一种半导体晶圆的切割工艺制造技术

本发明专利技术涉及半导体晶圆制造技术领域，具体公开了一种半导体晶圆的切割工艺，包括以下步骤：在半导体晶圆表面涂覆聚合物，使聚合物与晶圆表面紧密结合；使用激光器在晶圆表面照射激光光束，激光光束通过聚合物层的光吸收后，激光束的光功率被减弱，避免光束传导对晶圆产生的热点；本发明专利技术通过采用激光束切割方法，具有操作简便、切割精度高、过程稳定特点，以及制备半导体晶圆涂覆的聚合物溶液形成聚合物保护层，实现了激光束大功率被聚合物保护层吸收，以及半导体晶圆切割两侧填充聚合物溶液加速散热减少晶圆热点的功能，达到了减少切割过程中的成本和时间，以及提高半导体晶圆的利用率和保证产量质量的效果。率和保证产量质量的效果。率和保证产量质量的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体晶圆的切割工艺


[0001]本专利技术涉及半导体晶圆制造
，具体涉及一种半导体晶圆的切割工艺。

技术介绍

[0002]半导体晶圆切割工艺是将晶圆切割成芯片的过程，半导体晶圆在制造过程中需要切割成一定规格，以便进行后续加工，而切割后的晶圆是用来制备电子元器的芯片，其切割工艺的质量将直接影响到晶圆芯片的性能和可靠性，半导体晶圆的切割工艺是加工晶圆芯片，并集成电路促进市场经济发展，众所周知，集成电路作为电子工业的核心制造过程，要求制造过程中，各项工艺的精度和可靠性需要满足非常高的标准，特别是在半导体晶圆切割工艺方面，要求切割精度高、过程稳定、适用范围广泛的特点，因此其工艺的完善是至关重要。
[0003]现有的半导体晶圆工艺包括晶圆背面腐蚀、粘胶、定位、切割、退胶清洗、倒角、清洗和包装流程，其中，切割工艺大部分采用的是手动操作金刚石砂轮切割机器，对于精密芯片的切割过程容易出现崩边、崩角的机械切割损伤晶圆表面、切割偏差过大的现象，导致投入成本较高，损失率高及生产制备整体效率较低的缺陷；以及现有的部分采用激光切割和离子注入切割方式，集成激光技术、数控技术、精密机械技术于一体的自动设备，具有工作效率高、切割精确的特点，但是针对于其切割的无接触激光设备，存在大功率半导体激光器的输出功率高、发光面积小，其工作时产生的热量密度很高，增强了腔面非辐射复合，从而切割器腔面和半导体晶圆的光吸收导致光学灾变损伤问题，影响芯片质量。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种半导体晶圆的切割工艺，通过采用激光束切割方法，以及制备半导体晶圆涂覆的聚合物溶液形成聚合物保护层，解决了
技术介绍
中提出的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种半导体晶圆的切割工艺，包括以下步骤：
[0008]步骤S1、在半导体晶圆表面涂覆聚合物，使聚合物与晶圆表面紧密结合；
[0009]步骤S2、使用激光器在晶圆表面照射激光光束，激光光束通过聚合物层的光吸收后，激光束的光功率被减弱，避免光束传导对晶圆产生的热点；
[0010]步骤S3、利用光刻技术，将激光束的对准和定位在晶圆表面并刻画切割线，激光束在聚合物表面进行反射，避免对晶圆本身的影响并保持晶圆表面的光滑度；
[0011]步骤S4、在切割线的两侧填充聚合物溶液，使晶圆表面覆盖聚合物，减少切割线周围的热量扩散；
[0012]步骤S5、使用高能离子束轰击切割线，离子束能强烈影响聚合物，在聚合物中形成
热膨胀，对晶圆进行切割操作。
[0013]进一步地，所述聚合物是由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的化合物，包括聚甲基丙烯酸甲酯、乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、聚酯、聚酰亚胺中的任意一种或几种，具有良好的溶解性、附着性和耐高温性的特点，通过涂覆在晶圆表面，与晶圆表面紧密结合形成涂覆层，用于保护晶圆表面。
[0014]进一步地，所述聚合物的制备步骤如下：
[0015]步骤A1、准备原料:按照质量分数比例，取出甲基丙烯酸甲酯60％
‑
90％、甲基丙烯酸乙酯5％
‑
35％、甲基丙烯酸异丙酯0.5％
‑
5％、甲基己基丙烯酸酯0.5％
‑
2％，用烧杯盛放，并将原料均匀混合，形成聚合物涂料的前驱体；
[0016]步骤A2、制备溶液：选择溶剂5％
‑
30％，并将溶剂匀速添加到前驱体中，用搅拌棒不停的搅拌，制备浓度为10％
‑
30％的聚合物溶液，在此期间，加热烧杯温度在70℃
‑
80℃，搅拌时间为22h
‑
24h，直至前驱体材料完全溶解在溶剂中，形成混合物溶液；
[0017]步骤A3、催化聚合反应：在混合物溶液中添加质量分数为0.1％
‑
0.5％的过氧化苯甲酰催化剂，使其发生聚合反应，反应时间为4h
‑
6h，形成聚合物溶液；
[0018]步骤A4、静置过滤去杂：将聚合物溶液中静置3h
‑
5h后，使其固体颗粒沉淀到底部，采用滤网将聚合物溶液进行过滤，取上清液，去除溶液中的杂质和残留物，保证涂料的洁净度和稳定性，形成浓度为10％
