一种半导体晶圆及其激光加工方法、系统技术方案

本发明专利技术涉及激光加工技术领域，更具体地，涉及一种半导体晶圆及其激光加工方法、系统，包括晶圆本体，所述晶圆本体包括基板层和设置于所述基板层上表面的low

【技术实现步骤摘要】
一种半导体晶圆及其激光加工方法、系统


[0001]本专利技术涉及激光加工
，更具体地，涉及一种半导体晶圆及其激光加工方法、系统。

技术介绍

[0002]在半导体制程中，low
‑
k材料是相对于二氧化硅具有小的相对介电常数的材料，由于分布电容影响芯片速度、威胁工作可靠性，因此使用low
‑
k电介质作为层间电介质可有效降低分布电容，从而使芯片总体性能提升。
[0003]在半导体晶圆中，由金属布线和low
‑
k材料层叠在硅等基板上形成格子状的半导体芯片，需要在后续沿着格子状芯片间的切割道将晶圆切割为多个独立的芯粒。传统的加工方法为采用机械接触式的金刚石砂轮切割，但由于low
‑
k层脆性大，直接切割容易造成low
‑
k层产生裂纹，或发生崩角，甚至是剥离；同时low
‑
k层缺陷易延展至金属层中，最终影响成品率以及芯片的性能和可靠性。
[0004]公开号为CN107378259B的中国专利文献，公开了一种Low
‑
k材料的激光加工装置及方法，采用激光器发射出激光光束，依次经过半波片和第一偏振片后分成光束A和光束B；光束A依次经过第一45度反射镜、第一光闸和第二45度反射镜之后，经过第二光闸并选择性地进入光束整形器，之后依次进入第二偏振片和第三45度反射镜后，最后进入聚焦镜后聚焦于被加工材料上；光束B依次经过第三光闸、棱镜后、第二偏振片和第45度反射镜后，最后进入聚焦镜后也聚焦于被加工材料上。本专利技术利用激光沿着切割道切割Low
‑
k层，在切割道形成一个凹槽，去除Low
‑
k材料的同时保证激光不影响硅衬底，其加工效果好，加工后的凹槽均匀、无明显崩边、波浪纹等问题。
[0005]但上述方案仍无法解决low
‑
k层在切割过程中易剥离的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种半导体晶圆及其激光加工方法、系统，能够有效避免切割过程中low
‑
k层产生裂纹、崩角或剥离的问题，防止芯粒性能受影响，提高半导体晶圆的加工质量与加工效率。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]提供一种半导体晶圆，包括晶圆本体，所述晶圆本体包括基板层和设置于所述基板层上表面的low
‑
k层，所述low
‑
k层上排列有多个芯片，相邻的芯片之间具有预定的切割道，所述晶圆本体底部设置垫层，所述low
‑
k层上沿切割道的延伸方向设有隔离道，所述隔离道不与基板层相通；所述隔离道内沿其延伸方向设有分割道，所述分割道与low
‑
k层、基板层、垫层均相通。
[0009]本专利技术还提供一种半导体晶圆的激光加工方法，所述方法包括如下步骤：
[0010]S1.在所述晶圆本体底部设置垫层，然后将所述晶圆本体放置于加工平台上；
[0011]S2.向所述晶圆本体发射第一激光，所述第一激光沿所述切割道扫描并在所述
low
‑
k层上形成隔离道；其中，所述隔离道不与基板层相通；
[0012]S3.向所述晶圆本体的表面涂覆水溶性保护层，然后对所述水溶性保护层进行烘干处理；
[0013]S4.向所述晶圆本体发射第二激光，所述第二激光在所述隔离道内沿其延伸方向进行切割形成分割道；其中，所述分割道与水溶性保护层、low
‑
k层、基板层、垫层均相通；
[0014]S5.去除所述水溶性保护层，然后通过拉伸所述垫层将多个芯片分离，完成加工。
[0015]进一步地，在步骤S2中，所述第一激光为平顶条状光束。
[0016]进一步地，所述第一激光的宽度为所述切割道宽度的2/3～3/4。
[0017]进一步地，在步骤S2中，所述隔离道的高度为所述low
‑
k层高度的1/3～1/2。
[0018]进一步地，在步骤S3中，所述水溶性保护层的厚度为2～5μm。
[0019]进一步地，在步骤S4中，所述第二激光为高斯光束。
[0020]进一步地，所述第二激光的聚焦直径为15～30μm。
[0021]进一步地，在步骤S4中，所述第二激光沿所述隔离道延伸方向的中心线进行切割。
[0022]本专利技术还提供一种半导体晶圆的激光加工系统，所述激光系统包括用于出射所述第一激光的第一加工光路，还包括用于出射所述第二激光的第二加工光路；
