專(zhuān)利名稱(chēng)：基板的分割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體裝置制造工序等中，用于分割半導(dǎo)體基板等的基板的基板分割方法。
背景技術(shù)：
隨著近年來(lái)半導(dǎo)體裝置的小型化，半導(dǎo)體裝置的制造工序中，有時(shí)半導(dǎo)體基板的厚度可薄型化至數(shù)十μm左右。用刀片切斷分割這樣薄型化的半導(dǎo)體基板時(shí)，與半導(dǎo)體基板較厚的情況相比，存在以下問(wèn)題碎屑或破裂的發(fā)生增加、通過(guò)分割半導(dǎo)體基板而得到的半導(dǎo)體芯片的成品率減低。
作為解決這類(lèi)問(wèn)題的半導(dǎo)體基板的分割方法，已知有在特開(kāi)昭64-38209號(hào)公報(bào)及特開(kāi)昭62-4341號(hào)公報(bào)中記載的方法。
這些公報(bào)中記載的方法就是，對(duì)表面形成功能元件的半導(dǎo)體基板，從該表面?zhèn)扔玫镀_(kāi)槽，然后，在該表面貼附粘接片并保持半導(dǎo)體基板，通過(guò)研磨半導(dǎo)體基板的背面直至預(yù)先形成的槽，對(duì)半導(dǎo)體基板進(jìn)行薄型化處理，同時(shí)，將半導(dǎo)體基板分割。

發(fā)明內(nèi)容
但是，按照上述公報(bào)中記載的方法，用平面研削進(jìn)行半導(dǎo)體基板的背面的研磨時(shí)，平面研削面在到達(dá)預(yù)先形成于半導(dǎo)體基板的槽時(shí)，在該槽的側(cè)面有發(fā)生碎屑或破裂的危險(xiǎn)。
因此，本發(fā)明是針對(duì)這類(lèi)問(wèn)題提出的，目的在于提供能防止碎屑或破裂的發(fā)生、使基板薄型化并將基板分割的基板的分割方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，與本發(fā)明相關(guān)的基板的分割方法，其特征在于，具有在基板內(nèi)部使聚光點(diǎn)聚合并照射激光，在基板內(nèi)部形成由多光子吸收生成的調(diào)質(zhì)領(lǐng)域，利用該調(diào)質(zhì)領(lǐng)域，在距基板的激光入射面規(guī)定距離內(nèi)側(cè)，沿基板的切割預(yù)定線(xiàn)，形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序，以及形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域工序后，研磨基板至規(guī)定的厚度的工序。
按照該基板的分割方法，在形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序中，在基板內(nèi)部使聚光點(diǎn)聚合并照射激光，在基板內(nèi)部使稱(chēng)為多光子吸收的現(xiàn)象發(fā)生，形成調(diào)質(zhì)領(lǐng)域，因此，可利用該調(diào)質(zhì)領(lǐng)域，在基板內(nèi)部沿應(yīng)切割基板的期望的切割預(yù)定線(xiàn)，形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域。在基板內(nèi)部形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域時(shí)，自然地或用較小的力、以切割起點(diǎn)領(lǐng)域作為起點(diǎn)、在基板的厚度方向發(fā)生裂口。
而且，在研磨基板的工序中，在基板內(nèi)部形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域后，研磨基板使基板厚度成為規(guī)定的厚度，此時(shí)，研磨面即使到達(dá)以切割起點(diǎn)領(lǐng)域作為起點(diǎn)發(fā)生的裂口，由于以該裂口切斷的基板的切斷面相互緊靠在一起，所以能防止研磨產(chǎn)生的基板的碎屑或破裂。
因此，能防止碎屑或破裂的發(fā)生、使基板薄型化并將基板分割。
這里，所謂聚光點(diǎn)，是激光聚光的部位。此外，所謂研磨，包含切削、研削及化學(xué)蝕刻等。另外，所謂切割起點(diǎn)領(lǐng)域，是指基板切斷時(shí)作為切割起點(diǎn)的領(lǐng)域。因此，切割起點(diǎn)領(lǐng)域是基板中預(yù)定切割的切割預(yù)定部。而且，切割起點(diǎn)領(lǐng)域，有時(shí)可通過(guò)連續(xù)地形成調(diào)質(zhì)領(lǐng)域形成，有時(shí)可通過(guò)斷續(xù)地形成調(diào)質(zhì)領(lǐng)域形成。
此外，作為基板，有硅基板及GaAs基板等的半導(dǎo)體基板，及藍(lán)寶石基板和AlN基板等的絕緣基板。而且，作為基板為半導(dǎo)體基板時(shí)的調(diào)質(zhì)領(lǐng)域，有例如經(jīng)過(guò)溶融處理的領(lǐng)域。
此外，優(yōu)選在基板表面形成功能元件，在研磨基板的工序中，研磨基板背面。由于能在功能元件形成后研磨基板，例如就能對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體裝置的小型化，獲得薄型化的芯片。這里，所謂功能元件，是指光電二極管等的受光元件及激光二極管等的發(fā)光元件，或作為電路形成的電路元件等。
此外，研磨基板的工序，優(yōu)選包含在基板背面實(shí)施化學(xué)蝕刻的工序。在基板背面實(shí)施化學(xué)蝕刻時(shí)，當(dāng)然能使基板背面更加平滑，但由于以切割起點(diǎn)領(lǐng)域作為起點(diǎn)發(fā)生的裂口引起的基板的切斷面相互緊靠在一起，所以，僅對(duì)該切斷面的背面?zhèn)鹊倪吘壊坑羞x擇地進(jìn)行蝕刻，取倒角狀態(tài)。因此，可使分割基板獲得的芯片的抗折強(qiáng)度提高，同時(shí)，可防止芯片中的碎屑或破裂的發(fā)生。


圖1是采用本實(shí)施方式的激光加工方法的激光加工中的加工對(duì)象物的平面圖。
圖2是圖1所示的加工對(duì)象物的沿II-II線(xiàn)的截面圖。
圖3是采用本實(shí)施方式的激光加工方法的激光加工后的加工對(duì)象物的平面圖。
圖4是圖3所示的加工對(duì)象物的沿IV-IV線(xiàn)的截面圖。
圖5是圖3所示的加工對(duì)象物的沿V-V線(xiàn)的截面圖。
圖6是采用本實(shí)施方式的激光加工方法切割的加工對(duì)象物的平面圖。
圖7是表示本實(shí)施方式的激光加工方法中的電場(chǎng)強(qiáng)度與裂口點(diǎn)的大小的關(guān)系的圖形。
圖8是本實(shí)施方式的激光加工方法的第1工序中的加工對(duì)象物的截面圖。
圖9是本實(shí)施方式的激光加工方法的第2工序中的加工對(duì)象物的截面圖。
圖10是本實(shí)施方式的激光加工方法的第3工序中的加工對(duì)象物的截面圖。
圖11是本實(shí)施方式的激光加工方法的第4工序中的加工對(duì)象物的截面圖。
圖12是展示采用本實(shí)施方式的激光加工方法切割的硅基板的一部分中的斷面照片的圖。
圖13是表示本實(shí)施方式的激光加工方法中的激光的波長(zhǎng)與硅基板內(nèi)部的透過(guò)率的關(guān)系的圖形。
圖14是與實(shí)施例1相關(guān)的激光加工裝置的概略構(gòu)成圖。
圖15是說(shuō)明與實(shí)施例1相關(guān)的激光加工方法用的流程圖。
圖16是展示形成與實(shí)施例1相關(guān)的切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序后的半導(dǎo)體基板的圖。
圖17是說(shuō)明貼附與實(shí)施例1相關(guān)的保護(hù)膜的工序用的圖。
圖18是說(shuō)明研磨與實(shí)施例1相關(guān)的半導(dǎo)體基板的工序用的圖。
圖19是說(shuō)明貼附與實(shí)施例1相關(guān)的擴(kuò)張膜的工序用的圖。
圖20是說(shuō)明剝?nèi)ヅc實(shí)施例1相關(guān)的保護(hù)膜的工序用的圖。
