晶片的生成方法
【專利摘要】提供晶片的生成方法，抑制磨削磨具的消耗量并縮短磨削時間。晶片的生成方法從具有第一端面以及位于該第一端面的相反側(cè)的第二端面的化合物單晶錠生成晶片，包含分離面形成步驟，由卡盤工作臺對化合物單晶錠的第二端面進(jìn)行保持，將對于化合物單晶錠具有透過性的波長的激光束的聚光點(diǎn)定位在距第一端面相當(dāng)于要生成的晶片的厚度的深度，使該聚光點(diǎn)與化合物單晶錠相對地移動而對該第一端面照射該激光束，形成由與該第一端面平行的改質(zhì)層和從該改質(zhì)層伸長的裂痕構(gòu)成的分離面。將構(gòu)成化合物單晶錠的原子量大的原子和原子量小的原子之中原子量小的原子排列的極性面作為該第一端面，在平坦化步驟中對原子量小的原子排列的極性面即第一端面進(jìn)行磨削。
【專利說明】
晶片的生成方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及晶片的生成方法，從化合物單晶錠生成晶片。
【背景技術(shù)】
[0002]在以硅等作為原材料的晶片的正面上層疊功能層，在該功能層上在通過多個分割預(yù)定線劃分出的區(qū)域中形成有IC、LSI等各種器件。并且，通過切削裝置、激光加工裝置等加工裝置對晶片的分割預(yù)定線實(shí)施加工，將晶片分割成各個器件芯片，分割得到的器件芯片廣泛應(yīng)用于移動電話、個人計(jì)算機(jī)等各種電子設(shè)備。
[0003]并且，在以SiC、GaN等六方晶單晶作為材料的晶片的正面上層疊有功能層，在所層疊的功能層上通過形成為格子狀的多條分割預(yù)定線進(jìn)行劃分而形成功率器件或者LED、LD等光器件。
[0004]形成有器件的晶片通常是利用線切割對錠進(jìn)行切片而生成的，對切片得到的晶片的正面背面進(jìn)行研磨而精加工成鏡面(例如，參照日本特開2000-94221號公報)。
[0005]在該線切割中，將直徑約為100?300μπι的鋼琴絲等一根金屬絲纏繞在通常設(shè)置于二?四條間隔輔助輥上的多個槽中，按照一定間距彼此平行配置且使金屬絲在一定方向或者雙向上行進(jìn)，將錠切片成多個晶片。
[0006]但是，當(dāng)利用線切割將錠切斷，并對正面背面進(jìn)行研磨而生成晶片時，會浪費(fèi)錠的70?80 %，存在不經(jīng)濟(jì)這樣的問題。特別是SiC、GaN等化合物單晶錠的莫氏硬度較高，利用線切割而進(jìn)行的切斷很困難，花費(fèi)相當(dāng)長的時間，生產(chǎn)性較差，在高效地生成晶片方面存在課題。
[0007]為了解決這些問題，在日本特開2013-49161號公報中記載了如下技術(shù):將對于SiC具有透過性的波長的激光束的聚光點(diǎn)定位在化合物單晶錠的內(nèi)部而進(jìn)行照射，在切斷預(yù)定面上形成改質(zhì)層和裂痕，并施加外力而沿著形成有改質(zhì)層和裂痕的切斷預(yù)定面割斷晶片，從錠分離晶片。
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開第2000-94221號公報
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本特開第2013-49161號公報
