专利名称：晶片产品及其处理方法
技术领域：
本发明涉及晶片产品和用于该晶片产品的处理方法。具体地，本发明涉及一种晶片产品以及用于该晶片产品的处理方法，其中利用由于多光子吸收导致的重整区作为切割起始点来进行切割而切割和分离该晶片产品，其中该重整区通过激光的照射形成的。
背景技术：
已经发展了许多用于使用激光将即要处理的晶片状物体切割和分离(分开)成多个芯片的激光切割技术。
例如，使用具有位于将要处理的半导体衬底这样的晶片状物体内部的光会聚点的激光来照射该物体。由此，在该物体内部形成了由于多光子吸收导致的重整(修正)区。该重整区可是包含裂缝区的重整区，包含熔融处理区的重整区，以及包括具有已改变折射率的区域的重整区。通过这个重整区在该物体内部形成作为切割起点的区域。沿着该将要处理的物体将被切割的线，与该物体的激光入射面相距预定距离在该物体内部中形成该区域。通过利用该区域作为起始点进行切割来切割将要处理的物体。例如，这已在US 6,999,026(JP 3408805)中公开。
如上所述，用具有位于物体内部的光会聚点的激光来照射将要处理的物体。由此沿着物体将被切割的线在该物体内形成重整区。同时，改变在物体上的在施加到该物体的激光的入射方向上该激光的光会聚点的位置。因此形成多个重整区以便它们在入射方向上排成一行。这已在US 6,992,026中公开。
根据此技术，形成多个重整区以便它们在入射方向上排成一行。这增加了当切割将要处理的物体时构成起始点的点的数量。结果，即使厚物体也能被切割。
将可伸展片附着到将要处理的包含衬底的扁平物体的任意一面，并且把该将要处理的物体的另一个面作为激光入射面。然后，用具有位于衬底内部的光会聚点的激光来照射该物体，从而形成由于多光子吸收导致的重整区(熔融处理区)。通过沿着该物体将被切割的线与该物体的激光入射面相距预定距离在该物体内部的这个重整区，形成用于切割的起始点区。接着，拉伸该薄片以从该用于切割的起点区开始将该物体切割为多个部分，以便在该各个部分之间提供间距。这已在US 2005/0202596(JP 2005-1001A)中公开。
根据此技术，在衬底内部形成用于切割的起始点区，并且接着拉伸该薄片。因此，能够将拉伸应力适当地施加到用于切割的起始点区，并且从用于切割的起始点区开始，以相对较小的力准确地切开和切割衬底。
近来已经尝试使用上述激光切割技术完成如下在晶片内部形成重整区(重整层)；并且通过使用该重整区作为切割起始点进行切割，将该晶片切割和分离成各个芯片(半导体芯片)。
然而，在此技术中，在从晶片到晶片有变化并且将要处理的晶片太薄，或者激光的光会聚点的设置不合适的情况下，光会聚点不能置于晶片内部。在这些情况下，光会聚点被置于在与其激光入射面(前面)相对的晶片的面(背面)之外。
也就是说，当晶片太薄或者当焦点设置不合适时，激光的焦点不能置于晶片内部。结果，光会聚点被置于与其激光入射面相对的晶片的面之外。
根据US 2005/0202596，例如，当激光的光会聚点位于该薄片内部时，由于激光导致能够熔融和损坏附着到晶片背面的可伸展片。于是，当拉伸该薄片以切割和分离该晶片时，来自该薄片的拉伸应力不能均匀施加到该晶片。因此，难于准确地切割和分离该晶片。
在激光的光会聚点位于其上放置了晶片的激光加工机的台座(样品支座)内的情况下，该台可被激光熔融和损坏而失去平面性。于是，当下一个晶片置于该台之上并且用激光照射时，该光会聚点不能位于在该晶片内的期望位置中，并且重整区不能在预期位置中形成。结果，难于使用作为起点的该重整区来准确切割和分离该晶片。
而且，根据US 2005/0202596，如图16A所示，制备晶片W，该晶片W由诸如硅这样的半导体形成，并且具有在其光线入射面之上形成的半导体器件D。将其与光入射面相对的背面粘接到可延伸的树脂片S。在将粘接到晶片W的薄片S的整个面上形成施加了紫外固化粘结剂等的粘接层B。将晶片W的整个背面粘接到粘接层B。
投影激光L的激光头H具有聚光透镜CV，其聚集激光L并且将激光L会聚在预定焦点位置处。在重整区形成工艺中，沿着将沿其分隔晶片W的计划分割线DL来移动激光头H(到图中的最近侧)。此时，激光头在激光照射条件下移动以将激光的光会聚点P置于距晶片W的前面深度为Dp处的地方内。然后，从其前面侧用激光L照射晶片W。由此，将由于多光子吸收导致的重整区R形成于在深度为Dp处的通道中，通过该通道促使激光L的光会聚点P作扫描移动。
通过采取下述过程，能够以在晶片W的厚度范围内的任意深度在多个位置中多次形成重整区R沿着计划分割线DL调整光会聚光点P的深度Dp，并且光会聚点P沿着晶片厚度的方向移动。
多光子吸收定义为物质吸收多个同类的或者异类的光子。由于这个多光子吸收，名为光学损伤的现象发生在光会聚点P处以及在晶片W内的该点附近。这导致在那个区域中出现热变形和裂纹。结果，形成了裂纹积聚的层，即重整区R。
接着，在图16B中的箭头F1和F2所示的平面方向上将应力施加给该晶片W。因此以重整区R为起始点在衬底厚度方向上扩大了裂纹，并由此沿着计划分割线DL分开晶片以获得半导体芯片C。
然而，在作为与薄片S相连的面的背面的附近区域中，引入了重整区S。在此时激光L穿过晶片W并且其光会聚点P位于在粘接层B或薄片S内的情况下，由于热影响改变了其品质。在粘接层B和薄片S中品质已经改变的部分失去可延伸性并变得易碎。为此，当划分晶片W时，它们能作为粉末四处飞溅并且附着到半导体器件D上。