圖21是說(shuō)明擴(kuò)張與實(shí)施例1相關(guān)的擴(kuò)張膜，分揀半導(dǎo)體芯片的工序用的圖。
圖22是展示研磨與實(shí)施例1相關(guān)的半導(dǎo)體基板的工序后在半導(dǎo)體芯片的切斷面背面?zhèn)鹊倪吘壊啃纬傻牡菇堑膱D。
圖23A用來(lái)說(shuō)明研磨與實(shí)施例1相關(guān)的半導(dǎo)體基板的工序后在半導(dǎo)體芯片的切斷面內(nèi)殘留溶融處理領(lǐng)域時(shí)，研磨半導(dǎo)體基板的工序前裂口到達(dá)表面的情況的圖。
圖23B用來(lái)說(shuō)明研磨與實(shí)施例1相關(guān)的半導(dǎo)體基板的工序后在半導(dǎo)體芯片的切斷面內(nèi)殘留溶融處理領(lǐng)域時(shí)，研磨半導(dǎo)體基板的工序前裂口未到達(dá)表面的情況的圖。
圖24A用來(lái)說(shuō)明研磨與實(shí)施例1相關(guān)的半導(dǎo)體基板的工序后在半導(dǎo)體芯片的切斷面內(nèi)未殘留溶融處理領(lǐng)域時(shí)，研磨半導(dǎo)體基板的工序前裂口到達(dá)表面的情況的圖。
圖24B用來(lái)說(shuō)明研磨與實(shí)施例1相關(guān)的半導(dǎo)體基板的工序后在半導(dǎo)體芯片的切斷面內(nèi)未殘留溶融處理領(lǐng)域時(shí)，研磨半導(dǎo)體基板的工序前裂口未到達(dá)表面的情況的圖。
圖25A用來(lái)說(shuō)明研磨與實(shí)施例1相關(guān)的半導(dǎo)體基板的工序后在半導(dǎo)體芯片的切斷面的背面?zhèn)鹊倪吘壊繗埩羧苋谔幚眍I(lǐng)域時(shí)，研磨半導(dǎo)體基板的工序前裂口到達(dá)表面的情況的圖。
圖25B用來(lái)說(shuō)明研磨與實(shí)施例1相關(guān)的半導(dǎo)體基板的工序后在半導(dǎo)體芯片的切斷面的背面?zhèn)鹊倪吘壊繗埩羧苋谔幚眍I(lǐng)域時(shí)，研磨半導(dǎo)體基板的工序前裂口未到達(dá)表面的情況的圖。
圖26A是研磨與實(shí)施例1相關(guān)的半導(dǎo)體基板的工序前的半導(dǎo)體基板的周邊部的截面圖。
圖26B是研磨與實(shí)施例1相關(guān)的半導(dǎo)體基板的工序后的半導(dǎo)體基板的周邊部的截面圖。
圖27是與實(shí)施例2相關(guān)的藍(lán)寶石基板的平面圖。
圖28是說(shuō)明形成與實(shí)施例2相關(guān)的切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序用的截面圖。
圖29是說(shuō)明形成與實(shí)施例2相關(guān)的功能元件的工序用的截面圖。
圖30是說(shuō)明貼附與實(shí)施例2相關(guān)的保護(hù)膜的工序用的截面圖。
圖31是說(shuō)明研磨與實(shí)施例2相關(guān)的藍(lán)寶石基板的工序用的截面圖。
圖32是說(shuō)明貼附與實(shí)施例2相關(guān)的擴(kuò)張膜的工序用的截面圖。
圖33是說(shuō)明用紫外線(xiàn)照射與實(shí)施例2相關(guān)的保護(hù)膜的工序用的截面圖。
圖34是說(shuō)明剝?nèi)ヅc實(shí)施例2相關(guān)的保護(hù)膜的工序用的截面圖。
圖35是說(shuō)明擴(kuò)張與實(shí)施例2相關(guān)的擴(kuò)張膜、分離半導(dǎo)體芯片的工序用的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，結(jié)合附圖，對(duì)適用于本發(fā)明的實(shí)施方式，進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施方式的基板的分割方法具有在基板的內(nèi)部使聚光點(diǎn)聚合并照射激光，利用在基板內(nèi)部形成由多光子吸收生成的調(diào)質(zhì)領(lǐng)域，形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序；以及在形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序后，將基板研磨至規(guī)定的厚度的工序。
首先，對(duì)形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序中所實(shí)施的基板的分割方法，特別是針對(duì)多光子吸收，進(jìn)行說(shuō)明。
光子的能量hν低于材料的吸收帶隙EG，光學(xué)上呈透明。因此，材料產(chǎn)生吸收的條件是hν＞EG。但是，即使光學(xué)上呈透明，在激光的強(qiáng)度非常大時(shí)，以nhν＞EG的條件(n＝2，3，4…)，材料中會(huì)產(chǎn)生吸收。這一現(xiàn)象被稱(chēng)為多光子吸收。如果是脈沖波，激光的強(qiáng)度由激光在聚光點(diǎn)的最大功率密度(W/cm2)決定。例如，最大功率密度在1×108(W/cm2)以上時(shí)，產(chǎn)生多光子吸收。最大功率密度可通過(guò)(聚光點(diǎn)上的激光的每1脈沖的能量)÷(激光的束光點(diǎn)斷面積×脈沖寬度)求得。此外，如果是連續(xù)波，激光的強(qiáng)度由激光在聚光點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度(W/cm2)決定。
參照?qǐng)D1～圖6，對(duì)利用這樣的多光子吸收的、本實(shí)施方式的激光加工原理進(jìn)行說(shuō)明。圖1是激光加工中的基板1的平面圖，圖2是圖1所示的基板1的沿II-II線(xiàn)的截面圖，圖3是激光加工后的基板1的平面圖，圖4是圖3所示的基板1的沿IV-IV線(xiàn)的截面圖，圖5是圖3所示的基板1的沿V-V線(xiàn)的截面圖，圖6是被切割的基板1的平面圖。
如圖1及圖2所示，在基板1的表面3，有應(yīng)切割基板1的所希望的切割預(yù)定線(xiàn)5。切割預(yù)定線(xiàn)5是沿直線(xiàn)狀延伸的假設(shè)線(xiàn)(也可以在基板1上實(shí)際引線(xiàn)來(lái)作為切割預(yù)定線(xiàn)5)。本實(shí)施方式的激光加工，按產(chǎn)生多光子吸收的條件，在基板1的內(nèi)部使聚光點(diǎn)P聚合，對(duì)基板1照射激光L并形成調(diào)質(zhì)領(lǐng)域7。此外，所謂聚光點(diǎn)，是激光L聚光的部位。
通過(guò)沿切割預(yù)定線(xiàn)5(即，沿箭頭A方向)使激光L作相對(duì)移動(dòng)，使聚光點(diǎn)P沿切割預(yù)定線(xiàn)5移動(dòng)。這樣，如圖3～圖5所示，只在基板1的內(nèi)部沿切割預(yù)定線(xiàn)5形成調(diào)質(zhì)領(lǐng)域7，在該調(diào)質(zhì)領(lǐng)域7形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域(切割預(yù)定部)8。實(shí)施方式的激光加工方法并不是，通過(guò)基板1吸收激光L，導(dǎo)致基板1發(fā)熱，而形成調(diào)質(zhì)領(lǐng)域7。而是，在基板1上透過(guò)激光L，在基板1的內(nèi)部發(fā)生多光子吸收，而形成調(diào)質(zhì)領(lǐng)域7。因此，基板1的表面3幾乎不吸收激光L，所以基板1的表面3不會(huì)溶融。
對(duì)基板1的切割，如果切割的部位有起點(diǎn)，基板1就從該起點(diǎn)切割，所以，如圖6所示，可以用較小的力切割基板1。這樣，就可以切割基板1，而不會(huì)在基板1的表面3上發(fā)生不必要的破裂。
