衬底激光切片方法技术

本发明专利技术涉及一种采用激光设备对衬底切片的方法，其包括的步骤有：从所述激光设备向所述衬底提供激光束（１５），从而将所述衬底（１）切片为至少两个管芯。在所述切片方法的第一阶段内向衬底提供第一辅助气体，在所述切片方法的第二后继阶段内向所述衬底提供第二辅助气体。所述方法能够在衬底的切片过程中形成降低的街区宽度，因而能够节约成本高昂的衬底面积。本发明专利技术还涉及一种激光切片系统、一种用于执行所述方法的计算机程序产品和一种可以通过所述方法得到的硅管芯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种采用激光设备对衬底切片的方法。本专利技术还涉及一种激光切片系统和一种包括激光切片策略代码部分的计算机程序产品。此外，本专利技术还涉及一种硅管芯(die)。
技术介绍
在半导体工业中，采用诸如硅管芯的管芯制造芯片。这些管芯通常是通过对由适当材料构成的衬底或晶片进行机械锯割而大量获取的。在对这些衬底进行切片的过程中，作为切片的结果，显然要损失一定面积的衬底。就晶片切片而言，已经形成了这样一种趋势，即采用向晶片发射激光束的激光设备替代机械锯割。这种切片方式的缺点在于，衬底切割边缘的质量倾向于相对较差。对于某些产品而言，作为不适于进行芯片制造的衬底的总的受影响区段的量度的街区宽度(street-width)为，例如，50微米。WO03/090258公开了一种用于对衬底进行切片的程序控制脉冲激光束设备的使用。在切片之前、之中或之后采用气体输送设备向衬底提供气体。在机械处理过程中，通过提供诸如氩气或氦气的不活泼惰性气体防止管芯壁氧化。或者，通过提供诸如含氯氟烃和卤烃的活泼气体降低管芯侧壁的表面粗糙度以及附着到所述侧壁上的碎屑量。通过这种方式提高了管芯的侧壁质量。现有技术当中向衬底提供不活泼的惰性气体的激光切片方法的缺点在于街区宽度相对较大。因而，有相当大的面积无法用于芯片生产，从而造成了成本的提高。此外，在衬底的激光分离过程中，活性气体是无效的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够降低街区宽度的和系统。这一目的是通过提供一种采用激光设备对衬底切片的方法实现的，其包括的步骤有从所述激光设备向所述衬底提供激光束，从而将所述衬底切片为至少两个管芯；在所述切片方法的第一阶段内为所述衬底提供第一辅助气体；以及在所述切片方法的第二后继阶段内为所述衬底提供第二辅助气体。这一目的还通过提供一种激光切片系统实现，其包括激光设备、用于第一辅助气体的第一容器、用于第二辅助气体的第二容器和控制器，其中，所述激光设备用于生成对所述衬底切片的激光束，所述控制器用于在第一切片阶段内提供所述第一辅助进气，以及在第二后继切片阶段内提供所述第二辅助气体。这一目的还通过提供一种计算机程序产品实现，所述计算机程序产品可以加载在具有激光设备的激光切片系统的控制器内，所述激光切片系统用于采用激光束对衬底切片，所述计算机程序产品包括实现下述步骤的激光切片策略代码部分从所述激光设备向所述衬底提供激光束，从而将所述衬底切片为至少两个管芯；在第一切片阶段内向所述衬底提供第一辅助气体，以及在第二后继切片阶段内向所述衬底提供第二辅助气体。第一辅助气体和第二辅助气体的顺次供应能够对切片过程进行调整，以满足切片过程中气氛条件的各种要求，从而获得高质量管芯壁，以及相应降低的街区宽度。因而，增大了可用的衬底面积，进而提高了衬底的管芯数量或每一管芯的尺寸。优选地，在提供第二辅助气体之前停止第一辅助气体的供应，从而使每一气体的效果得到最佳的发挥。由权利要求3和8界定的本专利技术的实施例提供了高质量管芯侧壁和降低的街区宽度的优点。通过提供(例如)稀有气体或氮气得到的非氧化气氛的效果在于保持切片迹线的侧壁的高反射性，以强化切片过程的第一阶段内的切片。接下来提供的氧化气氛的效果在于清除衬底材料的碎屑和飞沫，以防止此类碎屑和飞沫的形成。就硅衬底而言，我们发现与仅提供氮保护气氛的情况相反，此时没有硅沫，并且相应避免或至少减少了与这些硅沫的存在相关的裂缝的形成。由权利要求4界定的本专利技术的实施例提供的优点在于，氮气成本相对较低，并且通常可以在激光设备所在处获得，因为激光设备自身也采用该气体。由权利要求5和9界定的本专利技术的实施例所提供的优点在于，从所述第一辅助气体到所述第二辅助气体的切换时刻可以以简单参数为基础。半导体工业中的大多数衬底极为标准化，因而对于激光束的具体设置而言，在衬底上的每次扫描的切片效果是大家所熟知的。但是，应当认识到，可以以可选的或额外的方式提供传感器，以指示从第一辅助气体到第二辅助气体的切换时刻。应当认识到，可以将上述实施例或其诸方面结合起来。附图说明将参考附图对本专利技术做进一步的举例说明，其中，附图示意性地示出了根据本专利技术的优选实施例。应当理解，无论如何本专利技术都不限于所述具体优选实施例。在附图中图1示出了具有多个用于获得管芯的切片迹线(lane)的衬底；图2是根据本专利技术的实施例的激光切片系统的示意图；图3是图2所示的激光切片系统的激光头的示意图；图4示出了根据本专利技术的实施例的方法的时序图；以及图5A-5D以顶视图和截面图的形式示出了在氮气氛中进行的激光切片实验的结果以及首先在氮气氛中随后在氧化气氛中进行的激光切片实验的结果。