为避免此现象，保护在晶片W的背面附近中的区域免受激光L照射。在这样做的情况下，对于该背面附近中作为分割起始点的区域，不能形成足够数量的重整区R。结果，需要很大的力来割衬底。这成为晶片W中未分割的剩余部分的原因。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶片产品以及用于该晶片产品的处理方法，其中能够在没有安置于与激光入射面相对的面之外的情况下，安置激光的光会聚点。
根据本发明，通过在由激光形成的重整区处进行切割而可分离的晶片产品包括晶片、切割薄片和保护层。晶片具有两个面，其中一个面是激光入射面而另一个面在激光的厚度方向上与激光入射面相对。切割薄片附着到晶片的该另一个面上以用于将晶片切割为多个芯片。在晶片和切割薄片之间提供有保护层以用于散射或反射穿过晶片的激光由此保护切割薄片免受激光。
保护层可以是均匀形成在晶片的该另一个面上的凸起和凹陷，或者提供在该另一个面上的大量颗粒，以便散射激光不进入切割薄片。可选地，保护层可以是反射激光不进入切割薄片的反射器。
从下面参考附图的详细描述可使本发明的上述和其它目的、特征以及优点变得更显而易见。在附图中图1是描述在本发明的第一实施例中如何用激光照射晶片而形成重整区的放大剖面图；图2是描述在本发明的第一实施例中如何用激光照射晶片而形成重整区的放大剖面图；图3是描述如何从前面侧用激光照射其背面为光滑表面的晶片以形成重整区的放大剖面图；图4是描述如何从前面侧用激光照射其背面为光滑表面的晶片以形成重整区的放大剖面图；图5是描述如何利用作入射面的背面从背面侧用激光照射其背面为粗糙表面的晶片以形成重整区的放大剖面图；图6是描述如何利用作入射面的背面从背面侧用激光照射其背面为粗糙表面的晶片以形成重整区的放大剖面图；图7是示出了采取以下规程将具有1.064μm波长的YAG激光用作激光并且改变在晶片背面的表面粗糙度中的最大高度，来检查是否形成了重整区的试验结果的图；图8是描述在本发明的第二实施例中如何用激光照射晶片以形成重整区的放大剖面图；图9是描述在本发明的第三实施例中如何用激光照射晶片以形成重整区的放大剖面图；图10A是描述在本发明的第四实施例中如何用激光照射晶片以形成重整区的放大剖面图；图10B是描述在本发明的第五实施例中如何用激光照射晶片以形成重整区的放大剖面图；图11A是在本发明第六实施例中的晶片的平面图；图11B是沿图11A中的线11B-11B截取的剖面图；图12是描述用激光照射晶片的方法的示意剖面图；图13是描述如何通过在晶片上形成的铝片反射激光的放大剖面图；图14是描述在第七实施例中用于会聚由铝片反射的激光以形成重整区的方法的放大剖面图；图15是具有至少在计划分割线上的背面上形成铝片的结构的放大剖面图；图16A是描述通过激光照射形成重整区的工艺的放大剖面图；以及图16B是描述分隔晶片的工艺的放大剖面图。
具体实施例方式
(第一实施例)首先参考图1和2，大块硅晶片10由大块材料的单晶硅体形成，其背面10a是作为保护层的粗糙表面，在该粗糙表面中形成有基本上均匀的凸起和凹陷10c。为使晶片10的背面10a成为粗糙表面，即保护层，可使用任意处理方法。处理方法的示例包括将背面10a浸入在影响用于形成晶片10的材料的酸溶液或碱性溶液中并进行化学处理的方法；以及通过诸如喷砂这样的机械抛光来处理该背面的方法。
为了使用激光切割技术来切割和分割晶片10，采取以下工艺规程将切割薄片(切割膜、切割带、伸展(expand)带)11贴到晶片10的背面10a。切割薄片11由通过在伸展方向上施加热或力来拉伸的可伸展薄片材料构成。通过粘合材料(未示出)将其粘合到晶片10的整个背面10a。由此，晶片10和切割薄片11形成晶片产品。将该晶片产品放置在激光加工机(未示出)的台座(样品支座)12上，其中晶片10的背面10a面朝下。这使切割薄片11与台座12的上面接触。
该激光加工机包括投影激光L的激光光源(未示出)和聚光透镜CV。通过具有垂直于晶片10的前面10b的激光L的光轴OA的聚光透镜CV将激光L施加到晶片10的前面(激光入射面)10b。由此，将会聚激光L的光会聚点(焦点)P置于在晶片10内部的预定位置中。结果，在晶片10内部的光会聚点的位置处形成重整区(重整层)R。
例如，能够将在红外光区中波长为1.064的YAG(钇铝石榴石)激光器的激光用作激光L。重整区R包括通过利用激光L照射而形成的、主要由于多光子吸收导致的熔融处理区。
通过激光L的多光子吸收局部地加热在晶片10内部的光会聚点P的位置。通过这个加热来熔融它并且然后再凝固它。由此，在晶片10中的熔融然后再凝固的区域变成重整区R。
也就是说，熔融处理区是其晶相或晶体结构已改变的区域。换句话说，熔融处理区是以下区域的任意之一在晶片10内部单晶硅已经转换为非结晶硅的区域，单晶硅已经转换为多晶硅的区域，以及单晶硅已经转换为包含非晶硅和多晶硅的结构的区域。由于晶片10是大块硅晶片，因此熔融处理区主要由多晶硅构成。
熔融处理区不是通过激光L被吸收在晶片10内而形成。也就是说，它不是通过激光的普通加热而形成。熔融处理区主要通过多光子吸收来形成。为此，在除了光会聚点P的位置之外，在晶片10内部的位置中很难吸收激光L，并且晶片10的前面10b不会熔融。