此外，在以切割起點(diǎn)領(lǐng)域作為起點(diǎn)的基板的切割方面，可考慮以下2種情況。其一是，切割起點(diǎn)領(lǐng)域形成后，通過(guò)在基板上施加人為的力，以切割起點(diǎn)領(lǐng)域作為起點(diǎn)使基板破裂、對(duì)基板進(jìn)行切割的情況。這是例如進(jìn)行大厚度基板的切割。所謂施加人為的力是指，例如沿基板的切割起點(diǎn)領(lǐng)域在基板上施加彎曲應(yīng)力及剪切應(yīng)力，或?qū)迨┘訙夭钍篃釕?yīng)力發(fā)生。其二是，通過(guò)形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域，以切割起點(diǎn)領(lǐng)域作為起點(diǎn)，向基板的斷面方向(厚度方向)自然破裂，最終對(duì)基板進(jìn)行切割的情況。這是在例如進(jìn)行小厚度基板的切割時(shí)，可利用1列的調(diào)質(zhì)領(lǐng)域形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域；在大厚度基板的情況下，可利用厚度方向上形成的多列調(diào)質(zhì)領(lǐng)域，形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域。此外，在該自然破裂的情況下，在切割部位，可在對(duì)應(yīng)于沒(méi)有形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的部位的部分的表面上不先行破裂，僅切割對(duì)應(yīng)于形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的部位的部分，因此，能有效地控制切割。近年，硅基板等的基板的厚度越來(lái)越薄，所以，這樣控制性好的切割方法非常見(jiàn)效。
本實(shí)施方式中，通過(guò)多光子吸收形成的調(diào)質(zhì)領(lǐng)域，有以下的(1)～(3)種情況。
(1)調(diào)質(zhì)領(lǐng)域?yàn)楹?個(gè)或多個(gè)裂口的裂口領(lǐng)域的情況在基板(例如由玻璃及LiTaO3構(gòu)成的壓電材料)的內(nèi)部使聚光點(diǎn)聚合，在聚光點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為1×108(W/cm2)以上，且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光。該脈沖寬度的大小是，在使多光子吸收不斷發(fā)生的同時(shí)，在基板的表面不發(fā)生無(wú)謂的損傷，并能僅在基板內(nèi)部形成裂口領(lǐng)域的條件。由此，在基板內(nèi)部發(fā)生由多光子吸收引起的所謂光學(xué)損傷的現(xiàn)象。由于該光學(xué)損傷，在基板內(nèi)部引起熱應(yīng)變，而在基板的內(nèi)部形成裂口領(lǐng)域。作為電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值，例如為1×1012(W/cm2)。脈沖寬度優(yōu)選例如為1ns～200ns。此外，由多光子吸收生成的裂口領(lǐng)域的形成，例如，記載于第45次激光器熱加工研究會(huì)論文集(1998年12月)第23頁(yè)～第28頁(yè)的“利用固體激光器高次諧波進(jìn)行的玻璃基板的內(nèi)部劃線(xiàn)(marking)”。
本發(fā)明者通過(guò)實(shí)驗(yàn)求得電場(chǎng)強(qiáng)度與裂口的大小之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)條件如下。
(A)基板派熱克斯(pyrex)玻璃(厚度700μm)(B)激光器光源半導(dǎo)體激光器激勵(lì)Nd:YAG激光器波長(zhǎng)1064nm激光點(diǎn)斷面積3.14×10-8cm2振蕩形態(tài)Q開(kāi)關(guān)脈沖重復(fù)頻率100kHz脈沖寬度30ns輸出輸出＜1mJ/脈沖激光品質(zhì)TEM00偏光特性直線(xiàn)偏光(C)聚光用透鏡對(duì)激光波長(zhǎng)的透過(guò)率60％(D)載置基板的載置臺(tái)的移動(dòng)速度100mm/秒此外，所謂激光品質(zhì)TEM00，是表示聚光性高、可聚光至激光的波左右。
圖7是表示上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。橫軸是最大功率密度，由于激光是脈沖激光，所以電場(chǎng)強(qiáng)度用最大功率密度表示?？v軸表示用1脈沖的激光在基板的內(nèi)部形成的裂口部分(裂口點(diǎn))的大小。破裂點(diǎn)聚集，就成為裂口領(lǐng)域。裂口點(diǎn)的大小，是裂口點(diǎn)的形狀中的最大長(zhǎng)度部分的大小。圖中的黑點(diǎn)表示的數(shù)據(jù)，是聚光用透鏡(C)的倍率為100倍，開(kāi)口數(shù)(NA)為0.80時(shí)的數(shù)據(jù)。另外，圖中的白點(diǎn)表示的數(shù)據(jù)，是聚光用透鏡(C)的倍率為50倍，開(kāi)口數(shù)(NA)為0.55時(shí)的數(shù)據(jù)?？芍?，從最大功率密度1011(W/cm2)左右開(kāi)始，在基板的內(nèi)部發(fā)生裂口點(diǎn)，隨著最大功率密度變大、裂口點(diǎn)也變大。
下面，參照?qǐng)D8～圖11，針對(duì)在本實(shí)施方式的激光加工中，通過(guò)形成裂口領(lǐng)域而切割基板的原理進(jìn)行說(shuō)明。如圖8所示，在多光子吸收產(chǎn)生的條件下，使聚光點(diǎn)P聚合于基板1的內(nèi)部，用激光L照射基板1，沿切割預(yù)定線(xiàn)在內(nèi)部形成裂口領(lǐng)域9。裂口領(lǐng)域9包含1個(gè)或多個(gè)裂口。在該裂口領(lǐng)域9形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域。如圖9所示，以裂口領(lǐng)域9為起點(diǎn)(即，以切割起點(diǎn)領(lǐng)域?yàn)槠瘘c(diǎn))，使裂口進(jìn)一步成長(zhǎng)，到達(dá)如圖10所示的基板1的表面3及背面21，然后如圖11所示，通過(guò)使基板1裂開(kāi)來(lái)切割基板1。有時(shí)到達(dá)基板的表面及背面的裂口自然成長(zhǎng)，有時(shí)則通過(guò)在基板上施加力而成長(zhǎng)。
(2)調(diào)質(zhì)領(lǐng)域?yàn)槿苋谔幚眍I(lǐng)域的情況在基板(例如硅那樣的半導(dǎo)體材料)內(nèi)部，使聚光點(diǎn)聚合，在聚光點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為1×108(W/cm2)以上，且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光。由此，基板的內(nèi)部通過(guò)多光子吸收，局部被加熱。通過(guò)該加熱，在基板內(nèi)部形成溶融處理領(lǐng)域。所謂溶融處理領(lǐng)域，是一旦溶融后再固化的領(lǐng)域，或處于溶融狀態(tài)的領(lǐng)域，或從溶融狀態(tài)再固化的狀態(tài)的領(lǐng)域，也可以說(shuō)是相變化的領(lǐng)域和結(jié)晶構(gòu)造變化的領(lǐng)域。此外，溶融處理領(lǐng)域，也可以說(shuō)是單結(jié)晶構(gòu)造、非結(jié)晶構(gòu)造、多結(jié)晶構(gòu)造中、某種構(gòu)造變化為其它構(gòu)造的領(lǐng)域。即，例如、是指從單結(jié)晶構(gòu)造變化為非結(jié)晶構(gòu)造的領(lǐng)域、從單結(jié)晶構(gòu)造變化為多結(jié)晶構(gòu)造的領(lǐng)域、從單結(jié)晶構(gòu)造變化為包含非結(jié)晶構(gòu)造和多結(jié)晶構(gòu)造的領(lǐng)域?；鍨楣鑶谓Y(jié)晶構(gòu)造時(shí)，溶融處理領(lǐng)域?yàn)槔绶蔷з|(zhì)硅構(gòu)造。作為電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值，例如為1×1012(W/cm2)。脈沖寬度優(yōu)選例如為1ns～200ns。
