CN1581443A - 晶片加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种加工晶片的方法，该晶片在由正面上的以格状图案设置的切割道分开的多个区域中具有器件，以在其背面上形成金属薄膜，其中用于沿在晶片上形成的切割道应用能穿过晶片的激光束以形成弱化层的激光束应用步骤在用于在晶片背面上形成金属薄膜的金属薄膜形成步骤之前进行。

Description

晶片加工方法
技术领域
本发明涉及加工晶片的方法，其中该晶片具有在由其正面上的以格状图案设置的分割线(切割道)分开的多个区域中形成的单独的半导体器件(例如发光二极管或晶体管等)。
背景技术
将具有在由其正面上的以格状图案设置的分割线(切割道)分开的多个区域中形成的单独的半导体(例如发光二极管或晶体管等)的晶片背面研磨，以使其具有预定厚度，然后，用厚度约为1μm的金、铝或钛金属薄膜覆盖。沿切割道切割背面上形成有金属薄膜的晶片，以将其分成单独的器件。如此获得的器件广泛用于例如移动电话和个人计算机等电子设备中。为了减小整合该器件的电子设备的重量和尺寸，理想的是使这些器件尽可能薄(例如，100μm或更小)。
为了在上述晶片背面上形成金属薄膜，使用PVD(物理气相淀积)装置或CVD(化学气相淀积)装置。由于当金属薄膜在背面上形成时溅射室的内部温度通过上述形成器件的金属薄膜增加到较高温度，所以如果晶片厚度薄得仅为100μm，则其硬度降低，发生翘曲，从而使得难以形成金属薄膜。因此，金属薄膜不能均匀地形成。
为了解决上述问题，JP-A 2004-79889提出了这样一种工艺，通过将晶片正面结合到具有较高硬度的保护件(例如作为单一结构的玻璃衬底)，将如此结合到保护件的晶片背面研磨为预定厚度，并通过金属薄膜形成装置在晶片背面上形成金属薄膜，从而制造晶片。
顺便提起，当晶片厚度减少到约100μm时，在通过金属薄膜形成装置在晶片背面上形成金属薄膜时晶片由于溅射室中的热而碎裂，从而降低了器件的质量。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种能在晶片背面上形成金属薄膜而不降低器件质量的晶片加工方法。
为了获得上述目标，根据本发明，提供了一种加工晶片的方法，该晶片在由正面上的以格状图案设置的切割道分开的多个区域中具有器件，以在其背面上形成金属薄膜，其中
在用于在晶片背面上形成金属薄膜的金属薄膜形成步骤之前，进行用于沿在晶片上形成的切割道应用能穿过晶片的激光束以形成弱化层的激光束的激光束应用步骤。
而且，根据本发明，还提供了一种加工具有在由正面上的以格状图案设置的切割道分开的多个区域中的器件的晶片的方法，包括
激光束应用步骤，用于沿在晶片上形成的切割道应用能穿过晶片的激光束，以形成弱化层；
背面研磨步骤，用于将具有沿切割道形成的弱化层的晶片背面研磨为预定厚度；以及
金属薄膜形成步骤，用于在晶片背面上形成金属薄膜。
而且，根据本发明，还提供了一种加工具有在由正面上的以格状图案设置的切割道分开的多个区域中的器件的晶片的方法，包括
背面研磨步骤，用于在保护件结合到晶片正面的状态下将晶片背面研磨为预定厚度；
激光束应用步骤，用于沿晶片上形成的切割道应用能穿过晶片的激光束，以形成弱化层；
以及
金属薄膜形成步骤，用于在晶片背面上形成金属薄膜。
根据以下描述本发明的其它特点将变得一目了然。
根据本发明，由于用于沿晶片上形成的切割道应用能穿过晶片的激光束以形成弱化层的激光束应用步骤在用于在晶片背面上形成金属薄膜的金属薄膜形成步骤之前进行，所以即使在金属薄膜形成步骤中将热冲击作用于晶片，它也沿强度减少的弱化层破裂，从而不会损坏器件。
附图说明
图1是待被本发明加工的晶片以及待结合到晶片的保护件的立体图；
图2示出结合到保护件的晶片状态的立体图，其中保护件和晶片如图1所示；
图3(a)和3(b)示出本发明的加工方法中的激光束应用步骤的说明图；
图4是已经历激光束应用步骤的晶片的立体图；
图5示出本发明的加工方法中的背面研磨步骤的说明图；
