[发明专利]在裁切晶粒附着膜或其它材料层之前，蚀刻激光切割半导体

说明书

技术领域

本发明和激光处理系统与方法有关。明确地说，本发明是关于用以微加工(举例来说，切划(scribing)或裁切(dicing))半导体装置的激光处理系统与方法。

背景技术

多个集成电路(Integrated Circuit，IC)通常会被制作在一半导体基板之上或之中的一数组之中。IC通常包含被形成在所述基板上方或之中的一或多层。所述一或多个迭置层可能会利用一机械锯或是一激光沿着切划路线(scribing lane)或切划道(scribing street)被移除。在切划之后，利用一锯子或激光来将电路器件相互分离，所述基板便可以被贯穿切割(throughcut)，有时候也称为裁切(diced)。

当利用激光处理时，结果会有非常高的材料相依性的倾向。举例来说，第一激光类型(或是第一组激光参数)可能非常适合用于切割半导体；而第二激光类型(或是第二组激光参数)则可能非常适合用于切割金属。

富有挑战性的问题的其中一范例便是单一化削切(singulation)被镶嵌在晶粒附着膜(Die Attach Film，DAF)之上的半导体装置，此制程在本文中有时候称为「晶粒附着膜裁切(DAF dicing)」。此问题可以在生产中通过利用具有超薄刀片的机械式钻石锯来解决，因为利用已知制程来进行激光裁切会倾向于产生一机械强度低于由机械性锯切所产生的晶粒。将易碎的低k值介电材料并入此等半导体装置之中并且缩减硅晶圆厚度会增加机械锯裁切的难度，从而导致较慢的总生产量以及更大的良率损耗(yield loss)。利用传统的单独激光制程来对薄的硅晶圆进行DAF裁切还通常会导致高晶粒挑选故障率(低晶粒良率)，举例来说，如未被切割的DAF(「双晶粒」)、过度切割的DAF(「锚定作用(anchoring)」)及/或低晶粒破损强度(「在激光裁切DAF之后因进行蚀刻时的蚀刻变异所造成」)。

先前针对DAF裁切所尝试过的解决方式包含在进行机械锯裁切之前利用激光来切划所述低k值介电质及/或所述半导体层，结合激光裁切与后段裁切蚀刻制程来强化晶粒，利用具有两种不同激光(或是两组不同的激光参数，例如，脉冲宽度)的完全切割激光裁切系统，或是冻结所述DAF并且将其拉伸直到卷带断裂为止。利用单一激光裁切策略来裁切贯穿所述半导体装置与所述DAF两者的一已知方法会导致DAF材料沉积在所述半导体晶粒的侧壁上，使得一接续的二氟化氙(XeF₂)蚀刻制程会受到此「DAF飞溅(DAF splash)」的负面影响。

发明内容

于其中一实施例中，本发明提供一种裁切半导体晶圆的方法，所述半导体晶圆包含一顶端表面与一底部表面。所述底部表面会被附着至一下方材料层。所述方法包含：产生一第一激光射束；以及让所述第一激光射束相对于所述半导体晶圆的顶端表面进行相对移动，以便沿着一或多条裁切道从所述顶端表面处至少部分裁切所述半导体晶圆。所述第一激光射束会在所述半导体晶圆之中形成一由多个侧壁所定义的切口。所述方法进一步包含：蚀刻所述已至少部分裁切的半导体晶圆的所述侧壁，用以缩减或移除因所述第一激光射束在所述侧壁之中所产生的热影响区带(Heat Affected Zone，HAZ)；以及沿着所述一或多条裁切道来切割贯穿所述下方材料层，以便将一晶粒与具有至少一预设晶粒破损强度的半导体晶圆分离并且产生一等于至少一预设最小良率的操作晶粒良率。所述侧壁蚀刻是在切割贯穿所述下方材料层之前先被实施，以便在所述侧壁的蚀刻期间减少或防止所述侧壁上来自所述下方材料层的碎屑。

于所述方法的特定实施例中，所述下方材料层包含一晶粒附着膜(DAF)。于此等实施例中，切割贯穿所述下方材料层包含：产生一第二激光射束；以及让所述第二激光射束沿着所述一或多条裁切道相对于所述DAF进行相对移动。所述第一激光射束可能包含一具有紫外光(UltraViolet，UV)波长以及奈秒(nanosecond)或皮秒(picosecond)时间脉冲宽度的脉冲式激光射束。所述第二激光射束可能包含一具有可见光波长以及奈秒时间脉冲宽度的脉冲式激光射束。

于特定的其它实施例中，蚀刻所述侧壁包含利用一被配置成用以从所述半导体晶圆处移除半导体材料的第一蚀刻剂；而切割贯穿所述下方材料层则包含利用一被配置成用以移除所述DAF材料的第二蚀刻剂。于其中一实施例中，所述第一蚀刻剂包含一自发性蚀刻剂，例如，二氟化氙(XeF₂)。电浆蚀刻、湿式光阻剥除、或是湿式蚀刻技术则可被用来切割贯穿所述DAF。