本案發(fā)明者，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)在硅基板的內(nèi)部，溶融處理領(lǐng)域形成。實(shí)驗(yàn)條件如下。
(A)基板硅基板(厚度350μm，外徑4英寸)(B)激光器光源半導(dǎo)體激光器激勵(lì)Nd:YAG激光器波長(zhǎng)1064nm激光點(diǎn)斷面積3.14×10-8cm2振蕩形態(tài)Q開(kāi)關(guān)脈沖重復(fù)頻率100kHz脈沖寬度30ns輸出20μJ/脈沖激光品質(zhì)TEM00偏光特性直線(xiàn)偏光(C)聚光用透鏡倍率50倍N.A.0.55對(duì)激光波長(zhǎng)的透過(guò)率60％(D)載置基板的載置臺(tái)的移動(dòng)速度100mm/秒圖12表示以上述條件進(jìn)行的激光加工切割的硅基板的一部分中的斷面照片。在硅基板11的內(nèi)部形成溶融處理領(lǐng)域13。此外，按照上述條件形成的溶融處理領(lǐng)域13，在厚度方向上的大小為100μm左右。
對(duì)通過(guò)多光子吸收形成溶融處理領(lǐng)域13進(jìn)行說(shuō)明。圖13表示激光的波長(zhǎng)與硅基板內(nèi)部的透過(guò)率的關(guān)系。其中，表示了分別除去硅基板的表面?zhèn)扰c背面?zhèn)鹊姆瓷涑煞郑瑑H為內(nèi)部的透過(guò)率。示出硅基板的厚度t分別為50μm、100μm、200μm、500μm、1000μm時(shí)的上述關(guān)系。
可知，例如，Nd:YAG激光器波長(zhǎng)為1064nm、硅基板的厚度為500μm以下時(shí)，在硅基板的內(nèi)部，激光透過(guò)80％以上。由于圖12中的硅基板11的厚度為350μm，使多光子吸收生成的溶融處理領(lǐng)域13形成于硅基板的中心附近，即，距表面175μm的部分。此時(shí)的透過(guò)率，以厚度為200μm的硅基板作參考時(shí)為90％以上，所以、激光僅少量在硅基板11的內(nèi)部被吸收，幾乎都透過(guò)。這意味著，并不是在硅基板11的內(nèi)部吸收激光、在硅基板11的內(nèi)部形成溶融處理領(lǐng)域13(即，通過(guò)用激光進(jìn)行的通常的加熱形成溶融處理領(lǐng)域)，而是溶融處理領(lǐng)域13是通過(guò)多光子吸收形成的。通過(guò)多光子吸收形成溶融處理領(lǐng)域，可見(jiàn)于諸如熔接學(xué)會(huì)全國(guó)大會(huì)演講概要第66集(2000年4月)的第72頁(yè)～第73頁(yè)的“用微微秒脈沖激光進(jìn)行的硅的加工特性的評(píng)價(jià)”。
此外，以溶融處理領(lǐng)域形成的切割起點(diǎn)領(lǐng)域作為起點(diǎn)、使裂口向著斷面方向發(fā)生，由于其裂口到達(dá)硅基板的表面及背面，最終使硅基板被切割。有時(shí)，到達(dá)硅基板的表面及背面的該裂口自然成長(zhǎng)，有時(shí)則通過(guò)在硅基板上施加力成長(zhǎng)。此外，裂口從切割起點(diǎn)領(lǐng)域開(kāi)始，在硅基板的表面及背面自然成長(zhǎng)的情況，無(wú)外乎是形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的溶融處理領(lǐng)域從溶融狀態(tài)使裂口成長(zhǎng)的情況，或是形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的溶融處理領(lǐng)域從溶融狀態(tài)再固化時(shí)使裂口成長(zhǎng)的情況。其中，無(wú)論哪一種情況，溶融處理領(lǐng)域都只在硅基板的內(nèi)部形成，在切割后的切割面上，如圖12所示，只在內(nèi)部形成溶融處理領(lǐng)域。在基板的內(nèi)部，在溶融處理領(lǐng)域形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域時(shí)，由于難以在切割時(shí)，在切割起點(diǎn)領(lǐng)域線(xiàn)外發(fā)生不必要的破裂，因此使切割控制變得容易。
(3)調(diào)質(zhì)領(lǐng)域?yàn)檎凵渎首兓I(lǐng)域的情況在基板(例如玻璃)的內(nèi)部，使聚光點(diǎn)聚合，在聚光點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為1×108(W/cm2)以上，且脈沖寬度為1μs以下的條件下，照射激光。當(dāng)脈沖寬度極短，在基板的內(nèi)部發(fā)生多光子吸收時(shí)，多光子吸收產(chǎn)生的能不轉(zhuǎn)化為熱能、在基板的內(nèi)部引起離子價(jià)數(shù)變化、結(jié)晶化或分極配向等恒久的構(gòu)造變化，形成折射率變化領(lǐng)域。作為電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值，例如為1×1012(W/cm2)。脈沖寬度優(yōu)選例如為1ns以下，1ps以下則更好。由多光子吸收使折射率變化領(lǐng)域形成，例如，記載于第42次激光熱加工研究會(huì)論文集(1997年.11月)第105頁(yè)～第111頁(yè)的“利用飛秒激光使玻璃內(nèi)部形成光感應(yīng)構(gòu)造”。
以上，對(duì)作為利用多光子吸收形成的調(diào)質(zhì)領(lǐng)域(1)～(3)的情況作了說(shuō)明。但是，如考慮基板的結(jié)晶構(gòu)造及其分裂性等，象下面那樣形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域，則能以其切割起點(diǎn)領(lǐng)域作為起點(diǎn)、用更小的力，高精度地切割基板。
即，對(duì)于由硅等的金剛石構(gòu)造的單結(jié)晶半導(dǎo)體構(gòu)成的基板，優(yōu)選在沿(111)面(第1劈開(kāi)面)及(110)面(第2劈開(kāi)面)的方向形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域。此外，對(duì)于由GaAs等的閃鋅礦型構(gòu)造的III-V族化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的基板，優(yōu)選在沿(110)面的方向形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域。另外，對(duì)于具有藍(lán)寶石(Al2O3)等的六方晶系的結(jié)晶構(gòu)造的基板，優(yōu)選以(0001)面(C面)為主面、在沿(1120)面(A面)或(1100)面(M面)的方向形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域。
另外，如沿著應(yīng)形成上述的切割起點(diǎn)領(lǐng)域的方向(例如、沿單結(jié)晶硅基板中的(111)面的方向)，或與應(yīng)形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的方向垂直的方向，在基板上形成取向平面，可將該取向平面作為基準(zhǔn)，在基板上容易且正確地形成沿著應(yīng)形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的方向的切割起點(diǎn)領(lǐng)域。
以下，通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作更具體的說(shuō)明。
對(duì)與本發(fā)明相關(guān)的基板的分割方法的實(shí)施例1進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例1中，基板1取硅基板(厚度350μm，外徑4英寸)(以下，在實(shí)施例中，將基板1稱(chēng)為半導(dǎo)體基板1)，在設(shè)備制作過(guò)程中，在半導(dǎo)體基板1的表面3，以矩陣狀形成多個(gè)功能元件的基板作為對(duì)象。
