CN109314049A - 半导体装置的制造方法 - Google Patents
半导体装置的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109314049A CN109314049A CN201780031354.4A CN201780031354A CN109314049A CN 109314049 A CN109314049 A CN 109314049A CN 201780031354 A CN201780031354 A CN 201780031354A CN 109314049 A CN109314049 A CN 109314049A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- semiconductor
- semiconductor layer
- semiconductor substrate
- manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/073—Shaping the laser spot
- B23K26/0736—Shaping the laser spot into an oval shape, e.g. elliptic shape
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
- B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
- B23K26/402—Removing material taking account of the properties of the material involved involving non-metallic material, e.g. isolators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/36—Electric or electronic devices
- B23K2101/40—Semiconductor devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/16—Composite materials, e.g. fibre reinforced
- B23K2103/166—Multilayered materials
- B23K2103/172—Multilayered materials wherein at least one of the layers is non-metallic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
- B23K2103/56—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26 semiconducting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Dicing (AREA)
Abstract
半导体装置的制造方法包含:准备包含第1半导体层和第2半导体层的半导体基板的步骤和从第1半导体层侧对半导体基板照射激光从而将半导体基板切片为半导体芯片的步骤。第1半导体层包含对激光透明的半导体材料。第2半导体层包含对激光不透明的半导体材料。关于激光,照射使第1半导体层的半导体材料变化为对激光不透明的强度的激光。
Description
技术领域
本发明涉及包含使用激光分割半导体基板并切片为半导体芯片的步骤的半导体装置的制造方法。
背景技术
以往,存在使用激光分割半导体基板并切片为半导体芯片的方法。例如在专利文献1中,记载有分割对所使用的激光透明的半导体基板的方法。在该方法中,增大激光的功率密度以在半导体基板产生多光子吸收。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-153965(第[0009]至[0011]段)
发明内容
可是,一般地,在激光的功率密度中存在空间分布。根据专利文献1中记载的方法,功率密度大的激光被半导体基板多光子吸收,但功率密度小的激光不被半导体基板吸收而透过。因此,专利文献1的方法在能量效率的观点上存在改善的余地。
本发明是为了解决上述那样的问题而完成的,其课题在于提供能量效率比以往技术高的半导体装置的制造方法。
为解决上述课题,本发明的半导体装置的制造方法包含:
准备包含第1半导体层和第2半导体层的半导体基板的步骤;和
从所述第1半导体层侧对所述半导体基板照射激光,从而将所述半导体基板切片为半导体芯片的步骤,
所述第1半导体层包含对所述激光透明的半导体材料,