通过在晶片10内部的光会聚点P的深度位置保持固定不变，激光加工机施加脉冲类型的激光L并进一步促使其进行扫描移动。由此激光加工机沿着将切割晶片10的直线DL移动光会聚点P。代替，通过固定激光L施加的位置，可在垂直于激光L施加方向的方向上移动台座12。激光L施加方向是在晶片10的前面10b上激光L的入射方向。
也就是说，通过促使激光L进行扫描移动或移动晶片10，沿着将切割晶片10的线DL相对于晶片10移动光会聚点P。
如上所述，通过在晶片10内的光会聚点P的深度位置保持固定不变，使用脉冲类型的激光L照射晶片10，并且进一步地相对于晶片移动光会聚点P。因此，在从晶片10的前面10b开始的确定深度位置中形成由在与晶片10的前和背面10b和10a相平行的方向上确定间距的多个重整区组成的重整区组。也就是说，在与激光L入射面相距确定距离的区域内部的位置中形成重整区组。
在晶片10内部的光会聚点P的深度等于从晶片10的前面(激光L入射面)10b到光会聚点P的距离。
由此，在晶片10内部形成了由多个重整区R组成的重整区组。此后，相对于将沿其切割晶片的线DL在水平方向上(由图1中箭头β和β′所指示的方向)拉伸切割薄片11，由此将拉伸应力施加到每个重整区R。
由此，在晶片10内部产生剪切应力，并通过用作起始点的每个重整区R，在晶片10的深度方向上产生裂纹。当成长的裂纹到达晶片10的前面和背面10b和10a时，从而切割和分离晶片10。
如上所述，沿着将沿其切割晶片的线DL来形成每个重整区R。因此，通过拉伸切割薄片11以有利地将拉伸应力施加到每个重整区R，并且从而利用每个重整区R作为切割起始点切割晶片来实现以下通过相对较小的力来精确地切割和分离晶片10，没有在晶片10中引起不期望的裂纹。
在薄板的基本盘状的晶片10的前面10b之上，以网格图形排列和布置了大量芯片(未示出)。在这些芯片之间设置了沿其切割芯片的线DL。也就是说，在晶片10的前面10b中以栅格图形设置了将沿其切割晶片10的多条线DL。
为此，通过相对于沿其切割晶片的每个线DL形成每个重整区R并且然后拉伸切割薄片11，能够将晶片10切割和分离为各个芯片。
在下述情况下不能将光会聚点P置于晶片10内部从晶片10到晶片10有变化并且将要处理的晶片10太薄的情况；以及激光L的光会聚点P的设置不合适的情况。在这些情况下，光会聚点被置于在与其前面(激光L入射面)10b相对的晶片10的背面10a之外。
当晶片10太薄时或当焦点P的设置不合适时，激光L的焦点P不能置于晶片10内部。结果，焦点P被置于在与其激光L入射面(前面)10b相对的晶片10的面10a(背面)之外。
参考图3和图4，其说明了当晶片的背面10a为光滑表面时如何从其前面10b侧利用激光L照射晶片10以形成重整区。它们示意性地举例说明了晶片10的纵截面。
如作为示例的图3所示的，当激光L的光会聚点P被置于切割薄片11内部时，切割薄片11会被激光L熔融和损坏。结果，当拉伸切割薄片11以切割并分离晶片10时，来自切割薄片11的拉伸应力不能均匀地施加到晶片10。这使正常切割和分离晶片10变得困难。
如图4所示，当激光L的光会聚点P被置于在台座12内部时，台座12被激光熔融和损坏并失去平面性。因此，当将下一个晶片10放置在台座12上并用激光L照射时，光会聚点P不能置于晶片10内部的期望位置中，从而不能够在预期位置中形成重整区R。这使利用重整区R作为起始点来精确切割和分离晶片10变得困难。
同时，在第一实施例中，如图2所示，晶片10的背面10a是粗糙的。因此，即使光会聚点P被错误地设定于在背面10a之外的点，也不会发生上述问题。由于如箭头γ所示，背面10a散射了激光L，因此不形成光会聚点P。结果，明显减弱了在错误设定的光会聚点P处的激光L的能量。
因此，根据第一实施例，激光L的光会聚点P不被置于切割薄片11内部，从而能够防止熔融和损坏切割薄片11。而且，如图2所示，激光L的光会聚点P不被置于台座12内部，从而能够保护台座12免于过度受热和损坏。
图5和图6示出了当背面10a粗糙时如何通过利用作为入射面的背面10a从其背面10a侧使用激光L照射晶片10来形成重整区R。它示意性地举例说明了晶片10的纵截面。
如图5所示，当激光L穿过晶片10的背面10a时，在激光会聚点P处的激光L的能量是相当大的。结果，在晶片10内部形成重整区R。
如图6所示，当晶片10的背面10a散射了激光L时，消弱了在激光会聚点P处的激光L的能量。为此，在晶片10内部没有形成重整区R。
图7示出了通过采取以下工艺规程将具有1.064μm波长的YAG激光用作激光，并且改变在激光入射面(晶片10的背面10a)的表面粗糙度中的最大高度Rmax，来检查是否在晶片10内部形成重整区的试验的结果。
表面粗糙度中的最大高度Rmax(Ry)是根据JIS标准“JIS B0601-1982”中设定的测量方法的值。其表示通过采取下面工艺规程获得的、以微米(μm)表示的最大高度值在轮廓曲线的轴向放大方向上测量从轮廓曲线中以参考长度提取的部分的最大高度。当所提取的部分夹在两条直线之间时，这等于在平行于平均线的两条直线之间的距离。
从图7理解以下当晶片10的背面10a的表面粗糙度中的最大高度Rmax等于或大于激光L的波长λ(＝1.064)时，不形成重整区R。这用在图7中的标记X表示，同时标记O表示出现重整区。
在下面情况之间不存在激光L的散射状态差异利用作为激光入射面的前面10b从其前面10b侧使用激光L照射晶片10的情况(图1和图2中的情况)；以及利用作为入射面的背面10a从其背面10a侧使用激光L照射晶片10的情况(图5和图6举例说明的情况)。