首先，對(duì)半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序進(jìn)行說(shuō)明。在說(shuō)明之前先參照?qǐng)D14，對(duì)形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序中使用的激光加工裝置，進(jìn)行說(shuō)明。圖14是激光加工裝置100的概略構(gòu)成圖。
激光加工裝置100，具有發(fā)生激光L的激光源101；為了調(diào)節(jié)激光L的輸出及脈沖寬度等，對(duì)激光源101進(jìn)行控制的激光源控制部102；具有激光L的反射功能并配置得能使激光L的光軸方向改變90°的二向色反射鏡103；對(duì)二向色反射鏡103反射的激光L進(jìn)行聚光的聚光用透鏡105；載置用聚光用透鏡105聚光的、激光L照射的半導(dǎo)體基板1的載置臺(tái)107；使載置臺(tái)107在X軸方向上移動(dòng)用的X軸階臺(tái)109；使載置臺(tái)107在垂直于X軸方向的Y軸方向上移動(dòng)用的Y軸階臺(tái)111；使載置臺(tái)107在垂直于X軸及Y軸方向的Z軸方向上移動(dòng)用的Z軸階臺(tái)113；以及控制這3個(gè)階臺(tái)109、111、113的移動(dòng)的階臺(tái)控制部115。
Z軸方向是與半導(dǎo)體基板1的表面3垂直的方向，所以，成為入射到半導(dǎo)體基板1的激光L的焦點(diǎn)深度的方向。這樣，通過(guò)使Z軸階臺(tái)113在Z軸方向移動(dòng)，可使激光L的聚光點(diǎn)P在半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部聚合。此外，該聚光點(diǎn)P在X(Y)軸方向的移動(dòng)，是通過(guò)利用X(Y)軸階臺(tái)109(111)使半導(dǎo)體基板1在X(Y)軸方向移動(dòng)來(lái)進(jìn)行的。
激光源101是發(fā)生脈沖激光的Nd:YAG激光器。作為可用作激光源101的激光器，另外還有Nd:YVO4激光器、Nd:YLF激光器及鈦藍(lán)寶石激光器。在形成溶融處理領(lǐng)域的場(chǎng)合，宜采用Nd:YAG激光器、Nd:YVO4激光器、Nd:YLF激光器。實(shí)施例1中，使用脈沖激光進(jìn)行半導(dǎo)體基板1的加工，但如果能使多光子吸收發(fā)生，用連續(xù)波激光也行。
激光加工裝置100，還具有發(fā)生的可見(jiàn)光線(xiàn)用于對(duì)載置在載置臺(tái)107的半導(dǎo)體基板1進(jìn)行照明的觀(guān)察用光源117；配置在與二向色反射鏡103和聚光用透鏡105同一光軸上的可見(jiàn)光用的光束分離器119。在光束分離器119與聚光用透鏡105間配置有二向色反射鏡103。光束分離器119，具有使可見(jiàn)光線(xiàn)的約一半反射、另一半透過(guò)的功能，而且配置得能使可見(jiàn)光線(xiàn)的光軸的方向改變90°。觀(guān)察用光源117發(fā)生的可見(jiàn)光線(xiàn)，被光束分離器119反射約一半，這被反射的可見(jiàn)光線(xiàn)透過(guò)二向色反射鏡103及聚光用透鏡105，對(duì)包含半導(dǎo)體基板1的切割預(yù)定線(xiàn)5等的表面3實(shí)施照明。
激光加工裝置100還具有光束分離器119、配置在與二向色反射鏡103和聚光用透鏡105同一光軸上的攝像元件121及結(jié)像透鏡123。作為攝像元件121，例如有CCD照相機(jī)。對(duì)包含切割預(yù)定線(xiàn)5等的表面3進(jìn)行照明的可見(jiàn)光線(xiàn)的反射光，透過(guò)聚光用透鏡105、二向色反射鏡103、及光束分離器119，經(jīng)結(jié)像透鏡123結(jié)像，被攝像元件121攝像，形成攝像數(shù)據(jù)。
激光加工裝置100還具有輸入從攝像元件121輸出的攝像數(shù)據(jù)的攝像數(shù)據(jù)處理部125、控制激光加工裝置100整體的整體控制部127、以及監(jiān)視器129。攝像數(shù)據(jù)處理部125，根據(jù)攝像數(shù)據(jù)、演算使觀(guān)察用光源117發(fā)生的可見(jiàn)光的焦點(diǎn)聚合在表面3上用的焦點(diǎn)數(shù)據(jù)。根據(jù)該焦點(diǎn)數(shù)據(jù)，階臺(tái)控制部115通過(guò)對(duì)Z軸階臺(tái)113進(jìn)行移動(dòng)控制，使可見(jiàn)光的焦點(diǎn)聚合于表面3。這樣，攝像數(shù)據(jù)處理部125起自動(dòng)聚焦單元的作用。此外，攝像數(shù)據(jù)處理部125，根據(jù)攝像數(shù)據(jù)演算表面3的擴(kuò)大圖像等的圖像數(shù)據(jù)。該圖像數(shù)據(jù)被送往整體控制部127，由整體控制部進(jìn)行各種處理，送往監(jiān)視器129。這樣，使擴(kuò)大圖像等在監(jiān)視器129上顯示。
整體控制部127，將來(lái)自階臺(tái)控制部115的數(shù)據(jù)、來(lái)自攝像數(shù)據(jù)處理部125的圖像數(shù)據(jù)等進(jìn)行輸入，再根據(jù)這些數(shù)據(jù)控制激光源控制部102、觀(guān)察用光源117及階臺(tái)控制部115，以控制激光加工裝置100整體。這樣，整體控制部127起計(jì)算機(jī)單元的作用。
下面，參照?qǐng)D14及圖15、對(duì)形成使用上述激光加工裝置100時(shí)的切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序進(jìn)行說(shuō)明。圖15，是說(shuō)明形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序用的流程圖。
利用未圖示的分光光度計(jì)等測(cè)量半導(dǎo)體基板1的光吸收特性。根據(jù)該測(cè)量結(jié)果、選定發(fā)生對(duì)半導(dǎo)體基板1透明的波長(zhǎng)或吸收少的波長(zhǎng)的激光L的激光源101(S101)。接著，測(cè)量半導(dǎo)體基板1的厚度。根據(jù)厚度的測(cè)量結(jié)果和半導(dǎo)體基板1的折射率，確定半導(dǎo)體基板1在Z軸方向的移動(dòng)量(S103)。這是為使激光L的聚光點(diǎn)P處于半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部，以位于半導(dǎo)體基板1的表面3的激光L的聚光點(diǎn)P作為基準(zhǔn)的半導(dǎo)體基板1在Z軸方向的移動(dòng)量。該移動(dòng)量被輸入到整體控制部127。
將半導(dǎo)體基板1載置于激光加工裝置100的載置臺(tái)107上。而且，從觀(guān)察用光源117發(fā)生可見(jiàn)光，對(duì)半導(dǎo)體基板1進(jìn)行照明(S105)。利用攝像元件121對(duì)包含被照明的切割預(yù)定線(xiàn)5的半導(dǎo)體基板1的表面3進(jìn)行攝像。切割預(yù)定線(xiàn)5，是應(yīng)切割半導(dǎo)體基板1的期望的假設(shè)線(xiàn)。這里，針對(duì)形成于半導(dǎo)體基板1的表面3上的各功能元件，分割半導(dǎo)體基板1，獲得半導(dǎo)體芯片，所以，切割預(yù)定線(xiàn)5，被設(shè)定成能在相鄰的功能元件間通行的格子狀。由攝像元件121攝取的攝像數(shù)據(jù)被送往攝像數(shù)據(jù)處理部125。攝像數(shù)據(jù)處理部125，根據(jù)該攝像數(shù)據(jù)、對(duì)觀(guān)察用光源117的可見(jiàn)光的焦點(diǎn)位于表面3那樣的焦點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行演算(S107)。
