TW201802905A - 半導體器件晶片的製造方法 - Google Patents

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Abstract

[課題]提供一種半導體器件晶片的製造方法，其為在將矽晶圓分割成一個個的半導體器件晶片後，即使器件晶片彼此相接觸，仍可防止在角部產生缺口之情形。 [解決手段]一種半導體器件晶片的製造方法，其特徵在於具備：器件形成步驟，在由矽所構成之晶圓的正面以互相交叉之複數條分割預定線所區劃出的複數個區域中各自形成器件；缺口防止層形成步驟，在晶圓的正面之該分割預定線的各交叉點形成缺口防止層；保護膠帶貼附步驟，在實施該器件形成步驟以及該缺口防止層形成步驟之後，在晶圓的正面貼附保護膠帶；改質層形成步驟，在實施該保護膠帶貼附步驟之後，將對晶圓具有穿透性之波長的雷射光束的聚光點定位在晶圓內部，並從晶圓背面側沿分割預定線照射雷射光束，以沿著該分割預定線在晶圓的內部形成改質層；及分割步驟，在實施該改質層形成步驟之後，磨削晶圓的背面將晶圓薄化，並以該改質層為破斷起點來將晶圓分割成一個個的半導體器件晶片，藉由該缺口防止層以防止相鄰之一個個半導體器件晶片的角彼此相摩擦而產生缺口之情形。

Description

半導體器件晶片的製造方法
發明領域 本發明是有關於一種可分割由矽構成之半導體晶圓而獲得之半導體器件晶片的製造方法。
發明背景 做為將矽構成之半導體晶圓分割成一個個半導體器件晶片的方法，已知的有例如將對晶圓具有穿透性之波長的雷射光束的聚光點定位在晶圓內部，並從晶圓背面側沿分割預定線照射雷射光束，而在晶圓內部形成有源自多光子吸收的改質層後，磨削晶圓的背面側將晶圓薄化，並且以改質層為分割起點來將晶圓分割成一個個的半導體器件晶片的加工方法(日本專利特許第3762409號公報)。此加工方法有時稱為SDBG(Stealth Dicing Before Grinding，隱形切割後研磨)。
在SDBG的加工方法中，在藉由磨削壓力而以改質層為破斷起點來分割成一個個的半導體器件晶片的期間，會有僅因破斷而產生之微小的間隙，導致晶片彼此相摩擦的疑慮，特別是晶片的角部彼此因以點相接觸而有容易產生缺口等破損之問題。
在此，製造半導體器件晶片之一般的矽晶圓，具有面方位為(100)面的主表面。近來，因為若採用具有面方位為(110)面之主表面的矽晶圓時，能夠提升PMOSFET(Positive Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor，P型金氧半場效電晶體)等之驅動電流，所以採用具有面方位為(110)面之主表面的矽晶圓已在檢討中。
在具有面方位為(110)之主表面的矽晶圓上，是從結晶方位＜100＞在45度的角度上形成分割預定線(45度型晶圓)。
又，在具有面方位為(100)面之主表面的矽晶圓的＜011＞方向上形成有凹口的晶圓中，從連結晶圓之面的中心與凹口的線上傾斜45度地設定分割預定線的晶圓，也會在器件的高速化、低耗電化上具有效果，所以可採用作為45度型晶圓。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特許第3762409號公報 專利文獻2：日本專利特開2009-076731號公報
發明概要 發明欲解決之課題 在採用了SDBG之半導體器件晶片的製造方法中，如上述地易於在晶片的角部彼此之間產生缺口等破損，特別是分割預定線從結晶方位＜100＞傾斜45度而延伸之45度型晶圓的情況下，會有從角部所產生之龜裂容易朝向器件伸長之課題。