[0010]但是，在專利文獻(xiàn)2所記載的錠的切斷方法中存在如下的課題:為了從晶片分離后的錠的端面再次照射激光束而形成包含改質(zhì)層和從改質(zhì)層傳播的裂痕的分離面，需要對錠的端面進(jìn)行磨削而精加工為平坦，對錠的端面進(jìn)行磨削的磨削磨具的消耗量很大并且耗費(fèi)時間且生產(chǎn)性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明是鑒于上述的點(diǎn)而完成的，其目的在于提供一種晶片的生成方法，該晶片的生成方法在對化合物單晶錠的端面進(jìn)行磨削的平坦化工序中，能夠抑制磨削磨具的消耗量并且能夠縮短磨削時間。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，提供一種晶片的生成方法，從化合物單晶錠生成晶片，該化合物單晶錠具有第一端面以及位于該第一端面的相反側(cè)的第二端面，該晶片的生成方法的特征在于，具有如下的步驟:分離面形成步驟，由卡盤工作臺對化合物單晶錠的該第二端面進(jìn)行保持，將對于化合物單晶錠具有透過性的波長的激光束的聚光點(diǎn)定位在距該第一端面相當(dāng)于要生成的晶片的厚度的深度，并且使該聚光點(diǎn)與化合物單晶錠相對地移動而對該第一端面照射該激光束，形成由與該第一端面平行的改質(zhì)層以及從該改質(zhì)層伸長的裂痕構(gòu)成的分離面;晶片生成步驟，在實(shí)施了該分離面形成步驟之后，從該分離面將相當(dāng)于晶片的厚度的板狀物從化合物單晶錠分離而生成晶片；以及平坦化步驟，在實(shí)施了該晶片生成步驟之后，對晶片分離后的化合物單晶錠的該第一端面進(jìn)行磨削而使其平坦化，在該分離面形成步驟中，將構(gòu)成化合物單晶錠的原子量大的原子和原子量小的原子之中的原子量小的原子排列的極性面作為該第一端面，在該平坦化步驟中，對原子量小的原子排列的極性面即該第一端面進(jìn)行磨削。
[0013]優(yōu)選化合物單晶錠為SiC錠，碳(C)排列的極性面為第一端面?；蛘呋衔飭尉уV為GaN錠，氮(N)排列的極性面為第一端面。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的晶片的生成方法，由于構(gòu)成為在分離面形成步驟中，使構(gòu)成化合物單晶錠的原子量大的原子和原子量小的原子之中的原子量小的原子排列的極性面為第一端面，在平坦化步驟中，對原子量小的原子排列的極性面即第一端面進(jìn)行磨削，所以與對第二端面進(jìn)行磨削的情況相比磨削磨具的磨損量減少為1/2?1/3并且磨削所需要的時間也減少為1/2?1/3。
【附圖說明】
[0015]圖1是適合實(shí)施本發(fā)明的晶片的生成方法的激光加工裝置的立體圖。
[0016]圖2是激光束產(chǎn)生單元的框圖。
[0017]圖3的(A)是化合物單晶錠的立體圖，圖3的(B)是其主視圖。
[0018]圖4是對分離面形成步驟進(jìn)行說明的立體圖。
[0019]圖5是對改質(zhì)層形成步驟進(jìn)行說明的示意性剖視圖。
[0020]圖6是對晶片生成步驟進(jìn)行說明的立體圖。
[0021 ]圖7是在晶片生成步驟中所生成的晶片的立體圖。
[0022]圖8是示出平坦化步驟的立體圖。
[0023]圖9是平坦化步驟實(shí)施后的保持于卡盤工作臺上的化合物單晶錠的立體圖。
[0024]標(biāo)號說明
[0025]2:激光加工裝置；11:化合物單晶錠；I Ia:第一端面；I Ib:第二端面；13:第一定向平面；15:第二定向平面；17:改質(zhì)層；19:裂痕；21:化合物單晶晶片；26:支承工作臺；30:激光束照射單元;36:聚光器(激光頭)；54:按壓機(jī)構(gòu)；56:頭部;58:按壓部件;62:磨削單元；68:磨削磨輪;72:磨削磨具。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說明。參照圖1，示出了適合實(shí)施本發(fā)明的晶片的生成方法的激光加工裝置2的立體圖。激光加工裝置2包含以能夠在X軸方向上移動的方式搭載在靜止基臺4上的第一滑動塊6。
[0027]第一滑動塊6借助由滾珠絲杠8和脈沖電動機(jī)10構(gòu)成的加工進(jìn)給機(jī)構(gòu)12沿著一對導(dǎo)軌14在加工進(jìn)給方向、S卩X軸方向上移動。