該焦點(diǎn)數(shù)據(jù)被傳輸?shù)诫A臺(tái)控制部115。階臺(tái)控制部115，根據(jù)該焦點(diǎn)數(shù)據(jù)，使Z軸階臺(tái)113在Z軸方向移動(dòng)(S109)。這樣，觀(guān)察用光源117的可見(jiàn)光的焦點(diǎn)位于半導(dǎo)體基板1的表面3。此外，攝像數(shù)據(jù)處理部125，根據(jù)攝像數(shù)據(jù)，對(duì)包含切割預(yù)定線(xiàn)5的半導(dǎo)體基板1的表面3的擴(kuò)大圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行演算。該擴(kuò)大圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)整體控制部127被傳輸?shù)奖O(jiān)視器129，以此在監(jiān)視器129上顯示切割預(yù)定線(xiàn)5附近的擴(kuò)大圖像。
預(yù)先在步驟S103確定的移動(dòng)量數(shù)據(jù)被輸入到整體控制部127，該移動(dòng)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫A臺(tái)控制部115。階臺(tái)控制部115，根據(jù)該移動(dòng)量數(shù)據(jù)，在激光L的聚光點(diǎn)P位于半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部，利用Z軸階臺(tái)113使半導(dǎo)體基板1在Z軸方向上移動(dòng)(S111)。
接著，通過(guò)激光源101使激光L發(fā)生，使激光L照射到半導(dǎo)體基板1的表面3的切割預(yù)定線(xiàn)5上。由于激光L的聚光點(diǎn)P位于半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部，使溶融處理領(lǐng)域僅在半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部形成。而且，使X軸階臺(tái)109和Y軸階臺(tái)111能沿著切割預(yù)定線(xiàn)5移動(dòng)，利用沿切割預(yù)定線(xiàn)5形成的溶融處理領(lǐng)域，在半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部形成沿切割預(yù)定線(xiàn)5的切割起點(diǎn)領(lǐng)域(S113)。
通過(guò)以上工序，使形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的過(guò)程終了，在半導(dǎo)體基板1內(nèi)部形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域。在半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域時(shí)，就能用自然或較小的力，以切割起點(diǎn)領(lǐng)域?yàn)槠瘘c(diǎn)，在半導(dǎo)體基板1的厚度方向發(fā)生裂口。
按照實(shí)施例1，形成上述切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序中，在靠近半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部的表面3側(cè)的位置形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域，以該切割起點(diǎn)領(lǐng)域?yàn)槠瘘c(diǎn)，在半導(dǎo)體基板1的厚度方向發(fā)生裂口。圖16是展示形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域后的半導(dǎo)體基板1的圖。如圖16所示，在半導(dǎo)體基板1以切割起點(diǎn)領(lǐng)域?yàn)槠瘘c(diǎn)發(fā)生的裂口15，能沿切割預(yù)定線(xiàn)形成為格子狀，僅到達(dá)半導(dǎo)體基板1的表面3，不到達(dá)背面21。即，在半導(dǎo)體基板1發(fā)生的裂口15，將以矩陣狀形成于半導(dǎo)體基板1表面的多個(gè)功能元件19各自分割。此外，利用該裂口15切割的半導(dǎo)體基板1的切斷面相互緊靠。
此外，所謂“在靠近半導(dǎo)體基板1內(nèi)部的表面3側(cè)的位置形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域”，指的是，構(gòu)成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的溶融處理領(lǐng)域等的調(diào)質(zhì)領(lǐng)域，在離半導(dǎo)體基板1的厚度方向的中心位置(厚度的一半的位置)靠近表面3的一側(cè)形成。即，指的是，半導(dǎo)體基板1的厚度方向的調(diào)質(zhì)領(lǐng)域的寬度的中心位置，位于離半導(dǎo)體基板1的厚度方向的中心位置靠近表面3側(cè)，而不是僅指調(diào)質(zhì)領(lǐng)域的整個(gè)部分相對(duì)于半導(dǎo)體基板1的厚度方向的中心位置位于表面3側(cè)的情況。
下面，參照?qǐng)D17～圖21，對(duì)研磨半導(dǎo)體基板1的工序進(jìn)行說(shuō)明。圖17～圖21，是說(shuō)明含研磨半導(dǎo)體基板的工序的各工序用的圖。此外，實(shí)施例1中，半導(dǎo)體基板的厚度可從350μm薄型化至50μm。
如圖17所示，在上述切割起點(diǎn)領(lǐng)域形成后的半導(dǎo)體基板1的表面3上粘貼保護(hù)膜20。保持膜20，在保護(hù)形成于半導(dǎo)體基板1的表面3上的功能元件19的同時(shí)，還用于保持半導(dǎo)體基板1。之后，如圖18所示，平面研削半導(dǎo)體基板1的背面21，在該平面研削后，對(duì)背面21實(shí)施化學(xué)蝕刻，將半導(dǎo)體基板1薄型化為50μm。由此，即，通過(guò)研磨半導(dǎo)體基板1的背面21，背面21達(dá)到以切割起點(diǎn)領(lǐng)域?yàn)槠瘘c(diǎn)產(chǎn)生的裂口15，將半導(dǎo)體基板1分割成各具有功能元件19的半導(dǎo)體芯片25。另外，作為上述化學(xué)蝕刻，例如有濕蝕刻(HF·HNO3)或等離子體蝕刻(HBr·Cl2)等。
另外，如圖19所示，粘貼擴(kuò)張膜23，以覆蓋全部半導(dǎo)體芯片25的背面，之后，如圖20所示，剝離粘貼成覆蓋全部半導(dǎo)體芯片25的功能元件19的保護(hù)膜20。接著，如圖21所示，擴(kuò)張擴(kuò)張膜23，使半導(dǎo)體芯片25相互分離，通過(guò)吸附彈簧筒夾(collet)27分揀半導(dǎo)體芯片25。
如上所述，根據(jù)實(shí)施例1的基板的分割方法，在器件制作工序中，當(dāng)在半導(dǎo)體基板1的表面3中形成功能元件19后，可研磨半導(dǎo)體基板1的背面21。另外，通過(guò)形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序以及研磨半導(dǎo)體基板的工序分別實(shí)現(xiàn)的以下效果，可高合格率地得到薄型化以與半導(dǎo)體器件的小型化對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體芯片25。
即，根據(jù)形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序，可防止在半導(dǎo)體基板1的表面3上，產(chǎn)生偏離應(yīng)切斷半導(dǎo)體基板1的期望的切割預(yù)定線(xiàn)的、不必要的裂口或溶融，可防止在分離半導(dǎo)體基板1得到的半導(dǎo)體芯片25中產(chǎn)生不必要的裂口或溶融。
另外，根據(jù)形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序，由于沿切割預(yù)定線(xiàn)的半導(dǎo)體基板1的表面3不溶融，所以可使相鄰功能元件19的間隔變窄，可增加從1個(gè)半導(dǎo)體基板1分離的半導(dǎo)體芯片25的數(shù)量。