‑
30％的聚合物涂覆料；
[0019]步骤A5、脱泡包装：对聚合物涂覆料利用抽负压真空脱泡处理，并将其盛装置在容器中，密封且标记，后续涂覆半导体晶圆使用。
[0020]进一步地，所述溶剂为甲苯、二甲苯、丙酮、乙酸乙酯、正丁醇、甲醇、乙醇、氯仿及氯甲烷中的任意一种或几种。
[0021]进一步地，所述过滤去杂是对甲基丙烯酸甲酯制备的聚合产物中的杂质和残留物进行去除，可采用静置分离法、离心分离法、萃取法及过滤法中任意一种或几种组合。
[0022]进一步地，所述聚合物溶液是与晶圆表面材料相似或在化学和物理性质上与晶圆表面材料相容的聚合物溶液，其填充材料为聚合物树脂，包括甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酰亚胺中的任意一种或几种。
[0023]进一步地，所述光功率是单位时间内激光辐射能量的大小，用单位瓦W表示，其与激光器输出的激光束直径、发散度以及波长因素相关，尤其在加工半导体晶圆过程中，激光加工、切割、焊接时需要较高光功率的操作，而激光标记、打标码时则需要较低光功率的激光束；其计算公式为P＝E/t，式中，P为激光束的光功率，单位为瓦W；E表示激光束辐射的能量，单位为焦耳J；t表示计算功率的时间，单位为秒s。
[0024]进一步地，所述反射是激光光束传导在半导体晶圆表面涂覆的聚合物层的反射光线，光线在聚合物表面反射时，其反射角度等于入射角度，且反射光线具有相同的光束尺寸和形状，用于控制和调节激光束的传输和聚焦效果，具体为反射光线能够被聚光镜光学元件捕捉和调整，以达到所需的聚焦效果和加工精度，其中，反射光线的强度和方向会受到激光束入射角度、表面形态、反射涂层的厚度及类型因素的影响。
[0025]进一步地，所述热点是半导体晶圆表面的局部区域产生的高温区，其温度明显高于其它区域，并且会导致晶圆上的器件性能发生变化，因此影响晶圆的性能，热点是在晶圆加工过程中受到各种操作参数、器件结构和电路设计因素影响而产生的，其高温区可能导
致器件的电子失衡、结构膨胀或热应力等问题，进而影响器件的性能和可靠性，避免热点则需要采取提高激光切割时晶圆表面的散热能力和半导体晶圆表面的保护措施。
[0026]进一步地，所述高能离子束是采用离子束切割技术，利用高能离子束轰击聚合物表面，在聚合物中形成高温区和压力波，聚合物表面会向外扩散，从而实现切割半导体晶圆，具有强穿透力和能量密度的特点，用于直接进入聚合物表面并在其中产生轰击效应。
[0027](三)有益效果
[0028]本专利技术提供了一种半导体晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体晶圆的切割工艺，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1、在半导体晶圆表面涂覆聚合物，使聚合物与晶圆表面紧密结合；步骤S2、使用激光器在晶圆表面照射激光光束，激光光束通过聚合物层的光吸收后，激光束的光功率被减弱，避免光束传导对晶圆产生的热点；步骤S3、利用光刻技术，将激光束的对准和定位在晶圆表面并刻画切割线，激光束在聚合物表面进行反射，避免对晶圆本身的影响并保持晶圆表面的光滑度；步骤S4、在切割线的两侧填充聚合物溶液，使晶圆表面覆盖聚合物，减少切割线周围的热量扩散；步骤S5、使用高能离子束轰击切割线，离子束能强烈影响聚合物，在聚合物中形成热膨胀，对晶圆进行切割操作。2.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆的切割工艺，其特征在于：所述聚合物是由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的化合物，包括聚甲基丙烯酸甲酯、乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、聚酯、聚酰亚胺中的任意一种或几种。3.根据权利要求2所述的一种半导体晶圆的切割工艺，其特征在于：所述聚合物的制备步骤如下：步骤A1、准备原料:按照质量分数比例，取出甲基丙烯酸甲酯60％
‑
90％、甲基丙烯酸乙酯5％
‑
35％、甲基丙烯酸异丙酯0.5％
‑
5％、甲基己基丙烯酸酯0.5％
‑
2％，用烧杯盛放，并将原料均匀混合，形成聚合物涂料的前驱体；步骤A2、制备溶液：选择溶剂5％
‑
30％，并将溶剂匀速添加到前驱体中，用搅拌棒不停的搅拌，制备浓度为10％
‑
30％的聚合物溶液，在此期间，加热烧杯温度在70℃
‑
80℃，搅拌时间为22h
‑
24h，直至前驱体材料完全溶解在溶剂中，形成混合物溶液；步骤A3、催化聚合反应：在混合物溶液中添加质量分数为0.1％
‑
0.5％的过氧化苯甲酰催化剂，使其发生聚合反应，反应时间为4h
‑
6h，形成聚合物溶液；步骤A4、静置过滤去杂：将聚合物溶液中静置3h
...

【专利技术属性】
技术研发人员：锁珍，
申请(专利权)人：苏州八术激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：