[0028]第二滑動塊16以能夠在Y軸方向上移動的方式搭載在第一滑動塊6上。即，第二滑動塊16借助由滾珠絲杠18和脈沖電動機(jī)20構(gòu)成的分度進(jìn)給機(jī)構(gòu)22沿著一對導(dǎo)軌24在分度進(jìn)給方向、即Y軸方向上移動。
[0029]在第二滑動塊16上搭載有支承工作臺26ο支承工作臺26能夠借助加工進(jìn)給機(jī)構(gòu)12和分度進(jìn)給機(jī)構(gòu)22在X軸方向和Y軸方向上移動，并且借助收納在第二滑動塊16中的電動機(jī)而旋轉(zhuǎn)。
[0030]在靜止基臺4上豎立設(shè)置有柱28，在該柱28上安裝有激光束照射機(jī)構(gòu)(激光束照射構(gòu)件)30。激光束照射機(jī)構(gòu)30由收納在外殼32中的圖2所示的激光束產(chǎn)生單元34和安裝于外殼32的前端的聚光器(激光頭)36構(gòu)成。在外殼32的前端安裝有具有顯微鏡和照相機(jī)的攝像單元38，該攝像單元38與聚光器36在X軸方向上排列。
[0031]如圖2所示，激光束產(chǎn)生單元34包含振蕩出YAG激光或者YV04激光的激光振蕩器40、重復(fù)頻率設(shè)定構(gòu)件42、脈沖寬度調(diào)整構(gòu)件44以及功率調(diào)整構(gòu)件46。雖然未特別圖示，但激光振蕩器40具有布魯斯特窗，從激光振蕩器40射出的激光束是直線偏光的激光束。
[0032]被激光束產(chǎn)生單元34的功率調(diào)整構(gòu)件46調(diào)整到規(guī)定的功率的脈沖激光束通過聚光器36的反射鏡48反射，進(jìn)而借助聚光透鏡50將聚光點(diǎn)定位在固定于支承工作臺26上的被加工物即化合物單晶錠11的內(nèi)部而進(jìn)行照射。
[0033]參照圖3的(A)，示出了作為加工對象物的化合物單晶錠11的立體圖。圖3的(B)是圖3的(A)所示的化合物單晶錠11的主視圖。化合物單晶錠(以下，有時簡稱為錠)11由GaN單晶錠或者S i C單晶錠構(gòu)成。
[0034]錠11具有第一端面Ila和位于第一端面Ila的相反側(cè)的第二端面lib。由于錠11的第一端面Ila為激光束的照射面，所以將其研磨成鏡面。
[0035]錠11具有第一定向平面13和與第一定向平面13垂直的第二定向平面15。第一定向平面13的長度形成為比第二定向平面15的長度長。
[0036]第一端面Ila為構(gòu)成化合物單晶錠11的原子量大的原子和原子量小的原子之中的原子量小的原子排列的極性面。因此，第二端面Ilb為原子量大的原子排列的極性面。
[0037]在化合物單晶錠11為GaN錠的情況下，第一端面Ila為一c面即氮(N)極性面，第二端面I Ib為+c面即鎵(Ga)極性面。
[0038]另一方面，在化合物單晶錠11為SiC錠的情況下，第一端面Ila為一c面即碳(C)極性面，第二端面Ilb為+C面即硅(Si)極性面。
[0039]再次參照圖1，在靜止基臺4的左側(cè)固定有柱52，在該柱52上經(jīng)由形成于柱52的開口 53而以能夠在上下方向上移動的方式搭載有按壓機(jī)構(gòu)54。
[0040]在本實(shí)施方式的晶片的生成方法中，如圖4所示，使化合物單晶錠11的第一端面Ila朝上并例如利用蠟或者粘接劑將錠11固定在支承工作臺26上。
[0041]如上所述，第一端面Ila為構(gòu)成化合物單晶錠11的原子量大的原子和原子量小的原子之中的原子量小的原子排列的極性面，在GaN錠的情況下為N極性面，在SiC錠的情況下為C極性面。
[0042]在這樣將化合物單晶錠11支承于支承工作臺26上之后，實(shí)施如下的分離面形成步驟:將對于固定在支承工作臺26上的化合物單晶錠11具有透過性的波長(例如1064nm的波長)的激光束的聚光點(diǎn)定位在距第一端面Ila相當(dāng)于要生成的晶片的厚度的深度，并且使聚光點(diǎn)與化合物單晶錠11相對地移動而對第一端面Ila照射激光束，如圖5所示，形成與第一端面Ila平行的改質(zhì)層17和從改質(zhì)層17傳播的裂痕19從而形成分離面。