另一方面，在研磨半導(dǎo)體基板的工序中，當(dāng)在半導(dǎo)體基板1的內(nèi)部形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域后，平面研削半導(dǎo)體基板1的背面21，以使半導(dǎo)體基板1變?yōu)橐?guī)定厚度，但此時(shí)，即便背面21達(dá)到以切割起點(diǎn)領(lǐng)域?yàn)槠瘘c(diǎn)產(chǎn)生的裂口15，也因?yàn)橛稍摿芽?5切斷的半導(dǎo)體基板1的切斷面彼此緊貼，所以可防止平面研削引起的半導(dǎo)體基板1的碎屑或破裂。因此，可防止產(chǎn)生碎屑或破裂，可薄型化半導(dǎo)體基板1并且分割半導(dǎo)體基板1。
上述半導(dǎo)體基板1中的切斷面的緊貼還可實(shí)現(xiàn)如下效果，即，防止通過(guò)平面研削產(chǎn)生的研削屑進(jìn)入裂口15內(nèi)，并防止通過(guò)分割半導(dǎo)體基板1得到的半導(dǎo)體芯片25的研削屑污染。同樣，半導(dǎo)體基板1中的切斷面的緊貼，還可實(shí)現(xiàn)與各半導(dǎo)體芯片25彼此間隔的情況相比、使平面研削引起的半導(dǎo)體芯片25的芯片飛濺減少的效果。即，可使用抑制保持力的膜作為保護(hù)膜20。
另外，在研磨半導(dǎo)體基板的工序中，因?yàn)閷?duì)半導(dǎo)體基板1的背面21實(shí)施化學(xué)蝕刻，所以可進(jìn)一步平滑化通過(guò)分割半導(dǎo)體基板1得到的半導(dǎo)體芯片25的背面。并且，因?yàn)榛谝郧懈钇瘘c(diǎn)領(lǐng)域?yàn)槠瘘c(diǎn)產(chǎn)生的裂口15的半導(dǎo)體基板1的切斷面彼此緊貼，所以如圖22所示，通過(guò)僅選擇地蝕刻該切斷面的背面?zhèn)鹊倪吘壊?，而形成倒?9。因此，在可使通過(guò)分割半導(dǎo)體基板1得到的半導(dǎo)體芯片25的抗折強(qiáng)度提高的同時(shí)，可防止半導(dǎo)體芯片25中產(chǎn)生碎屑或破裂。
另外，圖23A～圖25B示出研磨半導(dǎo)體基板的工序后的半導(dǎo)體芯片25與溶融處理領(lǐng)域13的關(guān)系。各圖中所示的半導(dǎo)體芯片25中，由于存在后述的各個(gè)效果，所以可對(duì)應(yīng)于各種目的來(lái)分別使用。這里，圖23A、圖24A和圖25A是在研磨半導(dǎo)體基板的工序之前、裂口15到達(dá)半導(dǎo)體基板1的背面3的情況，圖23B、圖24B和圖25B是在研磨半導(dǎo)體基板的工序之前、裂口15未到達(dá)半導(dǎo)體基板1的背面3的情況。在圖23B、圖24B和圖25B的情況下，在研磨半導(dǎo)體基板的工序之后，裂口15也到達(dá)半導(dǎo)體基板15的背面3。
如圖23A和圖23B所示，在切斷面內(nèi)殘留溶融處理領(lǐng)域13的半導(dǎo)體芯片25，其切斷面被溶融處理領(lǐng)域13所保護(hù)，半導(dǎo)體芯片25的抗折強(qiáng)度提高。
如圖24A和圖24B所示，在切斷面內(nèi)未殘留溶融處理領(lǐng)域13的半導(dǎo)體芯片25，在溶融處理領(lǐng)域13對(duì)半導(dǎo)體器件不造成好影響的情況下有效。
如圖25A和圖25B所示，在切斷面背面?zhèn)鹊倪吘壊恐袣埩羧苋谔幚眍I(lǐng)域13的半導(dǎo)體芯片25中，該邊緣部被溶融處理領(lǐng)域13所保護(hù)，與倒角半導(dǎo)體芯片25的邊緣部的情況一樣，可防止邊緣部中產(chǎn)生碎屑或破裂。
另外，如圖23A、圖24A和圖25A，與在研磨半導(dǎo)體基板的工序之前、裂口15到達(dá)半導(dǎo)體基板1的背面3的情況相比，如圖23B、圖24B和圖25B所示，在研磨半導(dǎo)體基板的工序之前、裂口15未到達(dá)半導(dǎo)體基板1的背面3的情況下，研磨半導(dǎo)體基板的工序之后得到的半導(dǎo)體芯片25的切斷面的直行性進(jìn)一步提高。
因此，不用說(shuō)，在研磨半導(dǎo)體基板的工序之前、裂口15是否到達(dá)半導(dǎo)體基板1的表面3與溶融處理領(lǐng)域13至表面3的深度有關(guān)，但還與溶融處理領(lǐng)域13的大小有關(guān)。即，若減小溶融處理領(lǐng)域13的大小，則即便在溶融處理領(lǐng)域13至表面3的深度淺的情況下，裂口15也不到達(dá)半導(dǎo)體基板1的表面3。溶融處理領(lǐng)域13的大小例如可由形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序中的脈沖激光的輸出來(lái)控制，若提高脈沖激光的輸出，則變大，若降低脈沖激光的輸出，則變小。
另外，考慮研磨半導(dǎo)體基板的工序中薄型化的半導(dǎo)體基板1的規(guī)定厚度，優(yōu)選事先(例如在形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序之前)在至少該規(guī)定厚度的半導(dǎo)體基板1的周緣部(外周部)，通過(guò)倒角加工形成圓。圖26A和圖26B是實(shí)施例1的研磨半導(dǎo)體基板工序前后的半導(dǎo)體基板1的周緣部的截面圖。研磨半導(dǎo)體基板工序之前的圖26A所示的半導(dǎo)體基板1的厚度為350μm，研磨半導(dǎo)體基板工序之后的圖26B所示的半導(dǎo)體基板1的厚度為50μm。如圖26A所示，在半導(dǎo)體基板1的周緣部，事先通過(guò)倒角來(lái)形成多個(gè)(這里為7個(gè))每個(gè)厚度為50μm的圓，即，將半導(dǎo)體基板1的周緣部的截面形狀形成波形。由此，如圖26B所示，研磨半導(dǎo)體基板1的工序后的半導(dǎo)體基板1的周緣部，由于通過(guò)倒角而變?yōu)樾纬蓤A的狀態(tài)，所以可防止該周緣部產(chǎn)生碎屑或破裂，進(jìn)而通過(guò)提高機(jī)械強(qiáng)度，可使處理變?nèi)菀住?br> 參照?qǐng)D27～圖35來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的基板分割方法的實(shí)施例2。實(shí)施例2是設(shè)基板1為作為絕緣基板的藍(lán)寶石基板(厚度為450μm，外徑為2英寸)(下面，在實(shí)施例2中將“基板1”稱(chēng)為“藍(lán)寶石基板1”)，得到構(gòu)成發(fā)光二極管的半導(dǎo)體芯片的情況。另外，圖28～圖35是沿圖27所示的藍(lán)寶石基板1的XX-XX的截面圖。
首先，如圖28所示，使聚光點(diǎn)P聚光在藍(lán)寶石基板1的內(nèi)部，照射激光L，在藍(lán)寶石基板1的內(nèi)部形成調(diào)質(zhì)領(lǐng)域7。在該藍(lán)寶石基板1的表面3上，在以后的工序中將多個(gè)功能元件19形成矩陣狀，對(duì)每個(gè)功能元件19進(jìn)行藍(lán)寶石基板1的分割。因此，與各功能元件19的尺寸相一致，從表面3側(cè)看，呈格子狀地設(shè)定切割預(yù)定線(xiàn)，沿該切割預(yù)定線(xiàn)形成調(diào)質(zhì)領(lǐng)域7，設(shè)該調(diào)質(zhì)領(lǐng)域7為切割起點(diǎn)領(lǐng)域。
另外，若在聚光點(diǎn)P的最大功率密度為1×108(W/cm2)以上、脈沖寬度為1μs以下的條件下，向藍(lán)寶石基板1照射激光，則形成裂口領(lǐng)域作為調(diào)質(zhì)領(lǐng)域7(有時(shí)也形成溶融處理領(lǐng)域)。另外，若將藍(lán)寶石基板1的(0001)面設(shè)為表面3，在沿(1120)面的方向和與該方向正交的方向上形成調(diào)質(zhì)領(lǐng)域7，則在后面的工序中，可以將該調(diào)質(zhì)領(lǐng)域7的切割起點(diǎn)領(lǐng)域?yàn)槠瘘c(diǎn)，通過(guò)更小的力，以高精度來(lái)切割基板。這與在沿(1100)面的方向和與該方向正交的方向上形成調(diào)質(zhì)領(lǐng)域7一樣。