本發明是有鑒於這樣的問題點所作成的發明，其目的在於提供一種半導體器件晶片的製造方法，其可在將矽晶圓分割成一個個半導體器件晶片後，即使器件晶片彼此接觸，仍防止於角部產生缺口之情形。 用以解決課題之手段
根據本發明，可提供一種半導體器件晶片的製造方法，其特徵在於該半導體器件晶片的製造方法具備： 器件形成步驟，在由矽所構成之晶圓的正面以互相交叉之複數條分割預定線所區劃出的複數個區域中各自形成器件； 缺口防止層形成步驟，在晶圓的正面之該分割預定線的各交叉點形成缺口防止層； 保護膠帶貼附步驟，在實施該器件形成步驟以及該缺口防止層形成步驟之後，在晶圓的正面貼附保護膠帶； 改質層形成步驟，在實施該保護膠帶貼附步驟之後，將對晶圓具有穿透性之波長的雷射光束的聚光點定位在晶圓內部，並從晶圓背面側沿該分割預定線照射雷射光束，以沿著該分割預定線在晶圓的內部形成改質層；及 分割步驟，在實施該改質層形成步驟之後，磨削晶圓的背面將晶圓薄化，並以該改質層為破斷起點來將晶圓分割成一個個的半導體器件晶片， 藉由該缺口防止層，以防止相鄰之一個個半導體器件晶片的角彼此相摩擦而產生缺口之情形。
較理想的是，該缺口防止層是由金屬膜、氮化膜、DLC膜或鈍化膜所形成。較理想的是，該分割預定線是在相對於晶圓之凹口或定向平面(orientation flat)45度的角度上傾斜地延伸。 發明效果
根據本發明之半導體器件晶片的製造方法，可在器件晶片之成為角部的部分於分割前預先形成缺口防止層，藉此即使分割後的器件晶片彼此相接觸，也可以防止在器件晶片角部產生缺口之情形。
用以實施發明之形態 以下，參照圖式詳細地說明本發明的實施形態。參照圖1(A)，所示為矽晶圓11之正面側立體圖。矽晶圓11是在具有面方位為(110)面之主表面的Si基板上形成半導體器件15，且在結晶方位＜100＞的方向上形成有凹口21。
在本發明實施形態之半導體器件晶片的製造方法中，會實施器件形成步驟，其為在＜100＞之方向上具有結晶方位的半導體基板上，藉由光蝕刻技術在以互相正交之分割預定線13所區劃出之各區域中形成半導體器件15。
在本實施形態之器件形成步驟中，互相正交之分割預定線13是形成為相對於凹口21所示之結晶方位＜100＞傾斜45度(45度型晶圓)。
矽晶圓11具有在其正面11a形成有複數個半導體器件13之器件區域17、及圍繞器件區域17之外周剩餘區域19。於矽晶圓11之背面11b露出有矽(Si)基板。
在本實施形態之半導體器件晶片的製造方法中，會實施缺口防止層形成步驟，其為與依據光蝕刻進行之器件形成步驟同時地，如圖1(B)所示，在互相正交之分割預定線13的交叉點上形成缺口防止層23。
較理想的是，此缺口防止層23是由金屬膜、氮化膜、氧化膜、DLC膜或鈍化膜所形成。較理想的是，於缺口防止層23上形成有與互相正交之分割預定線13的中心一致而未形成缺口防止層之十字形狀的溝25。在此溝25部分上露出有分割預定線13的表面。
實施器件形成步驟以及缺口防止層形成步驟之後，如圖2所示，實施在矽晶圓11之正面11a貼附保護膠帶27之保護膠帶貼附步驟。
實施保護膠帶貼附步驟後，如圖3所示，將已貼附於晶圓11的正面11a的保護膠帶27側以雷射加工裝置之工作夾台10吸引保持，使矽晶圓11之背面11b露出。
然後，實施改質層形成步驟，其為將對矽晶圓11具有穿透性之波長的雷射光束LB的聚光點藉由聚光器12來定位於晶圓11的內部，並從矽晶圓11之背面11b側照射雷射光束LB，而一邊將工作夾台10朝與分割預定線13平行之加工進給方向的X1方向加工進給，一邊沿分割預定線13在晶圓11內部形成源自多光子吸收的改質層29。
將工作夾台10分度進給並且將此改質層形成步驟沿著朝第1方向伸長之所有分割預定線13來進行形成。接著，將工作夾台10作90度旋轉後，沿著朝與第1方向正交的第2方向伸長的所有的分割預定線13在晶圓11的內部形成同樣的改質層29。