所述第2半导体层包含对所述激光不透明的半导体材料,
在照射所述激光的步骤中,照射使所述第1半导体层的半导体材料变化为对所述激光不透明的强度的激光。
根据本发明,通过设置对激光不透明的第2半导体层,使能量效率比以往技术高,与以往技术相比能够迅速、可靠地进行半导体基板的切片。
附图说明
图1是示出本发明实施方式1的半导体基板的分割装置的示意图。
图2是示出本发明实施方式1的半导体装置的制造方法所包含的激光照射步骤的图。
图3是示出本发明实施方式1的半导体装置的制造方法所包含的激光照射步骤的图。
图4是示出本发明实施方式1的半导体装置的制造方法所包含的激光照射步骤的图。
图5是示出本发明实施方式1的半导体装置的制造方法所包含的激光照射步骤的图。
图6是示出激光的功率密度的空间分布的曲线图。
图7是示出激光的功率密度的时间分布的曲线图。
图8A是示出对实施例的半导体基板照射激光的结果的光学显微镜照片(从上表面侧拍摄)。
图8B是示出对比较例的半导体基板照射激光的结果的光学显微镜照片(从上表面侧拍摄)。
图9是示出对实施例的半导体基板照射激光的结果的光学显微镜照片(拍摄沿着激光照射方向的截面)。
图10A是示出对实施例的半导体基板照射激光的结果的光学显微镜照片(从下表面侧拍摄)。
图10B是示出对比较例的半导体基板照射激光的结果的光学显微镜照片(从下表面侧拍摄)。
(附图标记说明)
1:半导体基板;1a:上表面;1b:下表面;2:第1半导体层;3:第2半导体层;4:固定件;11:激光光源;12:反射镜;13:准直透镜;14:物镜;20:分割面;21:第1会聚点;22:第2会聚点;31、32:裂纹;41a、41b、42a、42b:裂纹开口力;50:上推力;100:激光;101:光轴。
具体实施方式
以下,关于本发明实施方式的半导体装置的制造方法,参照附图具体地进行说明。在以下的说明中,根据需要使用表示特定方向的用语(上、下等),但这些用语是为了使本发明易于理解而使用的,不应理解为本发明的范围由这些用语限定。在以下的说明中,将附加了附图标记“X”的方向称为宽度方向,将附加了附图标记“Y”的方向称为长度方向,将附加了附图标记“Z”的方向称为高度方向。X方向、Y方向以及Z方向相互正交。
一般地,在半导体材料中,在具有比带隙能量高的光子能量的光到来时,吸收该光,发生电子从价电子带到导带的跃迁。由此,半导体材料具有吸收具有某尺寸以下的波长的光使其不通过的性质。在本说明书中,将该波长称为吸收端波长。
在以下的说明中,材料“对激光透明”是指入射的激光不被材料吸收而透过。例如,如果是半导体材料,则在其吸收端波长比照射在该半导体材料的激光的峰值波长短的情况下,基本上激光(只要不被表面反射)不被材料吸收而透过。另外,材料“对激光不透明”是指入射的激光的至少一部分被材料吸收。例如,如果是半导体材料,则在其吸收端波长比激光的峰值波长长时,激光的至少一部分被半导体材料吸收。
实施方式1.
以下,在说明半导体基板1和激光照射单元10的结构之后,对半导体装置的制造方法进行说明。
(半导体基板1)
如图1所示,半导体基板1具有上表面1a(或第1面)和下表面1b(或第2面)。在半导体基板1的上表面1a形成有多个半导体元件(未图示)。半导体基板1包含设置于上表面1a侧的第1半导体层2和设置于下表面1b侧的第2半导体层3。第1半导体层2包含对激光100透明的半导体材料。该半导体材料可以具有约870nm以上且约1100nm以下的吸收端波长。该半导体材料的例子为Si(硅)、GaAs(砷化镓)、InP(磷化铟)等。
第2半导体层3包含对激光100不透明的半导体材料。该半导体材料的吸收端波长可以为约1100nm以上且约1600nm以下的吸收端波长。构成第2半导体层3的材料的例子为InGaAsP(磷砷化镓铟)、以及、由InGaAs(铟镓砷)和InGaAsP构成的层叠体。第2半导体层3可以在第1半导体层2之上例如使用外延生长而形成。
半导体基板1的分割面附加附图标记20而示于图2。在图2中,分割面20设置于在长度方向X上延伸的一处。在此,一般在半导体基板1之上二维地配置多个半导体元件。因此,分割面20可以例如在互相正交的两个方向(例如长度方向X和宽度方向Y)上分别设置多处。
在半导体基板1的下表面1b设置有固定件4。固定件4具有粘接性,贴合并固定于半导体基板1的下表面1b。因此,在本实施方式1中,半导体基板1的下表面1b与半导体基板1(或第1半导体层2)和固定件4的边界面一致。固定件4具有在以分割面20分割半导体基板1并切片时保持半导体基板1的功能。固定件4固定于未图示的框部件,该框部件固定于未图示的分割装置。分割装置包含激光照射单元10。这样,维持半导体基板1相对于激光照射单元10的相对位置。
固定件4可以为对激光100透明的片材。固定件4的例示性材料为PVC(氯乙烯树脂)或PO(聚烯烃树脂)等绝缘体。