[0023]所述第一加工光路包括顺次设置的激光器、扩束镜、半波片，第一偏振片、第一光闸、光束整形器、第二偏振片、第一反射镜、聚焦镜；
[0024]所述第二加工光路包括顺次设置的所述激光器、所述扩束镜、所述半波片，所述第一偏振片、第二光闸、第二反射镜、第三反射镜、所述第二偏振片、所述第一反射镜、所述聚焦镜；所述聚焦镜位于所述加工平台的上方。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0026]本专利技术为一种半导体晶圆及其激光加工方法、系统，通过在晶圆本体底部设置垫层，使得当将晶圆本体放置于加工平台上时，能够避免晶圆本体与加工平台直接接触；接着，通过第一激光在low
‑
k层上形成不与基板层相通的隔离道，隔离道的设置，为后续水溶性保护层的填充提供空间，第一激光不切割至基板层的设置，能够避免low
‑
k层因切割而出现崩角或剥离的现象；水溶性保护层的设置也能够用于抑制后续切割时造成的low
‑
k层边缘剥离，防止low
‑
k层发生翘起等现象；再有，通过第二激光在晶圆本体上切割形成分割道，分割道不将垫层切断的设置，能够防止芯片散落导致丢失；最后，通过拉伸垫层使相邻的芯片之间的距离增大，能够便于后续快速取用。
附图说明
[0027]图1为本专利技术一种半导体晶圆的结构示意图。
[0028]图2为本专利技术一种半导体晶圆的激光加工方法的流程图。
[0029]图3为本专利技术晶圆本体的结构示意图。
[0030]图4为本专利技术晶圆本体的内部结构示意图。
[0031]图5为本专利技术实施步骤S2时晶圆本体的结构示意图。
[0032]图6为本专利技术实施步骤S3时晶圆本体的结构示意图。
[0033]图7为本专利技术实施步骤S4时晶圆本体的结构示意图。
[0034]图8为本专利技术一种半导体晶圆的激光加工系统的结构示意图。
[0035]图示标记说明如下：
[0036]1‑
晶圆本体，11
‑
基板层，12
‑
low
‑
k层，13
‑
芯片，14
‑
切割道，2
‑
垫层，3
‑
隔离道，4
‑
水溶性保护层，5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，包括晶圆本体(1)，所述晶圆本体(1)包括基板层(11)和设置于所述基板层(11)上表面的low
‑
k层(12)，所述low
‑
k层(12)上排列有多个芯片(13)，相邻的芯片(13)之间具有预定的切割道(14)，其特征在于，所述晶圆本体(1)底部设置垫层(2)，所述low
‑
k层(12)上沿切割道(14)的延伸方向设有隔离道(3)，所述隔离道(3)不与基板层(11)相通；所述隔离道(3)内沿其延伸方向设有分割道(5)，所述分割道(5)与low
‑
k层(12)、基板层(11)、垫层(2)均相通。2.一种半导体晶圆的激光加工方法，包括晶圆本体(1)，所述晶圆本体(1)包括基板层(11)和设置于所述基板层(11)上表面的low
‑
k层(12)，所述low
‑
k层(12)上排列有多个芯片(13)，相邻的芯片(13)之间具有预定的切割道(14)，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1.在所述晶圆本体(1)底部设置垫层(2)，然后将所述晶圆本体(1)放置于加工平台(7)上；S2.向所述晶圆本体(1)发射第一激光(8)，所述第一激光(8)沿所述切割道(14)扫描并在所述low
‑
k层(12)上形成隔离道(3)；其中，所述隔离道(3)不与基板层(11)相通；S3.向所述晶圆本体(1)的表面涂覆水溶性保护层(4)，然后对所述水溶性保护层(4)进行烘干处理；S4.向所述晶圆本体(1)发射第二激光(9)，所述第二激光(9)在所述隔离道(3)内沿其延伸方向进行切割形成分割道(5)；其中，所述分割道(5)与水溶性保护层(4)、low
‑
k层(12)、基板层(11)、垫层(2)均相通；S5.去除所述水溶性保护层(4)，然后通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小柱，欧德亿，刘子银，龙江游，胡伟，任庆磊，黄亚军，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：