CN109396660A - 多光源激光开槽工艺 - Google Patents

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金国根
沈黎艳
朱峰
余艳
孟毅
施俊
薛良
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Powertech Technology Suzhou Ltd
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    • 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
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    • 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
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Abstract

本发明公开了一种多光源激光开槽工艺，其涉及芯片封装技术领域。旨在解决使用高号数的切割刀片及低切割速度的方式，对低介电常数的晶圆切割时，不能完全克服晶粒崩边的状况，而且切割速度偏低，产出率低，设备的产能也降低，高号数刀片的寿命短，生产成本高的问题。其技术方案要点包括以下步骤：S100，使用四窄光束激光对晶圆切割道内的低介电材料进行切割，形成开槽；S200，沿着所述开槽，使用切刀对晶圆切割道内的硅衬底进行切割。本发明能够克服晶粒表面崩边的状况，并且在切割过程中使用正常的切割刀片和切割速度，设备产能和刀片寿命都得到了提高。

Description

多光源激光开槽工艺
技术领域
本发明涉及芯片封装技术领域，更具体地说，它涉及一种多光源激光开槽工艺。
背景技术
低介电常数材料是目前半导体行业研究的热门方向，通过降低集成电路中使用的介电材料的介电常数，可以降低集成店里的漏电电流，降低导线之间的电容效应，以及降低集成电路发热等。
芯片加工时，需要将完整的晶圆原片分割成独立的晶粒，并将晶粒封装至芯片内。
低介电常数的阻绝材料，其物理特性相对于一般的二氧化硅更脆，且金属层间粘着力下降，机械强度降低，相较于过去的晶圆切单加工，更加容易造成晶粒崩边和金属层脱离等问题。
目前国内针对低介电常数的晶圆切割，是使用高号数的切割刀片及低切割速度的方式，来减少切割过程中产生的晶粒崩边的状况。
但是，上述方式虽然能够改善晶粒崩边的状况，但是不能完全的克服，而且切割速度偏低，产出率低，设备的产能也降低；对于高号数的切割刀片而言，磨耗量偏高，使用寿命短，增加了生产成本。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种多光源激光开槽工艺，其能够克服晶粒表面崩边的状况，并且在切割过程中使用正常的切割刀片和切割速度，设备产能和刀片寿命都得到了提高。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种多光源激光开槽工艺，包括以下步骤：
S100，使用四窄光束激光对晶圆切割道内的低介电材料进行切割，形成开槽；
S200，沿着所述开槽，使用切刀对晶圆切割道内的硅衬底进行切割。
进一步地，所述开槽截面呈V形。
进一步地，所述开槽截面呈U形。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、采用了激光与切刀相结合的方式对低介电常数的晶圆进行切割，从而能够克服晶粒表面崩边的状况，并且在切割过程中使用正常的切割刀片和切割速度，设备产能和刀片寿命都得到了提高。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1：
一种多光源激光切割工艺，其包括以下步骤：
S100，使用四窄光束激光对晶圆切割道内的低介电材料进行切割，形成开槽。
其中四窄光束激光是指设备会产生四个直径为0.01mm的激光束，通过对四束光束的排列组合对晶圆表面进行加工，主要的控制参数包括：激光束两两之间的距离，激光束的聚焦点，激光束能量，频率以及切割的速度。
本实施例中采用三次试验，具体的参数与结果见下表：
表1
S200，沿着开槽，使用切刀对晶圆切割道内的硅衬底进行切割。
本实施例中试验对象为切割道宽度为62mm的晶圆，预期使用的刀片宽度为20-25μm；晶圆中低介电材料的厚度约为10μm，硅衬底的厚度约为100μm，则为了能够使用切刀直接对硅衬底进行切割，开槽的槽深为10-20μm。
本实施例中使用激光切割形成开槽，其截面呈V形；开槽的槽深分别为18.89μm、14.81μm和13.67μm，均满足槽深的要求。
表1中的槽口宽度为开槽底部的开口宽度，分别为21.95μm、20.02μm和22.33μm；在使用切刀对硅衬底切割的过程中，因为预期使用的刀片宽度为20-25μm，所以本实施例中会存在槽口宽度不足的情况，使用刀片切割时，刀片会碰到开槽的侧面部分，从而造成正面的崩缺或者侧面的裂纹。
为了避免崩缺或者裂纹的产生，则需要减少刀片的宽度，使刀片在切割时不会碰到开槽的侧面部分，从而能够克服晶粒表面崩边的状况。
实施例2：
一种多光源激光开槽工艺，以实施例1为基础，本实施例与实施例1的区别在于：本实施例使用不同序列组合的四窄光束激光对晶圆切割道内的低介电材料进行切割，形成开槽，开槽的截面呈U形。
本实施例修改激光过程中P1、P2和P3的参数设置顺序，来实现增加槽口宽度，并且槽深也要满足要求。具体的参数与结果见下表：
表2
本实施例中，开槽的截面呈U形，其槽口最小宽度为28.1132μm，槽平均深度为12.3884μm；与实施例1中截面呈V形的开槽相比，槽深虽然变浅，但是仍在控制范围之内(10-20μm)，所以不影响使用切刀直接对硅衬底进行切割。
槽口最小宽度为28.1132μm，能够满足预期刀片的宽度要求(20-25μm)，则本实施例中使用激光开设呈U形的开槽后，再使用刀片切割时，刀片不会与开槽的侧面部分接触，从而能够完全克服晶粒表面的崩边及开槽侧面裂纹状况。实施例1中开槽截面呈V形，则需要减小刀片的宽度，但是减少刀片的宽度，会使刀片的寿命减少，增加生产成本，而本实施例中则能够直接使用预期宽度的刀片，减少生产成本。
现有技术中，使用#4000号的CC/BA刀片，然后使用分布切割的方式进行切割，切速通常设置为15-20mm/s。
而本实施例中使用激光开槽后，选择#3000号的CB刀片，然后使用单步的切割方式进行切割，切速通常设置为20mm/s。则同样以切速20mm/s，单步切割比分布切割，一片晶圆的切割时间可以减少为现有技术的一半。结合激光开槽与单步切割的时间，本实施例中一片晶圆的切割时间可以减少为现有技术的三分之一，从而能够提高设备产能。

Claims (3)

1.一种多光源激光开槽工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S100，使用四窄光束激光对晶圆切割道内的低介电材料进行切割，形成开槽；
S200，沿着所述开槽，使用切刀对晶圆切割道内的硅衬底进行切割。
2.根据权利要求1所述的多光源激光开槽工艺，其特征在于：所述开槽截面呈V形。
3.根据权利要求1所述的多光源激光开槽工艺，其特征在于：所述开槽截面呈U形。
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