[0043]該分離面形成步驟包含如下的步驟:改質(zhì)層形成步驟，使激光束的聚光點(diǎn)在X軸方向上相對地移動而在錠11的內(nèi)部形成包含改質(zhì)層17和從改質(zhì)層17傳播的裂痕19的分離面；以及轉(zhuǎn)位步驟，使聚光點(diǎn)在Y軸方向上相對地移動而轉(zhuǎn)位規(guī)定的量。
[0044]這里，以如下的方式設(shè)定優(yōu)選的實(shí)施方式的改質(zhì)層形成步驟的激光加工方法。
[0045]光源:Nd: YAG脈沖激光
[0046]波長:1064nm
[0047]重復(fù)頻率:80kHz
[0048]平均輸出:3.2W
[0049]脈沖寬度:4ns
[0050]光斑直徑:10μπι
[0051 ] 聚光透鏡的數(shù)值孔徑(NA):0.45
[0052]轉(zhuǎn)位量:250μπι
[0053]如果以這種方式轉(zhuǎn)位進(jìn)給規(guī)定的量，并且完成了在錠11的整個區(qū)域的深度為Dl的位置上形成多個改質(zhì)層17和從改質(zhì)層17傳播的裂痕，則實(shí)施如下的晶片生成步驟:施加外力而從由改質(zhì)層17和裂痕19構(gòu)成的分離面將相當(dāng)于要形成的晶片的厚度的板狀物從化合物單晶錠11分離而生成化合物單晶晶片21。
[0054]該晶片生成步驟例如通過圖6所示的按壓機(jī)構(gòu)54來實(shí)施。按壓機(jī)構(gòu)54包含通過內(nèi)置于柱52內(nèi)的移動機(jī)構(gòu)而在上下方向上移動的頭部56以及相對于頭部56如圖6的(B)所示在箭頭R方向上旋轉(zhuǎn)的按壓部件58。
[0055]如圖6的(A)所示，將按壓機(jī)構(gòu)54定位在固定于支承工作臺26上的錠11的上方，如圖6的(B)所示，將頭部56下降直到按壓部件58壓接于錠11的第一端面Ila為止。
[0056]在將按壓部件58壓接在錠11的第一端面Ila上的狀態(tài)下，當(dāng)按壓部件58按照箭頭R方向旋轉(zhuǎn)時，能夠在錠11上產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，錠11從形成有改質(zhì)層17和裂痕19的分離起點(diǎn)斷裂，從化合物單晶錠11生成圖7所示的化合物單晶晶片21。
[0057]在實(shí)施了晶片生成步驟之后，實(shí)施如下的平坦化步驟:對晶片21分離后的化合物單晶錠11的第一端面Ila進(jìn)行磨削而將其平坦化。在該平坦化步驟中，如圖8所示，使錠11的第一端面Ila朝上而將錠11吸引保持在磨削裝置的卡盤工作臺60上。
[0058]在圖8中，在輪座66上通過多個螺紋部件67以能夠拆裝的方式安裝磨削磨輪68，該輪座66固定于磨削單元62的主軸64的前端。磨削磨輪68采用了在輪基臺70的自由端部(下端部)呈環(huán)狀地固定安裝著多個磨削磨具72的構(gòu)成。
[0059]在平坦化步驟中，一邊使卡盤工作臺60在箭頭a所示的方向上以例如300rpm旋轉(zhuǎn)，一邊使磨削磨輪68在箭頭b所示的方向上以例如6000rpm旋轉(zhuǎn)，并且驅(qū)動未圖示的磨削單元進(jìn)給機(jī)構(gòu)而使磨削磨輪68的磨削磨具72與錠11的第一端面Ila接觸。
[0060]并且，以規(guī)定的磨削進(jìn)給速度(例如0.Ιμπι/s)磨削進(jìn)給磨削磨輪68，而以規(guī)定的量磨削第一端面Ua使其平坦化。優(yōu)選在實(shí)施了該平坦化步驟之后，對被磨削的第一端面Ila進(jìn)行研磨而加工成鏡面。