(激光照射单元10)
激光照射单元10具有激光光源11、反射镜12、柱面透镜13、物镜14。在图1中,省略了对从激光光源11射出的激光的光束直径进行扩大及准直的扩束器的图示。
从激光光源11射出的激光100的例示性的波长为YAG(钇铝石榴石)激光的基波的波长即1064nm。在激光光源11中使用的用于激光振荡的例示性晶体为Nd:YAG(钕:YAG)晶体、Nd:YVO4(钕:四氧化二钒钇)晶体等。例示的晶体与难以受温度影响的例如Nd:YLF(钕:钇锂氟化物)晶体相比,具有容易产生热透镜效应的特征。
激光100的波长优选为略微长于半导体基板1的吸收端波长,优选在常温下基本不被大气吸收的大气窗(例如0.2μm~1.2μm)的范围内。
在此,第1半导体层2的半导体材料对激光100透明,但是,如果激光功率密度P超过某阈值Pth,则会发生多光子吸收。激光100的激光功率密度P被设定为比阈值Pth大的值。基于多光子吸收的能量吸收量与被照射的激光100的能量密度的n次幂成比例(n为光子数)。例如,在二光子吸收的情况下,能量吸收量与激光100的能量密度的二次幂成比例。
为了增大激光100的激光功率密度P,在本实施方式1中,在激光光源11设有具有使光共振器的Q值高速地变化而达成高输出的脉冲振荡的功能的Q开关元件(未图示)。由此射出峰值高的Q开关激光。为了使每脉冲的能量足够大,Q开关激光的脉冲宽度优选在1μs以下。
激光100的激光参数(如果激光100为脉冲激光,则为脉冲宽度、重复频率、脉冲能量、峰值输出等)被设定为能够使第1半导体层2汽化(或热分解)的值。
柱面透镜13具有将入射的圆形光束变换为扁平的椭圆形光束而射出的功能。也可以代替柱面透镜13而使用变形棱镜(anamorphic prism)等其它光学***将圆形光束变换为椭圆形光束。物镜14可以是凸透镜,也可以是凸透镜和凹透镜的组合透镜等。物镜14的例示性的NA(数值孔径)为约0.4。
(半导体装置的制造方法)
本实施方式1的半导体装置的制造方法包含准备半导体基板1的步骤和使用激光照射单元10对半导体基板1从第1半导体层2侧(下表面1b侧)照射激光100的步骤。用附图标记101表示激光1100的光轴。
在准备半导体基板1的步骤中,例如利用MOCVD(有机金属气相沉积法)、LPE(液相外延生长法)在第1半导体层2之上使第2半导体层3外延生长。优选第1半导体层2为单晶。然后,例如利用平版印刷技术等公知的方法,在第2半导体层3形成期望的半导体元件。然后,将半导体基板1贴附于固定件4。
在照射激光100的步骤中,以使在半导体基板1的下表面1b(在本实施方式1中,与半导体基板1和固定件4的边界面、第1半导体层2的下表面一致)形成激光100的第1会聚点21的方式配置柱面透镜13和物镜14(参见图2)。第1会聚点21可以位于比半导体基板1的下表面1b更上侧,即第1半导体层2的内部。
由于使用柱面透镜13,所以第1会聚点21处的光束形状为椭圆形。此时,以使椭圆的长轴沿着划定分割面20的切断线的方式配置柱面透镜13和物镜14。
另外,在本说明书中“会聚点”是指从物镜14射出的激光的光线在光轴101上会聚的区域,不限于由物镜14所决定的近轴处的焦点,也可以指从焦点沿着光轴101偏移少许距离的点。特别是,应留意在本实施方式1中使用椭圆形光束,因此,激光100的光点直径最小的点与近轴处的焦点不同。
在本实施方式1中,作为激光100使用Q开关激光,因此第1会聚点21处的功率密度(每单位面积[cm2]的光强度[W])可以设为几MW/cm2以上。由此,在半导体基板1的第2半导体层3产生多光子吸收,如果未产生多光子吸收,则可能透过半导体基板1的激光100的一部分被吸收。由此,在第1会聚点21处激光100被吸收,半导体基板1被加热。
另外,即使处于激光100会聚于第1会聚点21的状态,由于存在焦点深度,加热范围不仅到达位于半导体基板1的下表面1b的第1会聚点21,还到达半导体基板1的内部。
在半导体基板1被加热而其温度上升时,半导体基板1的半导体材料的带隙变小。由此,在半导体基板1中被加热的部分及其周围部分产生向吸收端波长的长波长侧的偏移(下称红移),激光100的吸收率变大。
激光100向半导体基板1的上表面1a侧行进。沿着从下表面1b侧的固定件4朝向上表面1a侧的第2半导体层3的激光100的光路,连续进行以下的过程(1)至(4),直至激光100的照射结束。
(1)利用激光100,半导体基板1的某部分被加热。
(2)该部分的温度上升,产生半导体材料的吸收端波长的红移。
(3)在该部分,激光的吸收率变高,该部分被进一步加热。
(4)产生从该部分到周围的热传导,周围部分被加热。
作为连续进行上述过程(1)至(4)的结果,沿着激光100的光轴101,在半导体基板1的厚度方向(高度方向Z)上被加热区域扩大。例如在激光100的脉冲宽度为数100ns的情况下,被加热区域在高度方向Z的距离上达到十几μm。