在基于調(diào)質(zhì)領(lǐng)域7的切割起點(diǎn)領(lǐng)域形成后，如圖29所示，在藍(lán)寶石基板1的表面3上，使n型氮化鎵類(lèi)化合物半導(dǎo)體層(下面稱(chēng)為“n型層”)31結(jié)晶生長(zhǎng)至厚度為6μm，并且，在n型層31上，使p型氮化鎵類(lèi)化合物半導(dǎo)體層(下面稱(chēng)為“p型層”)32結(jié)晶生長(zhǎng)至厚度為1μm。而且，通過(guò)沿形成為格子狀的調(diào)質(zhì)領(lǐng)域7將n型層31和p型層32蝕刻到n型層31的中途，將由n型層31和p型層32構(gòu)成的多個(gè)功能元件19形成矩陣狀。
另外，也可在藍(lán)寶石基板1的表面3上形成n型層31和p型層32之后，將聚光點(diǎn)P聚光在藍(lán)寶石基板1的內(nèi)部，照射激光L，并在藍(lán)寶石基板1的內(nèi)部形成調(diào)質(zhì)領(lǐng)域7。另外，照射激光L可從藍(lán)寶石基板1的表面3側(cè)進(jìn)行，也可從背面21側(cè)進(jìn)行。因?yàn)樵谛纬蒼型層31和p型層32之后從表面3側(cè)照射激光L的情況下，激光L也對(duì)藍(lán)寶石基板1、n型層31和p型層32具有透光性，所以可防止n型層31和p型層32溶融。
在形成由n型層31和p型層32構(gòu)成的功能元件19后，如圖30所示，在藍(lán)寶石基板1的表面3側(cè)粘貼保護(hù)膜20。保護(hù)膜20在保護(hù)形成于藍(lán)寶石基板1的表面3上的功能元件19的同時(shí)，還保持藍(lán)寶石基板1。接著，如圖31所示，平面研削藍(lán)寶石基板1的背面21，將藍(lán)寶石基板1薄型化為厚度為150μm。通過(guò)研磨藍(lán)寶石基板1的背面21，以調(diào)質(zhì)領(lǐng)域7的切割起點(diǎn)領(lǐng)域?yàn)槠瘘c(diǎn)，產(chǎn)生裂口15，該裂口15到達(dá)藍(lán)寶石基板1的表面3和背面21，將藍(lán)寶石基板1分割成各具有由n型層31和p型層32構(gòu)成的功能元件19的半導(dǎo)體芯片25。
另外，如圖32所示，粘貼可擴(kuò)展的擴(kuò)張膜23以覆蓋全部半導(dǎo)體芯片25的背面之后，如圖33所示，通過(guò)向保護(hù)膜20照射紫外線(xiàn)，使作為保護(hù)膜20的粘接層的UV固化樹(shù)脂固化，如圖34所示，剝離保護(hù)膜20。接著，如圖35所示，向外側(cè)擴(kuò)張擴(kuò)張膜23，相互分離各半導(dǎo)體芯片25，通過(guò)吸附彈簧筒夾等分揀半導(dǎo)體芯片25。之后，將電極裝配在半導(dǎo)體芯片25的n型層31和p型層32上，制作發(fā)光二極管。
如上所述，根據(jù)實(shí)施例2的基板的分割方法，在形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序中，因?yàn)槭咕酃恻c(diǎn)P聚光在藍(lán)寶石基板1的內(nèi)部，照射激光L，并使藍(lán)寶石基板1的內(nèi)部產(chǎn)生所謂多光子吸收的現(xiàn)象，形成調(diào)質(zhì)領(lǐng)域7，所以可通過(guò)該調(diào)質(zhì)領(lǐng)域7，沿應(yīng)切斷藍(lán)寶石基板1的期望的切割預(yù)定線(xiàn)，在藍(lán)寶石基板1的內(nèi)部形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域。若在藍(lán)寶石基板1的內(nèi)部形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域，則自然地或通過(guò)較小的力，以切割起點(diǎn)領(lǐng)域?yàn)槠瘘c(diǎn)，沿藍(lán)寶石基板1的厚度方向產(chǎn)生裂口15。
另外，在研磨藍(lán)寶石基板1的工序中，當(dāng)在藍(lán)寶石基板1的內(nèi)部形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域之后，研磨藍(lán)寶石基板1，使藍(lán)寶石基板1變?yōu)橐?guī)定厚度，但此時(shí)，即便研磨面到達(dá)以切割起點(diǎn)領(lǐng)域?yàn)槠瘘c(diǎn)產(chǎn)生的裂口15，也由于由該裂口15切斷的藍(lán)寶石基板1的切斷面為彼此緊貼的狀態(tài)，所以可防止研磨引起的藍(lán)寶石基板1的碎屑或破裂。
因此，可防止產(chǎn)生碎屑或破裂、薄型化藍(lán)寶石基板1且分割藍(lán)寶石基板1，可高合格率地得到薄型化藍(lán)寶石基板1的半導(dǎo)體芯片25。
另外，即便是用AlN基板或GaAs基板代替藍(lán)寶石基板1的情況下的基板分割，也可實(shí)現(xiàn)上述一樣的效果。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可防止產(chǎn)生碎屑或破裂，薄型化基板且分割基板。
權(quán)利要求
1.一種基板的分割方法，其特征在于，具有在基板內(nèi)部使聚光點(diǎn)聚合并照射激光，在所述基板內(nèi)部形成由多光子吸收生成的調(diào)質(zhì)領(lǐng)域，利用該調(diào)質(zhì)領(lǐng)域，在距所述基板的激光入射面規(guī)定距離內(nèi)側(cè)，沿所述基板的切割預(yù)定線(xiàn)，形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序；以及形成所述切割起點(diǎn)領(lǐng)域工序后，研磨所述基板至規(guī)定的厚度的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板的分割方法，其特征在于，所述基板是半導(dǎo)體基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基板的分割方法，其特征在于，所述調(diào)質(zhì)領(lǐng)域，是經(jīng)過(guò)溶融處理的領(lǐng)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板的分割方法，其特征在于，所述基板是絕緣基板。
5.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)～第4項(xiàng)中的任一項(xiàng)所述的基板的分割方法，其特征在于，在所述基板表面形成功能元件，在研磨所述基板的工序中，研磨所述基板背面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基板的分割方法，其特征在于，研磨所述基板的工序，包含對(duì)所述基板背面實(shí)施化學(xué)蝕刻的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能防止碎屑或破裂的發(fā)生、使基板薄型化并將基板分割的基板的分割方法。該基板的分割方法的特征在于，具有通過(guò)在表面(3)形成功能元件(19)的半導(dǎo)體基板(1)的內(nèi)部，使聚光點(diǎn)聚合并照射激光，在半導(dǎo)體基板(1)的內(nèi)部形成含由多光子吸收生成的溶融處理領(lǐng)域的調(diào)質(zhì)領(lǐng)域，通過(guò)含該溶融處理領(lǐng)域的調(diào)質(zhì)領(lǐng)域，形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域的工序；以及在形成切割起點(diǎn)領(lǐng)域后，研磨半導(dǎo)體基板(1)的背面(21)使半導(dǎo)體基板(1)成為規(guī)定的厚度的工序。
文檔編號(hào)B23K26/40GK1643656SQ0380586
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2003年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月12日
發(fā)明者藤井義磨郎, 福世文嗣, 福滿(mǎn)憲志, 內(nèi)山直己 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社