图6示出本发明的加工方法中的金属薄膜形成步骤的说明图；
图7是已经历金属薄膜形成步骤的晶片的放大的截面图；
图8(a)和8(b)示出本发明的加工方法中的切割带固定步骤的说明图；
图9是在本发明的加工方法中的器件分割步骤中所用的拾取装置的立体图；以及
图10(a)和10(b)示出本发明的加工方法中的器件分割步骤的说明图。
具体实施方式
下面将参看附图描述根据本发明的优选实施例的加工晶片的方法。
图1示出根据本发明待加工的晶片以及待结合到晶片的保护件的立体图。图1所示晶片2形成为圆形，多条分割线(切割道)21在晶片2的正面2a上形成为格状图案，且单独的半导体器件22在由多条切割道21分开的多个区域中形成。保护件3形成为盘状，并由例如玻璃衬底等具有高硬度的材料制成，且其正面3a和背面3b是平坦的。如果这种保护件3是玻璃衬底，则其优选具有1到3mm的厚度。除了玻璃外，可将陶瓷、金属材料(例如不锈钢)、树脂、以及类似物等用作制成保护件3的材料。
如上所述形成的晶片2和保护件3通过粘合剂彼此结合，使得保护件3的正面3a和晶片2的正面2a如图2所示彼此相对。因此，在晶片2中，没有单独的半导体器件22的背面2b具有暴露的状态。粘合剂由丙烯基、酯基、或聚氨脂基树脂制成。当将玻璃衬底用作保护件3并使用粘合强度由于紫外线辐射而降低的粘合剂时，由于在从保护件3移走晶片2的后期，可使紫外线辐射穿过保护件3应用于粘合剂，所以能非常容易地将晶片2从保护件3移走。
在通过将晶片2和保护件3如上所述结合在一起而使它们彼此结合后，执行激光束应用步骤，即沿在晶片上形成的切割道应用能穿过晶片的激光束，以形成弱化层。更确切的说，如图3所示，结合到晶片2的保护件3放置在激光束处理机的吸盘台4上，并通过未示出的抽吸装置保持在吸盘台4上。在将结合到晶片2的保护件3保持在吸盘台4上后，吸盘台4处于图像拾取装置(未示出)正下方的位置，其中该图像拾取装置用于获取在晶片2上形成的切割道21的图像，以便进行对准工作。此时，由于具有切割道21的晶片21的正面2a面朝下，所以由红外线摄像机构成的图像拾取装置应用从晶片2背面2b穿过的红外线辐射，以获得切割道21的图像。然后，如图3(a)所示，保持晶片2的吸盘台4移动到激光束处理区域的激光束处理开始位置，以使预定切割道21的一端(图3(a)中的左端)处于激光束应用装置5的应用位置。
在吸盘台4，更确切的说，晶片2如此设置在激光束处理区域的激光束处理开始位置后，吸盘台4，更确切的说，晶片2以预定进给速度沿图3(a)中的箭头所示的方向移动，同时将能穿过晶片的脉冲激光束从激光束应用装置5应用到切割道21上。当激光束应用装置5的应用位置抵达图3(b)所示切割道21的另一端(图3(b)中的右端)时，脉冲激光束的应用停止，吸盘台4，更确切的说，晶片2的移动也停止。在此激光束应用步骤中，将脉冲激光束的焦点P设定为晶片2的正面2a(下侧表面)，以从正面2a向晶片2内部形成弱化层23。
上述激光束应用步骤在以下工艺条件下执行，例如：
光源：YV04激光器或YAG激光器
波长：1,064nm
重复频率：100kHz
脉冲宽度：25ns
焦点直径：1μm
处理进给速度：100mm/秒
通过在形成在晶片2上的所有切割道21上执行上述激光束应用步骤，弱化层23沿切割道21在结合到保护件3的晶片内部中形成，如图4所示。可以使脉冲激光束从晶片2正面2a抵达背面2b的方式应用脉冲激光束，以便沿切割道21层叠弱化层23。
在如上所述执行激光束应用步骤后，执行用于将晶片2(其中弱化层23沿切割道21形成)的背面2b研磨为预定厚度的背面研磨步骤。此背面研磨步骤通过包括吸盘台61和研磨装置62(带有砂轮621)的研磨机6执行。更确切的说，结合到保护件的晶片2以朝上的方式保持在吸盘台61上，且研磨装置62的砂轮621举例来说以6,000rpm(转/分钟)的转数旋转，与晶片2的背面2b接触，同时吸盘台61举例来说以300rpm的转数旋转来研磨晶片2，以便使晶片2的厚度减少到预定值(例如，100μm)。