在沿着光轴101的加热区域,由于第1半导体层2的热膨胀,产生推开周边的力。在本实施方式1中,激光100的第1会聚点21为椭圆状,因此在第1会聚点21产生沿着椭圆的长轴产生裂纹的力。这样,在半导体基板1的下表面1b形成裂纹(参见图3)。
在被半导体基板1吸收的能量的量足够大的情况下,在开始激光100的照射几纳秒之后,在吸收能量的部分第1半导体层2的半导体材料汽化(或热分解),在固定件4和半导体基板1的边界面喷出该半导体材料的气体。由于上述第1半导体层2的热膨胀和气体的喷出,在长度方向Y上被施加推开在半导体基板1的下表面1b产生的裂纹的裂纹开口力41a、41b,裂纹进一步发展。
另外,由于气体的喷出,在固定件4和半导体基板1之间形成空隙。由于空隙的形成,在半导体基板1产生上推力50,半导体基板1被向上推压,在半导体基板1的上表面1a产生拉伸应力。
在此,如图6所示,激光100的功率密度P存在以柱面透镜13和物镜14的光轴(与激光100的光轴101一致)为中心的空间分布。距光轴101的距离越大,激光100的功率密度P越下降。另外,如图7所示,有时激光100的功率密度P存在从激光100的上升到下降的时间分布。典型地激光100的上升时、下降时激光100的功率密度P变低。另外,图6、图7所示的功率密度P具有高斯分布(正态分布)或与其接近的形状,但本发明不限于此,例如,也可以是存在多个峰值的分布。
功率密度P为第1阈值Pth1以上的区域(图6的附图标记301、图7的附图标记401)的激光被第1半导体层2多光子吸收。由于第1半导体层2的半导体材料的吸收端波长的红移,功率密度P为比第1阈值Pth1小且第2阈值Pth2以上的区域(图6的附图标记302、图7的附图标记402)被第1半导体层2吸收。功率密度P比第2阈值Pth1小的区域(图6的附图标记303、图7的附图标记403)不被第1半导体层2吸收而透过第1半导体层2。
如果半导体基板1的下表面1b利用激光100而被加热,则由于热传导其周围部分也被加热。如上所述,由于激光100的峰值波长与第1半导体层2的半导体材料的吸收端波长接近,所以由于该周围部分的加热,该周围部分的半导体材料相对于激光100的折射率上升。由此,通过上述周围部分的激光100受到基于热透镜效应的会聚作用。其结果,能够在第1半导体层2和第2半导体层3的边界面、第2半导体层3的内部、或第2半导体层3的上表面(半导体基板1的上表面1a)形成激光100在某种程度上会聚后的第2会聚点22。第2会聚点22也和第1会聚点21同样是椭圆状。
由于第2半导体层3的吸收端波长为1100nm以上且1600nm以下,所以透过第1半导体层2的激光100在第2会聚点22基本上全部都被吸收。
在第2半导体层3中,与半导体基板1的下表面1b同样地,由于第2半导体层3的热膨胀而产生推开周边的力。另外,如上所述,由于在固定件4和半导体基板1之间形成的空隙,在半导体基板1产生上推力50,拉伸应力作用于半导体基板1的上表面1a。这样,在半导体基板1的上表面1a,在长度方向Y被施加使裂纹沿着第2会聚点22的椭圆的长轴产生以及生长的裂纹开口力41a、41b。然后,在第2半导体层3或其周边部形成裂纹,裂纹发展(参见图4)。通过照射激光100某时间以上,半导体基板1分离(参照图5)。
这样,在本实施方式1中,利用包含对激光100透明的半导体材料的第1半导体层2的半导体材料的多光子吸收,进行半导体基板1的切断。未被第1半导体层2多光子吸收(也无基于红移的吸收)而透过第1半导体层2的功率密度小的激光不会散逸到半导体基板1外,而被包含对激光100不透明的半导体材料的第2半导体层3吸收。由此,获得能量效率高的半导体装置的制造方法。
另外,通过激光被第1半导体层2和第2半导体层3这双方吸收,如上所述,在半导体基板1的上表面1a、下表面1b的双方形成裂纹31、32。此时,在半导体基板1的下表面1b作用的裂纹开口力41a、41b和在第2半导体层3侧作用的裂纹开口力42a、42b都在激光100的同一脉冲宽度内产生,基本同时发挥作用,由此半导体基板1被分割。这样,通过设置第2半导体层3,从半导体基板1的上表面1a侧和下表面1b侧都进行基板的切断,能够迅速、可靠地进行半导体基板1的分离,并且,激光100的照射时间变短,能量效率进一步提高。
特别是,在本实施方式1中,设为照射椭圆形的激光100,在第1会聚点21椭圆的长轴沿着划定分割面20的切断线,因此,可以进行引导以使裂纹开口力沿着该线作用于宽度方向Y。由此,能量效率进一步提高。
另外,在本实施方式1中,恰当使用保持半导体基板1的固定件4。具体地,在半导体基板1的半导体材料汽化(或热分解)了时,由于设置有固定件4,气体积存于半导体基板1和固定件4之间的空隙,在半导体基板1产生上推力50。由此,能够进一步迅速、可靠地进行半导体基板1的分离。
实施方式2.