注意，即使在下面情况下，只要晶片10的背面10a的表面粗糙度中的最大高度Rmax等于或大于激光L的波长λ，就不形成重整区R使用具有除了1.064μm外的任意其它波长的的激光的情况；以及使用除了YAG激光器之外的任意其它激光器的情况。
除了YAG激光器之外的其它类型激光器的示例包括诸如红宝石激光器和玻璃激光器这样的固态激光器，诸如砷化镓激光器和砷化铟镓激光器这样的半导体激光器，以及诸如准分子激光器和二氧化碳激光器这样的气体激光器。
因此，通过采取下述措施，能够安置定位光会聚点P而必定不会置于在与其前面(激光L入射面)10b相对的晶片10的背面10a之外设定晶片10的背面10a的表面粗糙度中的最大高度Rmax等于或大于使用的激光L的波长λ(Rmax≥λ)。如第一实施例中，即使通过把前面10b用作入射面从其前面10b侧用激光L照射晶片10也能够实现这(图1和图2)。这保护切割薄片11或台座12免于被激光L熔融和损坏。
由此，通过采取下面措施来限制激光L以必定不超出与其激光L入射面(前面)10b相对的晶片10的面(背面)10a形成焦点P设定晶片10的背面10a的表面粗糙度中的最大高度Rmax以便其等于或大于使用的激光L的波长λ。
(第二实施例)图8所示出的第二实施例不同于第一实施例在于下面几方面(2.1)晶片10的背面10a是光滑表面。
(2.2)切割薄片11由薄片基底材料11a和粘合材料11b组成，并且将粘合材料11b施加到薄片基底材料11a的整个前面。
(2.3)薄片基底材料11a由可伸展薄片材料形成，并且其前面是光滑表面。粘合材料11b由具有将晶片10和薄片基底材料11a粘接在一起的特性的粘接剂薄片形成。该粘接剂的示例为丙烯酸粘接剂。粘合材料11b的前面是在其中形成基本均匀的凸起和凹陷的粗糙表面，以便粘合材料用作用于保护基底材料11a免受激光L的保护层。
(2.4)晶片10的背面10a只与在粘合材料11b的前面中形成的凸起和凹陷中的凸起接触。也就是说，在晶片10的前面10a与粘合材料11b的前面中形成的凸起和凹陷中的凹陷之间形成空隙。
由此，粘合材料11b的前面(与晶片10的背面10a连接的面)是粗糙表面。因此，即使将光会聚点P错误地设定到超出晶片10的背面10a的点，也不会产生上述问题。由于如箭头γ显示的，通过粘合材料11b的前面散射激光L，因此不形成光会聚点P。结果，显著地减弱了在错误设定的光会聚点P的激光L能量。
因此，在第二实施例中提供与第一实施例相同的效果。也就是说，在切割薄片11和台座12中不形成激光L的光会聚点P，并且能够保护切割薄片11和台座12不被熔融和损坏。
同样，在第二实施例中，由于与第一实施例相同的操作通过采取下面措施能够限制激光L而必定不超出与其激光L入射面(前面)10b相对的晶片10的面(背面)10a形成焦点P设定粘合材料11b的前面的表面粗糙度中的最大高度Rmax以便其等于或大于使用的激光L的波长λ(Rmax≥λ)。
为了使粘合材料11b的前面成为粗糙表面，可使用任意处理方法。处理方法的示例包括将切割薄片11浸入影响用于形成粘合材料11b的材料的粘接剂的酸溶液或碱性溶液并进行化学处理的方法；通过诸如喷砂清除法这样的机械抛光来处理粘合材料的方法；以及通过按压来处理粘合材料的方法，也就是说，靠着局部设置的粘合材料11b来按压具有在其前面中形成的凸起和凹陷的夹具(jig)。
(第三实施例)在图9所示的第三实施例中，如关于第二实施例的部分2.1和2.2中描述的，晶片10的前面10a为光滑表面并且切割薄片11由薄片基底材料11a和粘合材料11b形成。
第三实施例不同于第二实施例仅在以下(3.1)薄片基底材料11a的前面是在其中形成基本均匀的凸起和凹陷的粗糙表面。粘合材料11b的前面是光滑表面。
(3.2)将晶片10的整个背面10a贴到粘合材料11b的前面。薄片基底材料11a的前面(与粘合材料11b接触)是粗糙表面。
因此，即使将光会聚点P错误地设定到超出晶片10的背面10a的点，也不会产生上述问题。由于如箭头γ显示的，通过薄片基底材料11a的前面散射激光L，因此不形成光会聚点P。结果，显著地减弱在错误设定的光会聚点P的激光L能量。因此，在第三实施例中提供与第一实施例相同的效果。
同样，在第三实施例中，由于与第一实施例相同的操作通过采取以下措施能够必定提供上述效果设定薄片基底材料11a的前面的表面粗糙度中的最大高度Rmax以便其等于或大于使用的激光L的波长λ。
为了使薄片基底材料11a的前面成为粗糙表面，可使用任意处理方法。处理方法的示例包括将薄片基底材料11a浸入影响用于形成薄片基底材料11a的材料的粘接剂的酸溶液或碱性溶液并化学处理的方法；通过诸如喷砂清除法这样的机械抛光来处理粘合材料的方法；以及通过按压来处理薄片基底材料的方法，也就是说，靠着局部设置的粘合材料11b按压具有在其前面中形成凸起和凹陷的夹具(jig)。
(第四实施例)在图10A所示的第四实施例中，如关于第二实施例的部分2.1和2.2中描述的，晶片10的背面10a是光滑表面并且切割薄片11由薄片基底材料11a和粘合材料11b形成。
第四实施例不同于第二实施例仅在于下面几个方面(4.1)薄片基底材料11a和粘合材料11b的前面是光滑表面。
(4.2)将大量基本圆形颗粒13分散并粘接到粘合材料11b平坦前面以提供保护层。
