽（G2）同时形成。