用于切割半导体结构的激光系统及其操作方法技术方案

公开了一种用于切割半导体结构的激光系统。激光系统包括激光源和激光能量调整单元。激光源被配置为生成激光。激光能量调整单元可移动地设置在激光源和半导体结构之间的激光光路上。基于激光源聚焦在半导体结构的具有第一材料的第一预设区域上的第一确定，将激光能量调整单元移动到激光源和半导体结构之间的激光光路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于切割半导体结构的激光系统及其操作方法
本公开涉及用于切割半导体结构的激光系统及其操作方法。
技术介绍
在半导体制造中，切割晶圆或半导体结构以分离形成集成电路的管芯。切割晶圆的常用方法包括机械锯切和激光切割。机械锯切方法通常包括采用划片机来机械地分离晶圆中的不同管芯。激光切割方法通常包括引导超短、脉冲的高功率激光输出通过光学器件。机械锯切和激光切割也可以组合以分离管芯。切割工艺可以产生单个的电路芯片，其被进一步封装以形成期望的电路。
技术实现思路
本文公开了用于切割半导体结构的激光系统及操作方法。在一个方面，公开了一种用于切割半导体结构的激光系统。所述激光系统包括激光源和激光能量调整单元。激光源被配置为生成激光。激光能量调整单元可移动地设置在激光源和半导体结构之间的激光光路上。基于激光源聚焦在半导体结构的具有第一材料的第一预设区域上的第一确定，将激光能量调整单元移动到激光源和半导体结构之间的激光光路。在另一方面，公开了一种用于切割半导体结构的激光系统。所述激光系统包括激光源、分光器和激光能量调整单元。激光源被配置为生成激光。分光器将激光源分光为多个分光激光源，并且多个分光激光源包括第一分光激光源和第二分光激光源。激光能量调整单元可移动地设置在第一分光激光源和半导体结构之间的第一激光光路上。第一分光激光源生成沿着第一轨迹照射在半导体结构上的第一切割能量，第二分光激光源生成沿着平行于第一轨迹的第二轨迹照射在半导体结构上的第二切割能量，并且第一轨迹和第二轨迹位于切割道中。沿第一轨迹照射在半导体结构上的第一切割能量是可调整的。在又一方面，公开了一种用于切割晶圆的方法。由激光源沿着切割道在晶圆上形成沟槽。当沿着切割道切割晶圆时，激光源的输出能量保持相同，并且当沿着切割道切割晶圆时，照射在晶圆上的切割能量是可调整的。沿着具有由激光源形成的沟槽的切割道在晶圆上执行机械切割。附图说明并入本文并形成说明书的一部分的附图示出了本公开的各方面，并且与说明书一起进一步用于解释本公开并且使得相关领域的技术人员能够实施和使用本公开。图1示出了根据本公开的一些实施方式的用于切割半导体结构的示例性激光系统的示意图。图2示出了根据本公开的一些实施方式的形成在半导体结构上的示例性切割道的俯视图。图3示出了根据本公开的一些实施方式的形成在半导体结构上的示例性切割道的横截面。图4示出了根据本公开的一些实施方式的扫描电子显微镜图像，其示出了形成在半导体结构上的示例性切割道的横截面。图5示出了根据本公开的一些实施方式的用于切割半导体结构的另一示例性激光系统的示图。图6示出了根据本公开的一些实施方式的形成在半导体结构上的示例性切割道的俯视图。图7示出了根据本公开的一些实施方式的用于切割半导体结构的又一示例性激光系统的示图。图8示出了根据本公开的一些实施方式的形成在半导体结构上的示例性切割道的俯视图。图9示出了根据本公开的一些方面的用于切割晶圆的方法的流程图。图10示出了根据本公开的一些实施方式的示例性主机设备的示意图。将参考附图描述本公开。具体实施方式尽管讨论了具体的配置和布置，但应该理解，这仅仅是为了说明的目的而进行的。因此，在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用其他配置和布置。此外，本公开还可以用于各种其他应用。如本公开中描述的功能和结构特征可以彼此并且以未在附图中具体示出的方式组合、调整和修改，使得这些组合、调整和修改在本公开的范围内。通常，可以至少部分地从上下文中的用法理解术语。例如，至少部分取决于上下文，如本文中所使用的术语“一个或多个”可以用于以单数意义描述任何特征、结构或特性，或者可以用于以复数意义描述特征、结构或特性的组合。