(4.3)晶片10的背面10a只在其没有颗粒13的部分与粘合材料11b的前面接触。图10A未显示晶片10的背面10a与粘合材料11b的前面10a接触的情况。但是，由于颗粒13的颗粒直径较小并且粘合材料11b是高度柔性的，因此通过靠着晶片10的背面10a按压切割薄片11实现下面通过粘合材料11b的前面中没有放置颗粒13的部分来将切割薄片11贴到晶片10。
在第四实施例中，大量颗粒13基本均匀地分散在粘合材料11b的前面(与晶片10相连的面)上。这使得粘合材料11b的前面成为表观粗糙表面。因此，即使将光会聚点错误设定到超出晶片10的背面10a的点，也不会发生上述问题。由于如箭头γ指示的，通过颗粒13散射激光L，因此不形成光会聚点P。结果，显著地减弱在错误设置光会聚点P的激光L的能量。
因此，在第四实施例中提供与第一实施例相同的效果。同样，在第四实施例中，由于与第一实施例相同的操作通过采取下面的措施能够必定提供上述效果设定在分散有颗粒13的粘合材料11b的前面的表观表面粗糙度中的最大高度Rmax以便其等于或大于使用的激光L的波长λ。
在分散有颗粒13的粘合材料11b的前面的表观表面粗糙度中的最大高度Rmax基本等于颗粒13的颗粒直径。
能够使用任何材料(例如，玻璃、陶瓷、塑料)作为用于形成颗粒13的材料。可使用与形成薄片基底材料11a或粘合材料11b的材料相同的材料或使用与它们不同的材料。关于用于形成颗粒13的材料以及该材料的折射率和反射率，可通过试验性方法来选定最优解以便能够提供上述操作和效果。
(第五实施例)图10B所示的第五实施例不同于第四实施例在于下面几个方面(5.1)将大量基本圆形的颗粒13基本均匀地埋入粘合材料11b中。颗粒13的折射率和反射率不同于粘合材料11b的折射率和反射率。这意味大量颗粒13被基本均匀地分散并固定在薄片基底材料11a的前面上。
(5.2)将晶片10的整个背面10a粘接到粘合材料11b的前面。
在第五实施例中，如上所述，将大量颗粒13基本均匀地分散在薄片基底材料11a的前面(与粘合材料11b接触的面)上。这使得薄片基底材料11a的前面成为表观粗糙表面。因此，即使光会聚点P错误地设定在超出晶片10的背面的点，也不会发生上述问题。由于如箭头所指示的，通过颗粒13散射激光L，因此不形成光会聚点P。结果，显著地减弱在错误设定的光会聚点P的激光L的能量。因此，在第五实施例中提供与第一实施例相同的效果。
同样，在第五实施例中，由于与第一实施例相同的操作通过采取下面的措施能够必定提供上述效果设定分散有颗粒13的薄片基底材料11a的前面的表观表面粗糙度中的最大高度Rmax以便其等于或大于使用的激光L的波长λ。
分散有颗粒13的基底材料11a的前面的表观表面粗糙度中的最大高度Rmax基本等于颗粒13的颗粒直径。
(变型)以下面方式修改第一到第五实施例。
(1)可以使用由用于形成多层结构的晶片的半导体材料形成的晶片来代替大块硅晶片10。在这种情况下使用的晶片的示例包括粘接SOI(绝缘体上硅)结构的晶片SIMOX(注氧隔离)结构的晶片；其中通过固相外延或熔融再结晶在玻璃的绝缘衬底等上形成多晶硅和非晶硅的SOI结构的晶片；通过在蓝宝石衬底等上结晶生长III-V化合物半导体层获得的、用于发光器件的晶片；以及通过使用阳极粘接将硅衬底和玻璃衬底粘贴在一起而形成的晶片。
(2)可以使用任意一种晶片来代替大块硅晶片10，只要该晶片由用于形成晶片(例如砷化镓衬底)的半导体材料(例如砷化镓材料)形成。
进一步地，可用由各种材料的任意之一(例如，含玻璃的材料)形成的晶片来代替它。在这种情况下，由于多光子吸收导致的重整区R不限于如上述实施例的包括熔融处理区域的那些重整区。其可根据用于形成晶片的材料适当地形成。例如，在用于形成晶片的材料包含玻璃的情况下，能够形成由于多光子吸收导致的重整区R以便其包括破裂区或折射率不同的区域。
(3)通过采取下面的措施切割或分离晶片10靠着将沿其切割晶片10的线按压具有曲率的物体(例如，半圆物体)的弯曲表面(弯曲面)，并施加压力。由此在重整区R中产生剪切应力以切割和分离晶片10。
(4)除切割薄片11外，可以提供专用光散射部件；可以将光散射部件粘接到晶片10的背面10a，其接着被激光L照射以形成重整区R；此后，可以从晶片10中除去光散射部件，并且随后，将切割薄片11粘接到晶片10的背面10a。
(第六实施例)在第六实施例中，如图11A和11B所示，薄板、盘状晶片21由硅形成。将晶片21粘接到在与其激光入射面21a相对的其背面21b处的树脂薄片41，其为衬底表面的面。该薄片在其整个表面之上具有由粘合剂等形成的粘接层52(图11B)，并具有可伸展性。薄片41的垂直部分由圆形框架42夹持以便夹紧薄片41来提供晶片产品。
在晶片21的周围部分的一部分处，形成有指示晶体取向的取向平面OF。在晶片21的光入射面21a之上，以栅格图形对齐和放置通过扩散工艺等形成的半导体器件24。
在各个半导体器件24之间的光入射面21a中，建立计划的分割线DL1到DL14以便它们在晶片21的厚度方向上朝背面21b延伸。该计划的分割线是将沿其在晶片厚度方向上切割并分隔晶片的线。在基本垂直于取向平面OF的方向上提供计划的分割线DL1到DL7以便它们彼此平行。在基本平行于取向平面OF的方向上提供计划的分割线DL8到DL14以便它们彼此平行。也就是说，计划的分割线DL1到DL7与计划的分割线DL8到DL14彼此垂直地交叉。
