除去半導體的表面尤其是具有集成電路的表面的機器的製作方法

2023-05-29 14:17:11 1

專利名稱：除去半導體的表面尤其是具有集成電路的表面的機器的製作方法
技術領域：
本發明關於一種用於除去半導體的表面尤其是具有集成電路的表面 的機器。
背景技術：
集成電路或晶片是一種電子器件，其通過在半導體材料(通常是矽， M時也是砷化鎵或其它類似的和等同的材料)的基片上集成電子電路而構成o集成電路(以下簡稱IC)的製造成本幾乎很少或者根本不隨著其複雜性的增加而變化，因此研發複雜的電路更加經濟，複雜的電路包括一系列內部層級，這些內部層M:此連接並與外部連接，並且集成一種特定裝 置所需的全部功能。為此，微電子工業僅提供相當少量的通用ic，卻提供數以萬計的專 用ic,每種ic設計用於專門的用途，從而變成了公司寶貴的技^密。公司開發的每種技術方案都產生智力與工業智慧財產權，這可以被專利 申請保護，但是這些技術方案的大部分通常被公司商業機密涵蓋，為此， 製造公司釆取措施戒備地隱藏它們的技術內容以防止它們竟爭對手的關 注。製造IC的初始材料是半導體的圓形部分，稱為基片；這種材料通常 已經被輕m摻雜，通過離子注入或熱擴散被進一步摻雜以便生成活性區 域，用於一系列並排排列的相同的預定義電路的後續供應品；然後不同材 料的一系列薄層一_比如多晶半導體層、薄絕緣層、氧化絕緣層以及用於 電連接的金屬層(矽化物或金屬，比如鋁、鵠、或稀有的銅)通過外延附 生或熱處理被澱積和生成。如已提到的，每個新的lC都產生智力和/或工業智慧財產權，在產品的 處理期間，那些未使用的或者已經被丟棄的IC帶來麻煩，需要讓未授權 的第三方不能複製和重建所述未使用的集成電路中的內容。目前，為了阻止竟爭對手通過工業間諜活動獲得呈現在不合格的電路上的智慧財產權，這些不合格的集成電路通過研磨被粉化。研磨由特定的公司以相當高的成本執行，該公司被要求在將被破壞的 電路的製造商的觀察員的警惕監督下工作，觀察員必須檢查經授M員適 當地工作以便所有不合格的電路都被充分地粉化。研磨操作要承扭兩種風險第一種風險與被授;^A員的忠誠有關，第 二種更實在的風險是關於粉化處理不總是將電路減小成一個使其無法使 用的尺寸的事實；在一些情形中，事實上甚至能夠從微晶片的精微顆粒重 建其帶有的智慧財產權。另夕卜，研磨導致其上設置有電路的矽或其它等同半導體的所有晶片的 損耗，這導致了原料的無益浪費。可選擇地，用於電路表面的化學洗滌的技術是已知的，但是它們被證 實在機器方面、使用的溶劑的處置方面、以及勞動力方面是非常複雜並且 非常昂貴的。發明內容本發明的目標是提供一種用於除去半導體的表面尤其是具有集成電 路的表面的機器，其能夠克服上述技術及已知各種機器顯示的缺點。依照這種目標，本發明的一個目的是提供一種用於除去半導體的表面 的機器，其從半導體晶片的表面清除集成電路的每個跡線，使第三方不可 能進行任何複製或重建企圖。本發明的另一目的是提供一種用於除去半導體的表面的機器，其允許 回收半導體晶片的至少一部分。本發明的另一目的是提供一種能夠被編程以便自動操作的機器，從而 甚至能夠由少量的資格受限的操作員管理。本發明的另一目的是提供一種機器，用於除去半導體的表面，尤其是 集成電路的表面，其能夠由已知的系統和技術製造。在下文中將變得更加明顯的這種目標以及這些和其它的目的由一種 用於除去半導體的表面尤其是具有集成電路的表面的機器實現，其特徵在 於，包括雷射發射裝置，其至少一個光束被^:計成用於擊打至少一個半導體 晶片或者該半導體晶片的至少一個片段以便燒蝕預置厚度的表面層，用於支撐所述至少一個晶片或其片段的支撐裝置，
用於使所述雷射發射裝置相對於所述至少一個晶片或其片段相對 運動的運動裝置，所述運動裝置適於使所述雷射發射裝置沿著一個路徑 運動，從而所發射的所述至少 一個光束遍歷所述至少 一個晶片或其片段 的將被除去的整個表面。


通過以下的兩個優選的而非窮盡的實施方式的詳細描述，本發明的進 一步的特性和優點將變得更加明顯，通過附圖中的非限制性示例進行解
釋，其中
圖l是依照本發明第一實施方式的機器的示意性立體圖； 圖2是依照本發明第二實施方式的機器的示意性正視圖； 圖3是圖2的第二實施方式的機器的側視圖； 圖4是根據本發明的機器執行燒蝕的剖視側視圖。
具體實施例方式
參照附圖，本發明的一種用於除去半導體的表面尤其是具有集成電路 的表面的機器，在第一實施方式中以參考標號IO標示，示意性地顯示在圖 l中。