类似地，至少部分取决于上下文，诸如“一”、“一个”或“该”等术语同样可以被理解为表达单数用法或表达复数用法。另外，术语“基于”可以被理解为不一定旨在传达排他性的因素集合，而是可以允许存在不一定明确描述的其他因素，这同样至少部分地取决于上下文。执行激光开槽工艺以去除切割道或称为切割通道上的金属或其他复合材料，并确保后续机械切割的物理切割环境的一致性。激光开槽工艺可以减少由芯片破裂所引起的可靠性问题，并提高集成电路的封装成品率。图1示出了根据本公开的一些实施方式的用于切割半导体结构102的示例性激光系统100的示意图。激光系统100包括激光源104和聚焦单元108。激光源104可以是任何适当类型的激光源，包括但不限于光纤激光器、固态激光器、气体激光器和半导体激光器。激光源104可以被配置为生成包括任何适当波长的一个或一系列脉冲激光的激光束106，所述适当波长应当是不被半导体结构102强烈吸收或反射的可渗透波长(permeablewavelength)。在硅晶圆切割的情况下，波长可以长于1μm以实现内部激光烧蚀，充分利用激光能量并且避免当聚焦的激光束在半导体结构102内部产生切割轨迹时对晶圆上部的任何损坏。在一些实施方式中，由激光源104生成的激光束106可以具有单个波长或多个波长，例如两个或三个不同波长。可以分别地、同时地或交替地生成具有不同波长的激光束106。在一些实施方式中，由激光源104生成的激光束106的波长可以长于1μm。在一些实施方式中，激光源104的输出频率在10kHz和1000kHz之间。在一些实施方式中，激光源104的平均输出功率在5W和500W之间。应当理解，上面公开的激光束106和激光源104的参数仅用于说明性目的而不是用于限制。聚焦单元108可以光学耦合到激光源104以基于由激光源104生成的一系列脉冲激光而在半导体结构102上提供一系列经聚焦的激光光斑。例如，一系列脉冲激光可以在焦平面上的水平位置处形成一系列经聚焦的激光光斑。在一些实施方式中，聚焦单元108可以操作地耦合到控制器并且从控制器接收控制信号和指令。在一些实施方式中，聚焦单元108还可以包括任何其他适当的扫描单元、扫描镜和扫描折射光学器件。聚焦单元108可以被配置为聚焦每个激光束106以形成一系列经聚焦的激光光斑。在一些实施方式中，聚焦单元108可以包括一个或多个聚焦透镜，通过所述一个或多个聚焦透镜在沿着z轴(例如，垂直方向)的所期望位置处确定激光束106的焦平面。在一些实施方式中，一个或多个聚焦透镜电气地且机械地耦合到控制器以控制一个或多个聚焦透镜的布置(例如，取向和其间的距离)以允许激光束106的焦平面位于沿z轴的所期望位置处。一系列经聚焦的激光光斑可以形成在焦平面上，从而在半导体结构102中形成烧蚀结构110。在一些实施方式中，每个经聚焦的激光光斑的尺寸在0.2μm和5μm之间，例如0.2μm、0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、由这些值中的任何一个作为下限界定的任何范围、或在由这些值中的任何两个限定的任何范围中。每个经聚焦的激光光斑的形状例如可以包括圆形、矩形、正方形、不规则形状或任何适当的形状。在一些实施方式中，每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于切割半导体结构的激光系统，包括：/n激光源，被配置为生成激光；以及/n激光能量调整单元，可移动地设置在所述激光源和所述半导体结构之间的激光光路上，/n其中，基于所述激光源聚焦在所述半导体结构的具有第一材料的第一预设区域上的第一确定，将所述激光能量调整单元移动到所述激光源和所述半导体结构之间的所述激光光路。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于切割半导体结构的激光系统，包括：
激光源，被配置为生成激光；以及
激光能量调整单元，可移动地设置在所述激光源和所述半导体结构之间的激光光路上，
其中，基于所述激光源聚焦在所述半导体结构的具有第一材料的第一预设区域上的第一确定，将所述激光能量调整单元移动到所述激光源和所述半导体结构之间的所述激光光路。