在本实施方式2的说明中,对与实施方式1相同的结构附加相同的附图标记,省略该结构的说明。在实施方式2中,在第2半导体层3形成半导体元件,进而在第2半导体层3之上设有对激光100透明的透明层。透明层包含SiOx(氧化硅)膜、SiN(氮化硅)膜等,可以是为了电气地、机械地保护半导体基板1的上表面1a而设置的钝化膜。
根据本实施方式2,可以在形成半导体元件的工序之中一并形成第2半导体层3而无需实施其它工序,因此提高了半导体装置的制造效率。
实施方式3.
在本实施方式3的说明中,对与实施方式1、2相同的结构附加相同的附图标记,省略该结构的说明。在实施方式1、2中,以使激光100的第1会聚点21位于半导体基板1的下表面1b(或第1半导体层2的内部)的方式配置物镜14等。在本实施方式3中,以使激光100的会聚点21位于固定件4的内部的方式配置物镜14等。
另外,在本实施方式3中,对作为绝缘体的固定件4导入材料缺陷。材料缺陷是指在构成固定件4的材料中产生的分子排列的奇异点、异物、损伤等。例如,如果构成固定件4的材料是树脂,则异物可以是混合在树脂中的填料。以由材料缺陷来吸收如果该材料缺陷不存在则会透过固定件4的光的方式导入该材料缺陷。另外,材料缺陷可以是在构成固定件4的材料中原本存在的晶格缺陷(点缺陷、线缺陷或面缺陷)。在本实施方式3中,照射功率密度足够大的激光100,以使得能够利用基于材料缺陷的能量吸收。
根据本实施方式3,通过会聚点21移动至固定件4的内部,能够获得与实施方式1、2同等的效果。特别是,在本实施方式3中,由于第1会聚点21位于固定件4的内部,因此,第1半导体层2汽化(或热分解)之后,冷却、固化而产生的生成物不再附着于半导体基板1。由此,获得能够省略清洗半导体基板1的工序、能够降低制造成本的效果。
实施方式4.
在本实施方式4的说明中,对与实施方式1至3相同的结构附加相同的附图标记,省略该结构的说明。在本实施方式4中,以使激光100的会聚点位于半导体基板1的内部、例如位于半导体基板1的厚度方向的中心附近的方式配置物镜14等。
根据本实施方式4,能够获得与在实施方式3中说明的效果同样的效果。
实施方式5.
在本实施方式5的说明中,对与实施方式1至4相同的结构附加相同的附图标记,省略该结构的说明。在本实施方式5中,在固定件4的下表面贴附对激光100透明的刚性高的板构件。刚性高的板构件的例子为熔融二氧化硅玻璃板。
根据本实施方式5,能够抑制第1半导体层2的半导体材料受到来自汽化(或热分解)而产生的气体的力而膨胀至与半导体基板1相反的一侧,能够使上推力50可靠地作用于半导体基板1侧。由此,能够更迅速、可靠地进行半导体基板1的分离。
实施方式6.
在本实施方式6的说明中,对与实施方式1至5相同的结构附加相同的附图标记,省略该结构的说明。在本实施方式6中,沿着划定半导体基板1的分割面20的切断线例如用金刚石刻刀进行刻划,从而预先形成裂纹。
根据本实施方式6,预先形成的裂纹成为起点,裂纹易于朝向加工部发展,因此能够更迅速、可靠地进行半导体基板1的分离。
实施方式7.