在如上所述执行背面研磨步骤后，执行用于在晶片2的背面2b上形成金属薄膜的金属薄膜形成步骤。薄膜形成装置用来执行金属薄膜形成步骤。可将PVD(物理气相淀积)装置或CVD(化学气相淀积)装置用作薄膜形成装置。下面将参看图6描述薄膜形成装置。图6所示的薄膜形成装置包括用于形成溅射室70的溅射盒71。在溅射室70中，用于以静电保持工件的工件保持装置72设置在其下部，与工件保持装置72相对的激发装置73设置在其上部。例如金(Au)或类似物等溅射源74由激发装置7 3支承，并与高频电源75相连。用于将例如氩气或类似物等溅射气体导入溅射室70的导入口76设置在溅射箱71的一个侧壁中，且与减压源连通的减压口77形成在溅射箱71的另一侧壁中。
结合到保护件3的晶片2以朝上的方式保持在如上所述构成的薄膜形成装置7的工件保持装置72上。约为40kHz的高频电力从高频电源75应用到由激发装置73磁化的溅射源74，溅射室70的内部压力通过减压  77减少为约10-2Pa到10-4Pa，例如氩气或类似物等溅射气体从导入口76导入溅射室70，以产生等离子体。结果，包含在等离子体中的氩离子与作为溅射源74的金(Au)碰撞，以产生随后淀积在保持在工件保持装置72上的晶片2的背面2b上的颗粒，从而形成厚度约为1μm的金薄膜24，如图7所示。由于溅射室70的内部温度在金属薄膜形成步骤中变得非常高，所以存在厚度形成为约100μm的晶片2由于热冲击而破裂的可能性。然而，在本发明中，在上述激光束应用步骤中，弱化层23沿切割道21在晶片2内部中形成，因此，沿强度减少的弱化层23，更确切的说，沿晶片2中的切割道21产生裂缝，从而单独的半导体器件21没有损坏。即使晶片2沿弱化层23，更确切的说，沿晶片2中的切割道21破裂，金属薄膜也紧密地粘附到晶片2，因此，金属不会在金属薄膜形成步骤中进入裂缝。
在如上所述执行金属薄膜形成步骤后，执行切割带固定步骤，即将具有形成在背面2b上的金属薄膜24的晶片2放到切割带上，并移走结合到晶片2的保护件3。在此切割带固定步骤中，结合到保护件3的晶片2被放到弹性切割带9(其是氯乙烯带或类似物)上，并且被安装成覆盖环状支承框架8的内部开口，如图8(a)所示。更确切的说，切割带9固定在形成在晶片2背面2b上的金属薄膜24的侧上。优选将粘合强度由于例如紫外线辐射或类似物等外界刺激而降低的UV带用作切割带9。在将结合到保护件3的晶片2放到切割带9上后，保护件3被移走，如图8(b)所示。在这个时候，当将玻璃衬底用作保护件3时，通过将穿过保护件3的紫外线辐射应用于粘合剂，可非常容易地将保护件3从晶片2移走。
在执行上述切割带固定步骤后，执行用于将晶片2分成单独的半导体器件22的半导体器件分割步骤。此半导体器件分割步骤由图9和图10(a)和10(b)所示的拾取装置10执行。下面将描述拾取装置10。所示出的拾取装置10包括圆柱形底座11(具有用于放置支承框架8的放置面111)和扩展装置12，该扩展装置12同心地安装在底座11中，用于扩展安装在支承框架8上的切割带9。扩展装置12包括圆柱形扩展件121，用于支承上述切割带9中晶片2存在的区域91。这种扩展件121被这样构造，使得通过未示出的提升装置在图10(a)所示参考位置和高于此参考位置的图10(b)所示扩展位置之间沿垂直方向(圆柱形底座11的轴向)移动。在所示出的实施例中，紫外线灯113安装在扩展件121中。
将参看图9和图10(a)和10(b)描述使用上述拾取装置执行的半导体器件分割步骤。
对于如上所述支承在安装在支承框架8上的弹性切割带9顶面上的晶片2，将支承框架8放置在圆柱形底座11的放置面111上，并通过夹具14紧固在底座11上，如图9和图10(a)所示。然后，支承上述切割带9中晶片2存在的区域91的扩展装置12的扩展件121通过未示出的提升装置从图10(a)所示参考位置移动到图10(b)所示扩展位置。结果，弹性切割带9扩张，从而将张力施加到安装在切割带9上的晶片2上。随后，沿强度由于弱化层的形成而降低的切割道21分开晶片2，也沿切割道21切割在晶片2的背面2b上形成的金属薄膜24。在展开切割带9之前，理想的是通过施加由于应用激光束(连续波)而产生的热冲击或超声振动给晶片2的切割道21而促进沿切割道21进行分割。