改質層形成步驟之雷射加工條件是例如以下所示。
光源 ：YAG脈衝雷射 波長 ：1342nm 平均輸出 ：0.8W 重複頻率 ：60kHz 光斑直徑 ：φ1.5μm 進給速度 ：700mm/秒
已實施改質層形成步驟後，實施分割步驟，其為磨削晶圓11之背面11b將晶圓11薄化，並且以改質層29為破斷起點來將矽晶圓11分割成一個個的半導體器件晶片。
在此分割步驟中，如圖4所示，是以磨削裝置之工作夾台14隔著保護膠帶27吸引保持矽晶圓11，而使矽晶圓11之背面11b露出。
在圖4中，磨削裝置之磨削單元16包含有可旋轉地收容在主軸殼體18內之主軸20、旋轉驅動主軸20之圖未示的馬達、連結於主軸20下端之輪座22、以及使用圖未示之螺絲以可裝卸的方式裝設於輪座22上的磨削輪24。磨削輪24是由環狀的磨削基台26、及固接在磨削基台26的下端外周部之複數個磨削磨石28所構成。
在分割步驟中，是一邊朝箭頭a的方向以例如300rpm旋轉工作夾台14，一邊使磨削輪24朝與工作夾台14相同的方向、亦即箭頭b的方向，以例如6000rpm旋轉，並且作動圖未示出之磨削單元進給機構，以使磨削磨石28接觸於矽晶圓11的背面11b。
然後，以預設之磨削進給速度將磨削輪24進行預定量磨削進給，實施晶圓11的磨削並將晶圓11薄化為預定的成品厚度。在晶圓11之背面11b的磨削中，因為經常地在晶圓11之背面11b施加磨削磨石28的按壓力，所以晶圓11會在被薄化成預定的成品厚度前，以改質層29為破斷起點而被分割成一個個的半導體器件晶片33。
如圖5之放大圖A所示，此分割步驟中，在晶圓11上是以改質層29為破斷起點沿分割預定線13的中心形成龜裂31，而藉由此龜裂31將晶圓11分割成一個個的器件晶片33。
因為缺口防止層23上形成有與分割預定線13的中心一致之十字形狀的溝25，所以可以在缺口防止層23不會成為對一個個的器件晶片33之分割的妨礙的情形下，藉由以預定之磨削壓力磨削晶圓11背面11b的作法，來將矽晶圓11分割成一個個的半導體器件晶片33。
在分割步驟結束的時間點上，雖然恐有各器件晶片33之間會僅因破斷而產生之龜裂31的微小間隙，導致晶片31彼此相摩擦的疑慮，但在本實施形態之半導體器件晶片33中，因為在晶片33的角部形成有缺口防止層23，故可以抑制晶片33的角部因摩擦而產生缺口等破損之情形。
如本實施形態之矽晶圓11，為分割預定線13相對於朝向結晶方位＜100＞之方向的凹口21傾斜45度之所謂的45度型晶圓的情況下，由半導體器件晶片33的角部所產生之龜裂雖然易於朝向器件15伸展，但在本實施形態中藉由缺口防止層23抑制缺口的產生，故可以防止此類的不良狀況。
已實施分割步驟後，為了擴大器件晶片33的間隔，將晶圓11投入到擴展裝置。作為投入此擴展裝置之前階段，而如圖5所示，實施換貼步驟，其為將晶圓11的背面貼附到已將外周部貼附於環狀框架F的擴展膠帶T上，並將保護膠帶27從正面11a剝離而形成框架單元30。
已實施換貼步驟後，實施擴展步驟，其為使用圖6所示之擴展裝置32，以擴大半導體器件晶片33的間隔。擴展裝置32包含有保持框架單元30之環狀框架F的框架保持設備34、配設於框架保持設備34的內側之環狀圓筒36。環狀圓筒36的上端是以蓋38來閉鎖。
框架保持設備34是由環狀的框架保持構件40、及配置於框架保持構件40的外周之作為固定設備的複數個夾具42所構成。框架保持構件40的上表面形成有載置環狀框架F的載置面40a，而可在此載置面40a上載置框架單元30的環狀框架F。
由複數個氣缸46所構成的驅動設備44會使環狀的框架保持構件40在基準位置、及擴張位置之間朝上下方向移動，該基準位置是使其載置面40a與作為擴張圓筒36之上端的蓋38之表面成為大致相同高度的位置，該擴張位置是比擴張圓筒36的上端更下方預定量的位置。