每个半导体器件24在其四侧用计划的分割线DL围绕。沿计划的分割线DL在其厚度方向上分割晶片21，并由此获得具有半导体器件24的多个半导体芯片22。
通过溅射在晶片21的整个背面21b上形成几微米厚的铝薄片25(图11B)。铝薄片25很容易形成并且对晶片21的粘附力和反射激光的效率很高。通过作为干燥工艺之一的溅射技术来形成铝薄片25；因此，在薄片形成工艺中影响半导体器件是不可能的。提供薄片25作为保护薄片41免受激光的保护层。
在下面的描述中，未被从晶片21中分割出来并且假设在分割衬底后变为半导体芯片的部分也称作半导体芯片。在分割工艺中通过在其厚度方向上沿计划的分割线DL分割晶片来形成这些半导体芯片22。此后，对它们进行各种工艺，如安装工艺、粘接工艺、以及封装工艺，由此完成作为封装地IC和LSI。
如图11B中所举例说明的，沿线11B-11B在晶片21之上形成其上具有各自半导体器件24的六个半导体芯片22a到22f。晶片21具有利用介于中间的铝片25粘接到粘接层52的其背面21b。从晶片21的后侧21b开始以铝薄片25、粘接层52和薄片41这个次序布置铝薄片25、粘接层52和薄片41。
为将这些芯片22a到22f彼此分离，建立七条计划的分割线DL1到DL7和图11B中未示出的计划的分割线DL11和DL12(图11A)。通过后面描述的方法，在晶片21的厚度方向上在计划的分割线DL1到DL7、DL11和DL12上形成作为分割起始点的重整区R。
如图12所示，半导体芯片的诸如激光机器这样的制造机器1装备有投影激光L的激光头31。激光头31具有会聚激光L并能够在预定焦点位置处会聚激光L的聚光透镜32。在这个示例中，设置激光头以便从晶片21内的光入射面21a开始在Dpp深度的位置处形成激光L的光会聚点P。
为了在晶片21内形成重整区R，使用用于晶片检测的激光L来扫描图11A中所举例说明的计划的分割线DL的一个，并设定将用激光L照射的范围。这里假定在作为示例的计划的分割线DL4上形成重整区R。
如图12所示，使激光头31沿计划的分割线DL4(在由箭头F4指示的方向上)进行扫描移动。然后，从光入射面21a侧施加激光L。结果，通过使激光L的光会聚点P进行扫描移动在Dp深度的路径中适当地形成由于多光子吸收导致的重整区R。
此时，通过调整激光L的光会聚点P的深度Dp能够在晶片21的厚度范围内的任意深度处形成任意层数的重整区R。例如，在晶片21相对较厚的情况下，在其厚度方向上移动光会聚点P，并在衬底的厚度方向上在计划的分割线DL上连续地或在多个点处形成重整区R。由此，必定能够分割晶片21。
如图13所示，假定在其背面2b附近在晶片21内的计划的分割线DL4上形成重整区R。即使从假设将在其处形成重整区Rs的预期光会聚点开始朝着薄片41移动激光L的光会聚点并且将其移动到在薄片41内部和在晶片21外侧的光会聚点Pb，也不会产生问题。由于在晶片21的背面21b之上形成铝薄片25，因此激光L在其被会聚到位置Pb之前由铝薄片25反射了。因此，由于激光L不真正会聚到光会聚点Pb，因此不可能通过热影响来改变粘接层52或薄片41的品质。
也就是说，即使在背面21b附近用激光L来照射晶片21，激光L通过晶片21而会聚在薄片41内是不可能的。因此，针对变成分割起始点的背面21b附近能够形成重整区R。同样地，关于其它计划的分割线DL，如计划的分割线DL4一样，能够在背面21b附近形成重整区R。
随后，在平面的方向上延伸薄片41以将应力施加到晶片21。由此利用重整区R作为起始点来扩大裂纹或切口以在厚度方向上沿计划的分割线DL分割晶片21。
用于延伸薄片41的示例方法是采取下面规程的公知方法固定框架42，使用具有与晶片21的背面21b基本相同尺寸的平面的未示出的按压装置；使用该装置，从薄片41的后侧按压晶片21以便提升晶片；并且由此在平面方向上伸展薄片41以在平面方向上将应力施加到晶片21。
当在晶片21的背面21b附近形成重整区R时，当伸展薄片41以分割晶片21时它们有效地用作破裂的起始点。因此，通过较小的力就能够扩大裂纹，并且必定能够分割晶片21。
在第六实施例中，能够使用除了铝薄片25之外的任意材料用作在晶片21的背面21b之上形成的薄片，只要该材料反射激光L。例如，可形成诸如钛薄片这样的其它任意金属薄片。薄片形成方法不局限于溅射，可采取电镀或应用反射激光的涂敷材料。在由电镀形成金属薄片的情况下，能够较低成本较短时间地形成较强粘附到晶片的金属薄片。
第六实施例提供如下优点。
(1)在晶片21的背面21b之上形成反射激光L的铝薄片25。因此，由通过晶片21的激光L能够限制光会聚点P被置于在薄片41内。
即使在其背面21b附近用激光L照射晶片21，激光L通过晶片21并用激光L照射薄片41也是不可能。因此，针对背面21b附近的区域能够形成作为分割起始点的足够数量的重整区R。
由此，保护薄片41不被施加到计划的分割线DL的、通过晶片21并会聚在薄片41内的激光L所改变。此时，在晶片21的背面21b附近能够形成用于晶片切割的足够数量的重整区R。
(实施例七)在图14所示的实施例中，通过会聚由铝薄片25反射的激光L来形成重整区R。
如图12所示，通过在激光头31的激光L投影面和光入射面21a之间的距离M来确定光会聚点P的位置。在未形成铝薄片25的情况下，随着这个距离M的减小光会聚点P朝着薄片41移动更多。当施加激光束L1到L5时，如图14所示，设置激光头以便按照L1到L5的次序缩短距离M。