在本实施方式7的说明中,对与实施方式1至6相同的结构附加相同的附图标记,省略该结构的说明。在本实施方式7中,与实施方式6同样地在划定半导体基板1的分割面20的切断线预先形成裂纹。另外,在本实施方式7中,与实施方式1至7不同,不设置将激光变换为椭圆形的柱面透镜(或变形透镜),而照射圆形的激光。
实施方式8.
在本实施方式8的说明中,对与实施方式1至7相同的结构附加相同的附图标记,省略该结构的说明。
在本实施方式8中,在第2半导体层3的上表面侧设置对激光100透明且反射率高的反射膜(反射层)。反射膜优选接受来自半导体基板1的热而熔融。构成反射膜的材料的例子为Au(金)、Al(铝)等金属、或锗等反射率高的半导体。
根据本实施方式8,未被第2半导体层3吸收而透过的激光向第2半导体层3侧反射,被第2半导体层3吸收,因此能够进一步提高能量效率。
实施方式9.
在本实施方式9的说明中,对与实施方式1至8相同的结构附加相同的附图标记,省略该结构的说明。如使用图7说明的那样,激光100的功率密度存在上升至下降的时间分布。在实施方式1至8中,激光100的功率密度P相对于激光100的经过时间T的时间分布关于某经过时间成为对称的形状。在本实施方式9中,使该分布向照射开始侧或照射结束侧偏移。
在本实施方式9中,在使功率密度P的时间分布向照射开始侧偏移的情况下,在激光100的照射开始后的较早的阶段,产生在第1半导体层2处的多光子吸收,并且,在较早的阶段产生热透镜效应,从而能够使第2会聚点22的宽度(长度方向X的距离)更小,能够进一步提高能量效率。
在本实施方式9中,在使功率密度P的时间分布向照射结束侧偏移的情况下,通过在先进行第2半导体层3的加工之后再开始第1会聚点21的多光子吸收,能够有效地利用对在第2半导体层3中形成的裂纹32施加的裂纹开口力42a、42b中起因于上推力50的部分,能够更迅速、可靠地进行半导体基板1的分离。
作为本实施方式9的变形例,也可以在功率密度P的时间分布中设置多个峰值。例如,在第一次峰值处,进行虽然发生了多光子吸收但不发生第1半导体层2的汽化(或热分解)的程度的加热,发生热透镜效应,从而使形成于第2半导体层3的第2会聚点22进一步会聚。由此,能够产生第2半导体层3侧的裂纹开口力31a、31b,在第2半导体层3侧产生初期裂纹。然后,在第二次峰值处,使第1半导体层2汽化(或使其热分解),产生上推力50。这样,能够更迅速、可靠地进行半导体基板1的分离。
(实施例)
下面,关于本发明的实施方式的半导体装置的制造方法,列举实施例和比较例来具体说明。本发明的范围不限于以下实施例的内容。
在实施例中,使用InP作为构成半导体基板1的第1半导体层2的材料。另外,作为第2半导体层3,使用将InGaAs和InGaAsP分别层叠多个的层叠体。作为固定件4,使用PVC片。另外,在实施例中,在固定件4的下表面贴附板构件(熔融玻璃二氧化硅板)。作为从激光光源11射出的激光100,使用YAG激发光纤激光器。作为激光100的照射条件,将脉冲能量设为0.1mJ,将脉冲宽度设为160ns,将光束的椭圆比(长轴相对于短轴之比)设为25,将光束聚束点设定于半导体基板1和固定件4的界面即半导体基板1的下表面1b。作为比较例,准备了不具有第2半导体层3的半导体基板(具有第1半导体层2、第2半导体层3、固定件4以及所述板构件)。比较例中的其它条件与实施例相同。
说明在上述的照射条件下对实施例的半导体基板1和比较例的半导体基板照射激光100的结果。图8A、图9、图10A是示出关于实施例的结果的光学显微镜照片,分别是从上表面1a侧(即被照射激光的一侧)拍摄而得到的照片、拍摄沿着激光照射方向的截面而得到的照片、从下表面1b侧(即与被照射激光的一侧相反的一侧)拍摄而得到的照片。图8B、图10B是示出关于比较例的结果的光学显微镜照片,分别是从上表面侧拍摄而得到的照片、从下表面侧拍摄而得到的照片。另外,在说明实施例的各图中,附加在图1至图7中使用的表示方向的附图标记。
参照图9可知,在实施例的半导体基板1中,激光的轨迹901从上表面到达下表面。另外,参照图10A可知,在实施例的(具备第2半导体层3的)半导体基板1的下表面产生裂纹1001。另一方面,参照图10B,在比较例的(不具备第2半导体层3的)半导体基板的下表面不能确认裂纹。因此,可认为,之所以在实施例的半导体基板1的下表面产生裂纹1001,是因为不光在第1半导体层2良好地进行了激光的吸收,还在第2半导体层3中也良好地进行了激光的吸收。
另外,尽管在附图未示出,但是,在实施例中,即使是在固定件4的下表面不设置板构件(熔融玻璃二氧化硅板)的情况下,在半导体基板的下表面也产生裂纹。
以上,列举了多个实施方式以及实施例对本发明进行了说明,但是,应理解本发明不限于上述实施方式以及实施例的内容。另外,可以自由地组合各实施方式中记载的特征。另外,可以对所述实施方式施加各种改良、设计上的变更以及删除。
Claims (9)
1.一种半导体装置的制造方法,包含:
准备包含第1半导体层和第2半导体层的半导体基板的步骤;和
从所述第1半导体层侧对所述半导体基板照射激光,从而将所述半导体基板切片为半导体芯片的步骤,
所述第1半导体层包含对所述激光透明的半导体材料,
所述第2半导体层包含对所述激光不透明的半导体材料,
在照射所述激光的步骤中,照射使所述第1半导体层的半导体材料变化为对所述激光不透明的强度的激光。
2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法,其中,
在照射所述激光的步骤中,照射椭圆形光束。
3.根据权利要求1或2所述的半导体装置的制造方法,其中,
所述半导体基板的第1半导体层固定于固定件,该固定件对所述激光透明且保持所述半导体基板。
4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的半导体装置的制造方法,其中,