在擴展步驟中，是如圖6(A)所示，將透過擴展膠帶T支持晶圓11的環狀框架F載置於框架保持構件40之載置面40a上，並以夾具42固定於框架保持構件40。此時，框架保持構件40是將其載置面40a定位在與擴張圓筒36的上端為大致相同高度之基準位置上。
其次，驅動氣缸46來將框架保持構件40下降至圖6(B)所示的擴張位置。藉此，由於會將固定在框架保持構件40之載置面40a上的環狀框架F降下，因此裝設在環狀框架F上的擴展膠帶T會抵接於擴張圓筒36的上端緣而主要在半徑方向上被擴張。
其結果，拉伸力放射狀地作用在被貼附於擴展膠帶T之矽晶圓11上。像這樣將拉伸力放射狀地作用到晶圓11上時，即可將半導體器件晶片33之間的間隔擴大。將半導體器件晶片33之間的間隔擴大後，以拾取裝置從擴展膠帶T拾取半導體器件晶片33。
10、14‧‧‧工作夾台
11‧‧‧矽晶圓
11a‧‧‧正面
11b‧‧‧背面
12‧‧‧聚光器
13‧‧‧分割預定線
15‧‧‧半導體器件
16‧‧‧磨削單元
17‧‧‧器件區域
18‧‧‧主軸殼體
19‧‧‧外周剩餘區域
20‧‧‧主軸
21‧‧‧凹口
22‧‧‧輪座
23‧‧‧缺口防止層
24‧‧‧磨削輪
25‧‧‧溝
26‧‧‧磨削基台
27‧‧‧保護膠帶
28‧‧‧磨削磨石
29‧‧‧改質層
30‧‧‧框架單元
31‧‧‧龜裂
32‧‧‧擴展裝置
33‧‧‧半導體器件晶片
34‧‧‧框架保持設備
36‧‧‧環狀圓筒
38‧‧‧蓋
40‧‧‧框架保持構件
40a‧‧‧載置面
42‧‧‧夾具
44‧‧‧驅動設備
46‧‧‧氣缸
a、b‧‧‧箭頭
A‧‧‧部分放大圖
F‧‧‧環狀框架
LB‧‧‧雷射光束
T‧‧‧擴展膠帶
X1‧‧‧方向
圖1(A)是顯示45度型矽晶圓之正面側立體圖，圖1(B)為圖1(A)之A部分的放大圖。 圖2是顯示保護膠帶貼附步驟的立體圖。 圖3是顯示改質層形成步驟之局部截面側視圖。 圖4是顯示分割步驟的局部截面側視圖。 圖5是顯示換貼步驟的立體圖。 圖6(A)、(B)是顯示擴展步驟的截面圖。
11‧‧‧矽晶圓
11a‧‧‧正面
11b‧‧‧背面
13‧‧‧分割預定線
15‧‧‧半導體器件
17‧‧‧器件區域
19‧‧‧外周剩餘區域
21‧‧‧凹口
23‧‧‧缺口防止層
25‧‧‧溝
A‧‧‧部分放大圖

Claims (3)

  1. 一種半導體器件晶片的製造方法，其特徵在於具備： 器件形成步驟，在由矽所構成之晶圓的正面以互相交叉之複數條分割預定線所區劃出的複數個區域中各自形成器件； 缺口防止層形成步驟，在晶圓的正面之該分割預定線的各交叉點形成缺口防止層； 保護膠帶貼附步驟，在實施該器件形成步驟以及該缺口防止層形成步驟之後，在晶圓的正面貼附保護膠帶； 改質層形成步驟，在實施該保護膠帶貼附步驟之後，將對晶圓具有穿透性之波長的雷射光束的聚光點定位在晶圓內部，並從晶圓背面側沿該分割預定線照射雷射光束，以沿著該分割預定線在晶圓的內部形成改質層；及 分割步驟，在實施該改質層形成步驟之後，磨削晶圓的背面將晶圓薄化，並以該改質層為破斷起點來將晶圓分割成一個個的半導體器件晶片， 藉由該缺口防止層，以防止相鄰之一個個半導體器件晶片的角彼此相摩擦而產生缺口之情形。
  2. 如請求項1之半導體器件晶片的製造方法，其中，該缺口防止層是選自於由金屬膜、氮化膜、DLC膜以及鈍化膜所構成之群組中。
  3. 如請求項1或2之半導體器件晶片的製造方法，其中該等複數條分割預定線是在相對於晶圓之凹口或定向平面45度的角度上傾斜地延伸。
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