2.根据权利要求1所述的激光系统，其中，基于所述激光源聚焦在所见半导体结构的具有第二材料的第二预设区域上的第二确定，将所述激光能量调整单元从所述激光光路移开。


3.根据权利要求2所述的激光系统，其中，所述第一预设区域和所述第二预设区域沿着所述半导体结构上的切割道定位。


4.根据权利要求3所述的激光系统，其中，由所述激光系统照射在所述第一预设区域上的第一切割能量低于由所述激光系统照射在所述第二预设区域上的第二切割能量。


5.根据权利要求3所述的激光系统，其中，当沿着所述切割道切割所述半导体结构时，所述激光源的输出能量保持相同。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的激光系统，还包括：
定位单元，被配置为将所述激光能量调整单元移动到所述激光光路以及将所述激光能量调整单元从所述激光光路移开。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的激光系统，其中，所述激光能量调整单元包括至少一个滤光器以减少由所述激光系统照射在所述第一预设区域上的所述第一切割能量。


8.根据权利要求7所述的激光系统，其中，所述至少一个滤光器减少所述第一切割能量以生成梯度过渡切割能量。


9.根据权利要求1-6中任一项所述的激光系统，其中，所述激光能量调整单元具有附加激光光路，并且所述附加激光光路和所述激光光路组合地设置在所述激光源和所述半导体结构之间。


10.根据权利要求1-6中任一项所述的激光系统，其中，所述激光能量调整单元包括遮蔽物以减少由所述激光系统照射在所述第一预设区域上的所述第一切割能量。


11.根据权利要求1-10中任一项所述的激光系统，还包括：
聚焦单元，设置在所述激光能量调整单元和所述半导体结构之间以聚焦照射在所述第一预设区域上的所述第一切割能量。


12.根据权利要求1-10中任一项所述的激光系统，还包括：
聚焦单元，设置在所述激光源和所述半导体结构之间以聚焦照射在所述第二预设区域上的所述第二切割能量。


13.一种用于切割半导体结构的激光系统，包括：
激光源，被配置为生成激光；
分光器，用于将所述激光源分光为多个分光激光源，所述多个分光激光源包括第一分光激光源和第二分光激光源；以及
激光能量调整单元，可移动地设置在所述第一分光激光源和所述半导体结构之间的第一激光光路上，
其中，所述第一分光激光源生成沿着第一轨迹照射在所述半导体结构上的第一切割能量，所述第二分光激光源生成沿着平行于所述第一轨迹的第二轨迹照射在所述半导体结构上的第二切割能量，并且所述第一轨迹和所述第二轨迹位于切割道中；以及
沿所述第一轨迹照射在所述半导体结构上的所述第一切割能量是可调整的。


14.根据权利要求13所述的激光系统，其中，所述第一切割能量和所述第二切割能量同时照射所述在半导体结构上。


15.根据权利要求13-14中任一项所述的激光系统，其中，沿着所述第二轨迹照射在所述半导体结构上的所述第二切割能量是固定的。


16.根据权利要求13所述的激光系统，其中，基于所述第一分光激光源聚焦在所述半导体结构的具有第...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡理权，陈鹏，周厚德，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42