在准备所述半导体基板的步骤中,在所述第2半导体层形成半导体元件。
5.根据权利要求3所述的半导体装置的制造方法,其中,
在照射所述激光的步骤中,使所述激光会聚于所述第1半导体层和所述固定件的边界面、所述第1半导体层的内部或所述固定件的内部。
6.根据权利要求5所述的半导体装置的制造方法,其中,
在所述固定件中与所述半导体基板被固定的面相反侧的面,设置有对所述激光透明且刚性比所述固定件高的板构件。
7.根据权利要求1~6中的任意一项所述的半导体装置的制造方法,其中,
进一步包含在照射所述激光的步骤之前在所述半导体基板的表面形成裂纹的步骤。
8.根据权利要求1~7中的任意一项所述的半导体装置的制造方法,其中,
在所述半导体基板的第2半导体层中,在与所述第1半导体层相反侧的面设置有反射层。
9.根据权利要求1~8中的任意一项所述的半导体装置的制造方法,其中,
在照射所述激光的步骤中,照射激光以使所述第1半导体层的半导体材料汽化。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016116935 | 2016-06-13 | ||
JP2016-116935 | 2016-06-13 | ||
PCT/JP2017/021484 WO2017217335A1 (ja) | 2016-06-13 | 2017-06-09 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109314049A true CN109314049A (zh) | 2019-02-05 |
Family
ID=60664568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201780031354.4A Pending CN109314049A (zh) | 2016-06-13 | 2017-06-09 | 半导体装置的制造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10722983B2 (zh) |
JP (1) | JP6509438B2 (zh) |
CN (1) | CN109314049A (zh) |
WO (1) | WO2017217335A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7370881B2 (ja) * | 2020-01-24 | 2023-10-30 | 株式会社ディスコ | ウエーハ加工方法、及びウエーハ加工装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003338652A (ja) * | 2002-03-12 | 2003-11-28 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体レーザ素子の製造方法及び半導体レーザ素子 |
CN101965242A (zh) * | 2008-03-07 | 2011-02-02 | Imra美国公司 | 利用超短脉冲激光的透明材料加工 |
CN102326232A (zh) * | 2009-02-25 | 2012-01-18 | 日亚化学工业株式会社 | 半导体元件的制造方法 |
JP2015153965A (ja) * | 2014-02-18 | 2015-08-24 | 三菱電機株式会社 | 半導体基板の切断方法 |
US20150372188A1 (en) * | 2014-06-18 | 2015-12-24 | Nichia Corporation | Method for producing semiconductor light emitting element |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6770544B2 (en) | 2001-02-21 | 2004-08-03 | Nec Machinery Corporation | Substrate cutting method |
JP4286488B2 (ja) | 2001-02-21 | 2009-07-01 | キヤノンマシナリー株式会社 | 基板切断方法 |
US7486705B2 (en) * | 2004-03-31 | 2009-02-03 | Imra America, Inc. | Femtosecond laser processing system with process parameters, controls and feedback |
JP2007196258A (ja) * | 2006-01-26 | 2007-08-09 | Seiko Epson Corp | 光学表示装置の製造方法 |
JP5328209B2 (ja) | 2007-06-15 | 2013-10-30 | 三菱電機株式会社 | 基板加工方法 |
US9236271B2 (en) * | 2012-04-18 | 2016-01-12 | Globalfoundries Inc. | Laser-initiated exfoliation of group III-nitride films and applications for layer transfer and patterning |
JP5739473B2 (ja) * | 2013-04-09 | 2015-06-24 | 株式会社レーザーシステム | レーザー加工方法および電子デバイスの製造方法 |