此后，通过激励如图9所示位于拾取装置10上方的拾取筒夹(collet)15，从切割带9的顶面拾取彼此分离的单独的半导体器件22，并将其传送到未示出的托盘。此时，打开安装在扩展件121中的紫外线灯113，将紫外线辐射应用于切割带9，以便降低切割带9的粘合强度，从而使得可能非常容易地拾取半导体器件22。
上面已经描述了根据本发明实施例加工晶片的方法。可对每个步骤作出各种修改。例如，上述激光束应用步骤可在晶片2没有结合到保护件3的条件下执行。即，在晶片没有结合到保护件的状态下，可将能穿过晶片的激光束沿切割道21从背面2b侧或正面2a侧应用到晶片2，以在晶片2内部中形成弱化层23。在这样执行激光束应用步骤后，然后将晶片2的正面2a结合到保护件3，可执行上述背面研磨步骤。即，通过将晶片2的正面2a结合到保护件3而将晶片2与保护件3集成的步骤可在背面研磨步骤之前执行。而且，在上述实施例中，背面研磨步骤在激光束应用步骤之后执行。然而，在执行背面研磨步骤以将晶片2的厚度减少为预定值后，可执行激光束应用步骤。
而且，在已执行上述激光束应用步骤后，可能的是，在保护件3结合到晶片2正面2a的状态下，执行用于沿弱化层23(沿切割道21形成在晶片2的内部中)使晶片2破裂的晶片分割步骤。在此晶片分割步骤中，通过施加超声震动或应用激光束(连续波)得到的热冲击的刺激给晶片2，晶片2趋向于沿强度减小的弱化层23破裂。如果晶片分割步骤是在已经执行激光束应用步骤之后，则其可在上述背面研磨步骤之前、或在上述金属薄膜形成步骤之前或之后执行。通过使晶片2趋向于沿弱化层23破裂，可在上述半导体器件分割步骤中容易地分割在晶片2背面2b上形成的金属薄膜24。

Claims (8)

1.一种加工晶片的方法，所述晶片在由正面上的以格状图案设置的切割道分开的多个区域中具有器件，以在其背面上形成金属薄膜，其中
在用于在所述晶片背面上形成金属薄膜的金属薄膜形成步骤之前，进行用于沿在所述晶片上形成的切割道应用能穿过晶片的激光束以形成弱化层的激光束应用步骤。
2.一种加工晶片的方法，所述晶片在由正面上的以格状图案设置的切割道分开的多个区域中具有器件，包括
激光束应用步骤，用于沿在所述晶片上形成的切割道应用能穿过晶片的激光束，以形成弱化层；
背面研磨步骤，用于将具有沿所述切割道形成的弱化层的晶片的背面研磨成预定厚度；以及
金属薄膜形成步骤，用于在所述晶片背面上形成金属薄膜。
3.根据权利要求2所述的加工晶片的方法，包括在所述背面研磨步骤之前将保护带固定到所述晶片正面的步骤。
4.根据权利要求3所述的加工晶片的方法，包括晶片分割步骤，用于在所述激光束应用步骤之后，所述保护件结合到所述晶片正面的状态下，通过将刺激给予所述晶片，使所述晶片沿所述弱化层破裂。
5.根据权利要求2所述的加工晶片的方法，包括器件分割步骤，用于在所述金属薄膜形成步骤之后，沿所述弱化层分割具有在所述背面上形成的金属薄膜的晶片。
6.一种加工晶片的方法，所述晶片在由正面上的以格状图案设置的切割道分开的多个区域中具有器件，包括
背面研磨步骤，用于在保护件结合到所述晶片正面的状态下，将所述晶片背面研磨成预定厚度；
激光束应用步骤，用于沿在所述晶片上形成的切割道应用能穿过所述晶片的激光束，以形成弱化层；
以及
金属薄膜形成步骤，用于在所述晶片背面上形成金属薄膜。
7.根据权利要求6所述的加工晶片的方法，包括晶片分割步骤，用于在所述激光束应用步骤之后，在所述保护件结合到所述晶片正面的状态下，通过将刺激给予所述晶片，使所述晶片沿所述弱化层破裂。
8.根据权利要求6所述的加工晶片的方法，包括器件分割步骤，用于在所述金属薄膜形成步骤之后，沿所述弱化层分割具有在所述背面上形成的金属薄膜的晶片。
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