機器10包括激ife^J^射裝置11,其至少一個光束12被設計用於擊打下 方的半導體晶片13以便燒蝕具有預置厚度A的表面層。
在作為本發明的非限制性示例的第一實施方式中，將在下文更清楚地 描述的發射裝置11發射單一雷射束12。
機器10將要處理單個晶片13或其片段；事實上,晶片13還可以以 破碎的或部*碎的形式出現。
機器10還包括用於支撐至少一個晶片13或其片段的支撐裝置，例如 支撐表面14。
機器10還包括運動裝置15，用於使發射裝置ll相對於晶片13或其 片段產生相對運動；運動裝置適於使發射裝置沿著一個路徑運動，從而裝 置發射的光束12遍歷晶片13或其片段的將被除去的整個表面。
圖1以示例的方式顯示本身已知的運動裝置15允許發射裝置11從晶片13的中心向外緣的螺旋運動16。
設置在晶片13的表面上的微晶片17被示意性地顯示在其上，並且被 設計成通過雷射束12的作用而除去。
激M射裝置11設置為在罩18裡面安全地工作，軍18部分以虛線 顯示，例如泵的抽吸裝置以及過濾裝置19與罩18關聯，用於清除在雷射 束12的作用下升華的物質的氣體；當升華的物質的氣體從升華區移向較低 溫度的區域時，它們將固化並落在附近，因此，抽吸裝置19避免了碎片堆 積在軍18內，發射裝置11在罩18內運行。
應當指出，發射裝置11包括Nd:Yag (摻雜釹的釔鋁石榴石)晶體類 型或類似和等同類型的激M射器。
發射裝置11適於發射頻率為10到30kHz之間並且波長為l，064nm的 脈衝光束12 (俗稱"Q-switched"光束)。
所述激iUL射器的額定功率大約是500瓦特。
每個具有極高的比能的雷射脈衝作用在面積約為0.3x0,3mm2的區域 上， 一個區域與下一個區域之間具有重疊區；所述重疊區優選地約為被單 個雷射脈衝擊打區域的50%。
在這裡使用的詞彙"約為"是用於表示釆用的值可以在相關領域技術 人員眾所周知的範圍內變化。
機器10的操作如下。
當晶片13在支撐表面14上定位並Jbf目對於激iUL射器對中之後，開 始燒蝕。
脈衝雷射束12擊打晶片13的中心區域，然後被移動以l更沿向外的螺 旋#運動，從而覆蓋晶片13的整個表面。
雷射脈衝形成等離子體(極高溫度的電離氣體，通常在5,000到9,000 1C之間)，在附圖中示意性地以雲團20表示。
脈衝雷射束12的強大的能量撞擊以及雷射脈衝作用區域產生的等離 子體20的高溫的組合作用決定了成分的狀態(升華)改變，這些成分^li更 在晶片13的表面上深度A內的金屬、氧化物、氮化物、珪或其它，該深 度A可通過適當地調整發射裝置11而預設， 一般是1到20微米的範圍。
通過雷射脈衝的高能的和連續的作用，在晶片13的表面上構成微晶片17的這些成分在幾微秒內從固態轉變成氣態並從晶片13的a面移除。
一旦這些升華的化合物的氣體離開升華點，流向等離子體泡20的外 圍區域，離心地流向低溫的區域，它們將在那裡被冷卻和固化。
抽吸裝置19移除所述固化的氣體從而防止所得到的固體顆粒重新澱 積到晶片13的表面上。
因此，本發明的機器10的作用在於， 一次性地、同步地並且快速地 除去並吸取半導體晶片13的表面上的成份和/或有機和無機材料層，不管 所述成分和/或層如何通過填隙式擴散、通過離子注入、通過外延澱積或其 它類似的和等同的操作澱積在晶片13上。
這些成分和/或層大體上限定了微晶片17，其通常具有小於1微米的 厚度B。
在發射裝置ll作用期間，除了微晶片17的層之外，屬於基片一部分 的一部分珪也升華並被移除，如圖4所示，但是大部分的晶片13被保留並 且可用於後續的循環^Mt。
機器10被設計執行的程序可以在各種類型的半導體上執行，不僅是 矽，可以是M形式也可以是破碎的晶片13的片段的形式。
在第二實施方式中，示意性地顯示在圖2和3中並且以參考標號110 標示的本發明的機器設置有激iUL射裝置111，該激M射裝置111包括 一系列並排布置的發射器，在該示例中是四個，分別是llla、 lllb、 lllc 和llld。
各個光束U2a、 112b、 U2c和112d使得側鄰發射器發出的光束重疊，風險。
因此，前述光束U2a等整體上作為一個帶^^作用，其作用尺寸使 得沿著將被處理的晶片113的整個寬度作用於該晶片113。
前U射器llla等沿著相對於傳送帶114垂直的方向並排布置，傳 送帶114形成用於一系列連續晶片113、 113a或其片段的支撐表面，它們 被裝載在傳送帶114上。
通過轉動，傳送帶114在罩118下方依次地移動晶片，前iOL射器llla 等在罩118內工作。