US10675715B2 (en) | 2015-06-23 | 2020-06-09 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor element manufacturing method and manufacturing device |
-
2017
- 2017-06-09 CN CN201780031354.4A patent/CN109314049A/zh active Pending
- 2017-06-09 WO PCT/JP2017/021484 patent/WO2017217335A1/ja active Application Filing
- 2017-06-09 US US16/096,001 patent/US10722983B2/en active Active
- 2017-06-09 JP JP2018523872A patent/JP6509438B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003338652A (ja) * | 2002-03-12 | 2003-11-28 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体レーザ素子の製造方法及び半導体レーザ素子 |
CN101965242A (zh) * | 2008-03-07 | 2011-02-02 | Imra美国公司 | 利用超短脉冲激光的透明材料加工 |
CN102326232A (zh) * | 2009-02-25 | 2012-01-18 | 日亚化学工业株式会社 | 半导体元件的制造方法 |
JP2015153965A (ja) * | 2014-02-18 | 2015-08-24 | 三菱電機株式会社 | 半導体基板の切断方法 |
US20150372188A1 (en) * | 2014-06-18 | 2015-12-24 | Nichia Corporation | Method for producing semiconductor light emitting element |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2017217335A1 (ja) | 2018-12-06 |
US10722983B2 (en) | 2020-07-28 |
WO2017217335A1 (ja) | 2017-12-21 |
JP6509438B2 (ja) | 2019-05-08 |
US20190151999A1 (en) | 2019-05-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6499300B2 (ja) | スパイク状の損傷構造を形成して基板を劈開または切断するレーザー加工方法 | |
KR101549271B1 (ko) | 레이저 가공 방법 | |
KR101349556B1 (ko) | 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치 | |
JP4776994B2 (ja) | 加工対象物切断方法 | |
KR101711311B1 (ko) | 레이저 가공 방법, 레이저 가공 장치 및 그 제조 방법 | |
KR101091370B1 (ko) | 물질의 접합 방법, 물질 접합 장치, 및, 접합체와 그 제조 방법 | |
US7943533B2 (en) | Method for surface modification | |
JP2019527466A (ja) | 多分割レンズ及びウェハをダイシングまたは切断するためのレーザー加工システム | |
US10639747B2 (en) | Method of manufacturing light emitting element | |
CN104334312A (zh) | 使一工件中具有延伸深度虚饰的激光切割 | |
JP2004128445A (ja) | 発光素子およびその製造方法 | |
JP2014510398A (ja) | 光電素子の改良されたレーザスクライビングのための方法及び装置 | |
CN111655420A (zh) | 加工装置 | |
CN113387553B (zh) | 飞秒激光双脉冲玻璃焊接强度增强***装置 | |
CN102689092A (zh) | 一种使用双激光光束的太阳能晶圆精密加工方法及装置 | |
CN207811563U (zh) | 一种多激光束合束焊接玻璃材料的装置 | |
JP2003046177A (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
WO2015098388A1 (ja) | 加工装置 | |
CN109314049A (zh) | 半导体装置的制造方法 | |
JP6385622B1 (ja) | レーザ加工方法およびレーザ加工装置 | |
EP2943973B1 (en) | Thermal processing by transmission of mid infra-red laser light through semiconductor substrate | |
US5768022A (en) | Laser diode having in-situ fabricated lens element | |
KR100984719B1 (ko) | 레이저 가공장치 | |
KR20130076440A (ko) | 레이저 절단 장치 및 절단 방법 | |
JP4800729B2 (ja) | 基板加工方法及び発光素子の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190205 |