一种晶圆激光开槽方法与流程

本发明涉及半导体，具体涉及一种晶圆激光开槽方法。

背景技术：

1、硅晶圆，也被称为硅片或硅晶圆片，是制造集成电路的重要材料。硅晶圆作为重要的基片材料，需要经过多道工序加工。其中，开槽工序是硅晶圆制造过程中的重要一环，用于在硅晶圆上形成特定深度和宽度的槽道，以满足后续工艺的需求。传统的开槽方法通常采用机械切割或化学腐蚀等方式，这些方法存在加工效率低、精度差、易损伤硅晶圆表面等问题，硅晶圆对切割道内的熔渣、金属卷起的高度卡控要求很高，原因是pi的厚度无法做太厚，因此，如何降低晶圆开槽过程中的火山口成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

2、wo2019/061963a1公开了一种激光切割方法，其通过在待切割基板上覆盖吸热层，并进一步公开了吸热层为光解胶，进而避免在切割过程中产生裂纹的缺陷，但其对于火山口的高度影响较小，无法有效的降低火山口高度。

3、cn112831261a公开了一种用于激光诱导超临界液体烧蚀加工的保护液膜组合物及激光切割工艺，其通过采用激光诱导生成超临界液体的基体混合物、冷却剂、润湿剂、消泡剂和水进行组合，进而有效去除由激光烧蚀产生的碎屑以及堆积在作用区周围的熔融物及火山口高度。但其开槽口仍然具有明显碎屑，且火山口高度高于2μm。

4、鉴于此，提出本申请。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种晶圆激光开槽方法，所述的晶圆激光开槽方法能够避免在槽口形成碎屑，避免在槽口堆积碎料，在开槽过程中，大幅度减少上层物质受热未融化而下层物质已经融化或气化的现象，避免下层物质体积膨胀而顶裂上层材质，避免发生激光爆点，能够有效的降低熔渣高度，有效的提高激光开槽效果，提高封装良品率。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种晶圆激光开槽方法，包括以下步骤：在晶圆表面涂覆激光保护液，形成保护层；利用第一激光沿保护层的表面向下开槽形成凹槽；利用第二激光沿凹槽向下开槽；

4、所述第一激光的能量为a1，单位为w；所述第一激光的频率为b1，单位为khz；所述第二激光的能量为a2，单位为w；所述第二激光的频率为b2，单位为khz；

5、所述第一激光和第二激光满足：0.75≤（a1×b1/ a2×b2）≤1.82；

6、所述激光保护液包括以下重量份的组分：25~40份水溶性树脂、10~20份有机溶剂、8~12份复合溶胶、0.4~0.8份润湿剂、0.2~0.6份紫外吸收剂、30~50份水。

7、作为本发明的优选实施方案，所述晶圆为硅晶圆。

8、作为本发明的优选实施方案，所述第一激光和第二激光满足：1≤（a1×b1/ a2×b2）≤1.4。

9、作为本发明的优选实施方案，满足如下（a）~（d）中的至少一项：

10、（a）所述a1满足：1w≤a1≤1.2w；

11、（b）所述b1满足：120khz≤b1≤150khz；

12、（c）所述a2满足：2.6w≤a2≤3.8w；

13、（d）所述b2满足：38khz≤b2≤42khz。

14、作为本发明的优选实施方案，所述第一激光在晶圆上开槽的速度为c1，单位为mm/s，所述第二激光在晶圆上开槽的速度为c2，单位为mm/s，满足：c1≥c2。

15、作为本发明的优选实施方案，所述c1满足：200mm/s≤c1≤400mm/s；和/或

16、所述c2满足：200mm/s≤c2≤300mm/s。

17、作为本发明的优选实施方案，所述第一激光的波长为340~360nm。

18、作为本发明的优选实施方案，所述第二激光的波长为340~360nm。

19、作为本发明的优选实施方案，所述水溶性树脂的制备方法为：将8~15重量份巯丙基三乙氧基硅烷、5~12重量份羟基硅油、0.1~0.4重量份催化剂加入到30~50重量份异丙醇中，在80~95℃下反应2~6h，得到前驱体；

20、将15~24重量份前驱体、10~16重量份丙烯酸、8~15重量份聚乙烯醇、0.2~0.6重量份引发剂加入到30~70重量份n,n-二甲基甲酰胺中，在80~95℃下反应2~6h，得到水溶性树脂。

21、作为本发明的优选实施方案，所述催化剂为过渡金属化合物。

22、作为本发明的优选实施方案，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯中的至少一种。

23、作为本发明的优选实施方案，所述复合溶胶的制备方法，包括以下步骤：将8~15重量份六甲基二硅氧烷、2~5重量份十二烷基硫酸钠、1~2重量份羧甲基纤维素钠、0.5~1.2重量份柠檬酸加入到30~60重量份水中，在60~85℃下搅拌均匀，再加入4~8重量份聚乙二醇二丙烯酸酯、3~6重量份甲基丙烯酰化壳聚糖，在60~85℃下搅拌均匀，超声处理，得到复合溶胶。