具体实施例方式图1示出了优选为硅衬底的衬底1，通过激光切片由所述衬底获得大量管芯2。切片迹线3是由衬底之上的一条或多条激光束切片扫描(dicing runs)得到的。为方便起见，在切片过程中，将衬底1设置在胶粘带(未示出)上，从而在分割之后保持对所得部分或各个管芯2的控制。接下来，从所述带上收集管芯2，并将其用于芯片制造。图2示意性地示出了激光切片系统10，其包括激光设备11、用于第一辅助气体的第一容器12、用于第二辅助气体的第二容器13和控制器14。图3是图2所示的激光切片系统10的激光头的示意图。衬底1是215μm厚的硅晶片。但是，也可以采用具有不同厚度d的晶片，包括25μm或50μm厚的硅晶片。激光设备11从激光源16发射激光束15，并将其经由射束传输系统17传送至衬底1，以诱发切片迹线3。激光设备11优选为脉冲(Q开关)Nd:YAG激光器，其频率为1-50kHz，脉冲宽度处于50-500纳秒之间，峰强度处于0.5-2GW/cm2的范围内，焦点直径处于5-10μm的范围内，射束质量M2＜1.3。射束传输系统17包括多个本领域公知的组件，例如，反射镜、波片、射束扩展器和聚焦透镜L(参见图3)等。也可以采用其他激光设备，例如波长处于1064nm到355nm的范围内的Nd:YVO(钒酸盐)或Nd:YLF激光器。将衬底1设置在定位工作台18上，定位工作台18包括转动控制模块19、z轴控制模块20和x、y轴控制模块21。从而在通过移动衬底1在衬底上提供切片迹线3的过程中，采用定位工作台18的各定位模块19、20和21使激光设备11保持其位置。此外，激光切片系统10包括控制器14，例如具有存储器22、微处理器以及信号输入和信号输出的计算机装置，以控制激光切片系统10的各组件。例如，控制器14控制激光设备11的设置，例如脉冲宽度和峰强度等。此外，控制器14通过为定位工作台18的各定位模块19、20和21中的一个或多个提供适当的控制信号而控制衬底1的定位。根据本专利技术，激光切片系统10还包括开关或阀门23，其用于在切片过程的第一阶段从第一容器12提供第一辅助气体，以及在切片过程的第二阶段从第二容器13提供第二辅助气体，其中，第二阶段处于第一阶段之后。可以由控制器14控制阀门23。第一容器12的第一辅助气体是能够在激光切片过程的第一阶段为衬底1，更具体而言为切片迹线3提供非氧化气氛的气体。例如，可以通过提供足够量的诸如氩气或氦气的稀有气体或氮气获得所述非氧化气氛。优选采用氮气，因为通常还要在射束传输系统17内提供该气体，以冲刷各光学部件。用于冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用激光设备（１１）对衬底（１）切片的方法，其包括的步骤有：从所述激光设备向所述衬底提供激光束（１５），从而将所述衬底切片为至少两个管芯（２）；在所述切片方法的第一阶段（ｔ０－ｔ５）内，在所述衬底提供第一辅助气体；以及　 　在所述切片方法的第二后继阶段（ｔ５－ｔ７）内，在所述衬底提供第二辅助气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2004-10-5 04104866.11.一种采用激光设备(11)对衬底(1)切片的方法，其包括的步骤有从所述激光设备向所述衬底提供激光束(15)，从而将所述衬底切片为至少两个管芯(2)；在所述切片方法的第一阶段(t0-t5)内，在所述衬底提供第一辅助气体；以及在所述切片方法的第二后继阶段(t5-t7)内，在所述衬底提供第二辅助气体。2.根据权利要求1所述的方法，其中，基本在停止所述第一辅助气体的供应之后提供所述第二辅助气体。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一辅助气体为所述衬底提供非氧化气氛，所述第二气体为所述所述衬底提供氧化气氛。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一辅助气体包括氮气。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一阶段包括所述激光束(15)在所述衬底(1)之上的预定数量的切片扫描，在所述预定数量的切片扫描之后，提供所述第二辅助气体。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衬底(1)为硅晶片。7.一种激光切片系统(10)，包括激光设备(11)、用于第一辅助气体的第一容器(12)、用于第二辅助气体的第二容器(13)和控制器(14)，其中，所述激光设备用...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼厄斯J亨德里克斯，亨德里克J克特勒瑞，伊瓦尔J博依夫金，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]