[0061]當(dāng)實(shí)施平坦化步驟時，如圖9所示，化合物單晶錠11的第一端面Ila被平坦化，優(yōu)選在通過研磨加工將第一端面Ila加工成鏡面之后，再實(shí)施分離面形成步驟。
[0062]這里，以下示出了在平坦化步驟中，對磨削加工的面為第一端面Ila的情況和第二端面Ilb的情況進(jìn)行比較的加工結(jié)果。
[0063]磨削加工比較例(I)
[0064I化合物單晶錠:GaN錠
[0065]磨削量:5μπι
[0066]Ga極性面的磨削:磨具的磨損量(6.3μπι)、磨削時間(2.5分鐘)
[0067]N極性面的磨削:磨具的磨損量(2.5μπι)、磨削時間(I分鐘)
[0068]磨削加工比較例(2)
[0069 ]化合物單晶錠:S i C錠
[0070]磨削量:5μπι
[0071]Si極性面的磨削:磨具的磨損量(7.5μπι)、磨削時間(3分鐘)
[0072]C極性面的磨削:磨具的磨損量(3.5μπι)、磨削時間(1.5分鐘)
[0073]根據(jù)上述的實(shí)施方式，構(gòu)成為在分離面形成步驟中，從構(gòu)成化合物單晶錠11的原子量大的原子和原子量小的原子之中的原子量小的原子排列的極性面即第一端面Ila側(cè)照射激光束而在錠11的內(nèi)部形成由改質(zhì)層17和裂痕19構(gòu)成的分離面，在平坦化步驟中，對原子量小的原子排列的極性面即第一端面Ua進(jìn)行磨削，所以與對第二端面Ilb進(jìn)行磨削的情況相比，磨削磨具72的消耗量減少為1/2?1/3并且磨削所需的時間也減少為1/2?1/3。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種晶片的生成方法，從化合物單晶錠生成晶片，該化合物單晶錠具有第一端面以及位于該第一端面的相反側(cè)的第二端面，該晶片的生成方法的特征在于，具有如下的步驟: 分離面形成步驟，由卡盤工作臺對化合物單晶錠的該第二端面進(jìn)行保持，將對于化合物單晶錠具有透過性的波長的激光束的聚光點(diǎn)定位在距該第一端面相當(dāng)于要生成的晶片的厚度的深度，并且使該聚光點(diǎn)與化合物單晶錠相對地移動而對該第一端面照射該激光束，形成由與該第一端面平行的改質(zhì)層以及從該改質(zhì)層伸長的裂痕構(gòu)成的分離面； 晶片生成步驟，在實(shí)施了該分離面形成步驟之后，從該分離面將相當(dāng)于晶片的厚度的板狀物從化合物單晶錠分離而生成晶片；以及 平坦化步驟，在實(shí)施了該晶片生成步驟之后，對晶片分離后的化合物單晶錠的該第一端面進(jìn)行磨削而使其平坦化， 在該分離面形成步驟中，將構(gòu)成化合物單晶錠的原子量大的原子和原子量小的原子之中的原子量小的原子排列的極性面作為該第一端面， 在該平坦化步驟中，對原子量小的原子排列的極性面即該第一端面進(jìn)行磨削。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶片的生成方法，其中， 該化合物單晶錠為SiC錠，碳(C)排列的極性面為該第一端面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶片的生成方法，其中， 該化合物單晶錠為GaN錠，氮(N)排列的極性面為該第一端面。
【文檔編號】B24B37/10GK106064425SQ201610152814
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年3月17日 公開號201610152814.6, CN 106064425 A, CN 106064425A, CN 201610152814, CN-A-106064425, CN106064425 A, CN106064425A, CN201610152814, CN201610152814.6
【發(fā)明人】平田和也
【申請人】株式會社迪思科