24、作为本发明的优选实施方案，所述超声处理的功率为300~600w，超声处理的时间为20~60min。

25、作为本发明的优选实施方案，所述开槽完成后还包括清洗、干燥。

26、作为本发明的优选实施方案，所述有机溶剂为异丙醇、乙二醇、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、甲酮、丙酮中的至少一种。

27、作为本发明的优选实施方案，所述清洗液包括以下重量百分比的组分：2~6%硝酸溶液、5~20%十二烷基苯磺酸钠、余量水。

28、其中硝酸溶液的浓度为0.5~2mol/l。

29、作为本发明的优选实施方案，所述润湿剂为有机硅表面活性剂。

30、作为本发明的优选实施方案，所述紫外吸收剂为苯酮类紫外吸收剂、苯酮磺酸类紫外吸收剂中的至少一种。

31、本发明的有益效果在于：本发明通过先在晶圆表面涂覆激光保护液，而后经过二次激光开槽处理，并通过控制第一激光和第二激光的参数，使其满足：0.75≤（a1×b1/ a2×b2）≤1.82，其中第一激光主要是用于切割晶圆形成凹槽，而第二激光一方面在第一激光形成的凹槽的基础上继续开槽，另外一方面，第二激光将切割后的金属进行挖除，使激光后的凹槽达到标准槽型，能够有效的降低熔渣高度，避免在槽口形成碎屑，避免在槽口堆积碎料，在开槽过程中，大幅度减少上层物质受热未融化而下层物质已经融化或气化的现象，避免下层物质体积膨胀而顶裂上层材质，避免发生激光爆点，有效的提高激光开槽效果，提高封装良品率。

技术特征：

1.一种晶圆激光开槽方法，其特征在于，包括以下步骤：在晶圆表面涂覆激光保护液，形成保护层；利用第一激光沿保护层的表面向下开槽形成凹槽；利用第二激光沿凹槽向下开槽；

2.根据权利要求1所述的晶圆激光开槽方法，其特征在于，所述第一激光和第二激光满足：1≤（a1×b1/ a2×b2）≤1.4。

3.根据权利要求1所述的晶圆激光开槽方法，其特征在于，满足如下（a）~（d）中的至少一项：

4.根据权利要求1所述的晶圆激光开槽方法，其特征在于，所述第一激光在晶圆上开槽的速度为c1，单位为mm/s，所述第二激光在晶圆上开槽的速度为c2，单位为mm/s，满足：c1≥c2。

5.根据权利要求1所述的晶圆激光开槽方法，其特征在于，所述c1满足：200mm/s≤c1≤400mm/s；和/或

6.根据权利要求1所述的晶圆激光开槽方法，其特征在于，所述第一激光的波长为340~360nm；和/或

7.根据权利要求1所述的晶圆激光开槽方法，其特征在于，所述水溶性树脂的制备方法为：将8~15重量份巯丙基三乙氧基硅烷、5~12重量份羟基硅油、0.1~0.4重量份催化剂加入到30~50重量份异丙醇中，在80~95℃下反应2~6h，得到前驱体；

8.根据权利要求7所述的晶圆激光开槽方法，其特征在于，所述催化剂为过渡金属化合物；和/或

9.根据权利要求1所述的晶圆激光开槽方法，其特征在于，所述复合溶胶的制备方法，包括以下步骤：将8~15重量份六甲基二硅氧烷、2~5重量份十二烷基硫酸钠、1~2重量份羧甲基纤维素钠、0.5~1.2重量份柠檬酸加入到30~60重量份水中，在60~85℃下搅拌均匀，再加入4~8重量份聚乙二醇二丙烯酸酯、3~6重量份甲基丙烯酰化壳聚糖，在60~85℃下搅拌均匀，超声处理，得到复合溶胶。

10.根据权利要求1所述的晶圆激光开槽方法，其特征在于，所述润湿剂为有机硅表面活性剂；和/或

技术总结
本发明公开了一种晶圆激光开槽方法，属于半导体技术领域，包括以下步骤：在晶圆表面涂覆激光保护液，形成保护层；利用第一激光沿保护层的表面向下开槽形成凹槽；利用第二激光沿凹槽向下开槽；所述第一激光的能量为A<subgt;1</subgt;，单位为W；所述第一激光的频率为B<subgt;1</subgt;，单位为KHz；所述第二激光的能量为A<subgt;2</subgt;，单位为W；所述第二激光的频率为B<subgt;2</subgt;，单位为KHz；所述第一激光和第二激光满足：0.75≤（A<subgt;1</subgt;×B<subgt;1</subgt;/A<subgt;2</subgt;×B<subgt;2</subgt;）≤1.82；本发明所述的晶圆激光开槽方法能够避免在槽口形成碎屑，避免在槽口堆积碎料，在开槽过程中，避免发生激光爆点，能够有效的降低熔渣高度，有效的提高激光开槽效果，提高封装良品率。

技术研发人员：马灵箭,黄涛,熊伟
受保护的技术使用者：江苏中科智芯集成科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/23