将激光L1会聚到被设置为在光会聚点P1到P5中最靠近光入射面21a的位置的光会聚点P1处，并且就在光入射面21a之下形成重整区R1。类似地，通过激光L2在光会聚点P2周围形成重整区R2，并且通过激光L3在光会聚点P3周围形成重整区R3。也就是说，通过入射在晶片21上的直接会聚到光会聚点P1到P3处的激光L1到L3的光束来形成重整区R1到R3。
没有铝薄片25，激光L4将被会聚在粘合层52中的光会聚点Pm处。但是，通过提供铝薄片25，在激光会聚在那里之前它就被通过薄片25反射掉了。它被会聚到设置在光会聚点P3和背面21b之间的光会聚点P4处，并且在它周围形成重整区R4。类似地，没有铝薄片25，则激光L5将会聚到薄片41中的光会聚点Pn处。通过提供铝薄片25，在激光会聚到那里之前它就被通过该薄片反射掉了。它被会聚到设置在光会聚点P2和光会聚点P3之间的光会聚点P5处，并且在它周围形成重整区R5。
当在晶片21的厚度方向上引入多层重整区R时在从光入射面21a以距离的增序形成重整区R时，激光L通过之前已形成的重整区R并它被散射。由此，变得不易于形成光会聚点P。结果，不形成具有具有足够大小的重整区R。为处理这个问题，理想的情况是从光入射面21a以距离的降序形成重整区R。
因此，理想的情况是应当以R4、R3、R5、R2到R1的次序形成重整区R。控制在激光头31和光入射面21a之间的距离以便按照L4、L3、L5、L2到L1的次序投影激光L的光束。
第七实施例提供下面的优点。
(1)在重整区形成工艺中，通过在其背面21b之上形成的铝薄片21来反射施加到晶片21内部的激光L。将该反射的激光L的光会聚点P置于晶片21内，由此形成重整区R。因此，通过充分利用反射的激光L的能量来有效地形成重整区R。
(2)会聚由铝薄片25反射的激光L以在背面21b附近形成重整区R4和K5。由此，能够在背面21b附近形成用作分割起始点的足够数目或数量的重整区R。在背面21b附近形成的重整区R变成用于当通过伸展该薄片41来分割晶片21时在计划的分割线DL上扩大裂纹的起始点。因此，通过形成足够数目或数量的重整区R以较小力就可分割晶片21。因此，能够容易地分割晶片21，并且能够除去剩下未分割的部分。
(第八实施例)在图15所示的第八实施例中，只沿计划的分割线DL在背面21b之上形成铝薄片25。以具有宽度为例如每个半导体芯片22的侧边的长度的大约1/10的条形状在计划的分割线DL3到DL5上形成铝薄片25。当观看晶片21的整个背面21b时，以栅格图形在计划的分割线DL1到DL14上形成铝薄片25。即使在采取该结构的情况下，铝薄片25也能反射施加到计划的分割线DL的激光L；因此，能够提供与第一和第二实施例相同的优点。而且，将背面21b中除了形成铝薄片25的区域之外的大部分区域直接粘合到粘合层52，并且能够将晶片21紧密粘合到薄片41。因此，在分割工艺中，能够稳定地将应力施加到晶片21，并且必定能够分割衬底。
作为替代，可在对应于计划的分割线DL的位置中在粘接层52上以网格图形的方式放置诸如铝箔这样的金属箔。
在第六到第八实施例中，晶片21可以是由在其光入射面21a之上形成的二氧化硅组成的氧化片以及SOI(绝缘体上硅)晶片等。
权利要求
1.一种通过将由利用光会聚点(P)所施加的激光(L)形成的由于多光子吸收导致的重整区(R)置为切割起始点进行切割而切割和分离的晶片产品，所述晶片产品包括晶片(10)，具有两个面(10a、10b)，所述两个面的其中一个是激光入射面(10b)，其特征在于将与所述激光入射面相对的另一个面(10a)变得粗糙成在其上具有基本上均匀的凸起和凹陷(10c)。
2.一种通过将由利用光会聚点(P)所施加的激光(L)形成的由于多光子吸收导致的重整区(R)置为切割起始点进行切割而切割和分离的晶片产品，所述晶片产品包括晶片(10)，具有两个面(10a、10b)，所述两个面的其中一个是激光入射面(10b)，其特征在于粘合到与所述激光入射面相对的另一个面(10a)以散射通过所述晶片的所述激光的光散射部件(11)。
3.根据权利要求2所述的晶片产品，其中所述光散射部件(11)包括基底材料(11a)和由用于将所述基底材料粘合到所述晶片的粘接剂组成的粘合材料(11b)；以及所述粘合材料(11b)具有与所述晶片相连的面，将该面变得粗糙成具有基本上均匀的凸起和凹陷。
4.根据权利要求2所述的晶片产品，其中所述光散射部件(11)包括基底材料(11a)和由用于将所述基底材料粘合到所述晶片的粘接剂组成的粘合材料(11b)；以及所述基底材料(11a)具有与所述粘合材料接触的面，将该面变得粗糙成具有基本上均匀的凸起和凹陷。
5.根据权利要求2所述的晶片产品，其中所述光散射部件(11)包括基底材料(11a)；粘合材料(11b)，由用于将所述基底材料粘合到所述晶片的粘接剂组成；以及基本上均匀地分散并粘合在与所述晶片相连的所述粘合材料的面上的大量颗粒(13)，所述颗粒使得与所述晶片相连的所述粘合材料的所述面成为具有基本上均匀的凸起和凹陷的表观粗糙表面。
6.根据权利要求2所述的晶片产品，其中所述光散射部件(11)包括基底材料(11a)；粘合材料(11b)，由用于将所述基底材料粘合到所述晶片的粘接剂组成；以及基本上均匀地埋入在所述粘合材料中的大量颗粒(13)，所述颗粒的折射率和反射率不同于所述粘合材料的折射率和反射率，并且所述颗粒使得与所述粘合材料接触的所述基底材料的面成为具有基本上均匀的凸起和凹陷的表观粗糙表面。
7.根据权利要求2所述的晶片产品，其中所述光散射部件(11)是切割薄片，其被拉伸从而将拉伸应力施加到所述重整区并且利用所述重整区作为所述切割起始点使切割发生。
8.根据权利要求1到7的任意一个所述的晶片产品，其中表面粗糙度的凸起和凹陷的最大高度等于或大于所述激光的波长。
9.一种用于晶片产品的处理方法，包括从晶片(10)的激光入射面(10b)的方向上将激光(L)施加到所述晶片，以便通过利用由所述激光在所述晶片内部形成的由于多光子吸收导致的重整区(R)进行切割来切割和分离所述晶片，其特征在于在施加所述激光之前，将与所述晶片的所述激光入射面相对的所述晶片的面形成为具有基本上均匀的凸起和凹陷的粗糙表面以散射所述激光。
10.一种用于晶片产品的处理方法，包括从晶片的激光入射面(10b)的方向上将激光(L)施加到所述晶片(10)，以便通过利用在所述晶片内部形成的由于多光子吸收导致的重整区(R)进行切割来切割和分离所述晶片，其特征在于在施加所述激光之前，将用于散射所述激光的激光散射部件(11)粘合到与所述激光入射面相对的所述晶片(10)的面(10a)。
11.根据权利要求10所述的处理方法，还包括通过基底材料(11a)和由用于将所述基底材料粘合到所述晶片的粘接剂组成的粘合材料(11b)形成所述光散射部件；以及在粘合到所述晶片的所述粘合材料的面上，形成具有基本上均匀的凸起和凹陷的粗糙表面。
12.根据权利要求10所述的处理方法，还包括通过基底材料(11a)和由用于将所述基底材料粘合到所述晶片的粘接剂组成的粘合材料(11b)形成所述光散射部件(11)；以及在与所述粘合材料接触的所述基底材料的面上，形成具有基本上均匀的凸起和凹陷的粗糙表面。
13.根据权利要求10所述的处理方法，还包括通过基底材料(11a)和由用于将所述基底材料粘合到所述晶片的粘接剂组成的粘合材料(11b)形成所述光散射部件(11)，并且大量颗粒(13)基本上均匀地分散并粘合到将与所述晶片相连的所述粘合材料的面上；其中所述颗粒(13)使得与所述晶片相连的所述粘合材料的所述面成为具有基本上均匀的凸起和凹陷的表观粗糙表面。
14.根据权利要求10所述的处理方法，还包括通过基底材料(11a)和由用于将所述基底材料粘合到所述晶片的粘接剂组成的粘合材料(11b)形成所述光散射部件(11)，并且大量颗粒(13)基本上均匀地埋入在所述粘合材料中，其中所述颗粒的折射率和反射率不同于所述粘合材料的折射率和反射率，以及其中所述颗粒使得与所述粘合材料接触的所述基底材料的所述面成为具有基本上均匀的凸起和凹陷的表观粗糙表面。
15.根据权利要求10所述的方法，其中所述光散射部件(11)是切割薄片，其被拉伸从而将拉伸应力施加到所述重整区并利用所述重整区作为所述切割起始点使切割发生。
16.根据权利要求10到15的任意一个所述的晶片产品，其中表面粗糙度的凸起和凹陷的最大高度等于或大于所述激光的波长。
17.一种用于晶片产品的处理方法，包括将薄片(41)粘合到晶片(21)；使用置于所述晶片内部的光会聚点(P)将激光(L)施加到所述晶片以在所述光会聚点处形成由于多光子吸收导致的重整区(R)，同时在所述晶片的厚度方向上沿着用于分割所述晶片的计划的分割线(DL)相对于所述晶片移动所述激光；以及伸展所述薄片以利用所述重整区作为起始点沿着所述计划的分割线在所述厚度的方向上分割所述晶片，其特征在于将在所述薄片和所述晶片之间的反射器(25)形成在至少所述计划的分割线上以反射穿过所述晶片入射到其上的光。
18.根据权利要求17所述的处理方法，其中所述反射器由金属薄片形成。
19.根据权利要求18所述的处理方法，其中所述金属薄片主要由铝形成。
20.根据权利要求17所述的处理方法，其中所述施加激光包括在所述厚度的方向上移动所述激光，以便在通过所述晶片和在所述反射器处反射后在所述晶片内部会聚所述激光。
21.根据权利要求20所述的处理方法，其中在所述薄片粘合到所述晶片的面的附近形成所述重整区。
22.一种通过在由激光(L)形成的重整区(R)处进行切割而可分离的晶片产品，所述晶片产品包括具有两个面的晶片(10、21)，所述两个面的其中一个面是激光入射面而另一个面是在晶片厚度的方向上与所述光入射面相对的面；以及附着到所述晶片的所述另一个面的切割薄片(11、41)，用于当被拉伸时将所述晶片切割为多个芯片(22)，其特征在于在所述晶片和所述切割薄片之间提供的保护层(10c、11、13、25)，用于散射或反射穿过所述晶片的激光以因此保护所述切割薄片免受所述激光。
全文摘要
半导体晶片(10、21)具有两个面，其中一个面为激光入射面。将切割薄片(11、25)附着到晶片的另一个面，以便它被拉伸从而将拉伸应力施加到激光－重整区(R)并利用重整区作为切割起始点使切割发生。在晶片和切割薄片之间提供诸如光散射凸起和凹陷(10c)这样的保护层、光散射部件(11、13)或者光反射部件(25)，以散射和反射穿过晶片的激光。由此，能够切割薄片不被损坏，因为在切割薄片中不形成激光会聚点。
文档编号B28D5/00GK1967815SQ200610148540
公开日2007年5月23日 申请日期2006年11月15日 优先权日2005年11月16日
发明者丸山友美, 田村宗生, 藤井哲夫, 船户祐嗣 申请人:株式会社电装