在也是本發明的非限制性示例的本發明的第二實施方式中，抽吸和過濾裝置包括第一抽吸裝置119a、第二抽吸裝置119b以及濾除或過濾裝置 U9c。
第一抽吸裝置119a在軍118處的傳送帶114之下工作。
傳送帶114設置有孔121,從而設置在軍118下方的抽吸室122內產 生的抽吸使得前述晶片113等附著於傳送帶114，因此它們在燒蝕操作期 間保持它們的位置，同時抽吸氣體和碎片塵埃以便冷卻該氣體。
傳送帶114還作為用於4^C射裝置111和支撐裝置(實際上由傳送帶 114構成)之間相對運動的運動裝置115。
第二抽吸裝置119b從革118的上部抽吸氣體。
第一抽吸裝置119a和第二抽吸裝置119b都連接到過濾裝置119c，該 過濾裝置119c由適於留住吸入的有害物質的已知類型的過濾器構成。
從而，機器IIO能夠連續操作並快速處理大量的半導體晶片，以與第 一實施方式的機器10可以實現的方式類似的方式極佳地清理設置在其上 的微晶片。
經過計算，這種機器110每小時能夠清理150到200個直徑8英寸的 晶片，理想地， 一天能夠清理3,600到4,800個晶片。
前i^射器111a等的操作原理整體上類似於本發明的第一實施方式 10中所描述的Nd:Yag晶體發射裝置。
依照本發明的機器10和110的應用可以各種各樣，特別用於電子學 領域。
從而，不需要求助於特別昂貴的和複雜的化學設備，機器10和110 允許通過使用電子能量，簡單地移除以各種方式澱積在半導體晶片13和 113或其片段的表面上的金屬的和非金屬的所有電路、圖案以;5L^。
雷射脈衝在將要處理的晶片的表面上重疊確保了全部移除包含知識 產權的集成電路，從而使第三方不能夠以任何方式複製和/或使用這些知識 產權。
在實踐中，已經證明本發明實現了希望的目標和目的。
特別地，本發明提供一種用於從半導體晶片的表面除去集成電路的機 器，其從半導體晶片的表面清除集成電路的每個跡線，使第三方不可能進 行任何複製或重建企圖。進一步地，本發明提供一種用於除去半導體的表面的機器，其允許回 收該半導體晶片的大部分，包含微晶片的表面層已經從該半導體晶片上移
除；保留的半導體材料能夠採用已知技術被循環再利用。
而且，本發明提供一種能夠被編程以便自動操作的機器，從而甚至能 夠由少量的資格受限的操作員管理。
而且，本發明提供一種機器，用於除去半導體的表面，尤其是具有集 成電路的表面，其能夠由已知的系統和工藝製造。
如此構思的本發明容許有各種修改和變化，它們都包括在所附的權利 要求的範圍內；所有細節都可以進一步被其它的技術上等同的元件代替。
在實踐中，使用的材料可以是符合要求和技術規定的任何材料，只要 它們適合於具體的應用和尺寸。
權利要求
1、一種用於除去半導體的表面尤其是具有集成電路的表面的機器，其特徵在於，包括雷射發射裝置(11，111)，其至少一個光束(12，112a，112b，112c，112d)被設計成用於擊打至少一個半導體晶片(13，113，113a)或者所述半導體晶片的的至少一個片段以便燒蝕預置厚度(A)的表面層，支撐裝置(14，114)，其用於支撐所述至少一個晶片(13，113，113a)或其片段，運動裝置(15，115)，其用於使所述雷射發射裝置(11，111)相對於所述至少一個晶片(13，113，113a)或其片段相對運動，所述運動裝置(15，115)能夠使所述雷射發射裝置沿著一個路徑運動，使得所發射的所述至少一個光束(12，112a，112b，112c，112d)遍歷所述至少一個晶片(13，113，113a)或其片段的將被除去的整個表面。
2、 如權利要求1所述的機器，其特徵在於，所述發射裝置(11， 111)包括至少一個Nd:Yag晶體類型的或類似和等同類型的雷射發射 器。
3、 如前述權利要求所述的機器，其特徵在於，所述發射裝置(ll， 111)能夠發射頻率為10到30kHz、波長為1，064nm的脈衝光束(12， 112a， 112b， 112c， 112d)。
4、 如前項權利要求所述的機器，其特徵在於，所述發射裝置(ll， 111)具有大約500瓦特的額定功率。
5、如前述權利要求中一個或多個所述的機器，其特徵在於，所述 雷射脈衝在所述雷射脈衝作用的區域形成等離子體(20),所述等離子 體(20)與所述雷射脈衝的作用一起引起設在晶片(13)的表面上深度 (A)內的成分的升華，所述深度(A)可通過適當調節發射裝置(11) 而預設。
6、 如前述權利要求中一個或多個所述的機器，其特徵在於，每個 具有極高的比能的所述雷射脈衝作用在面積約為0.3x0.3mm2的區域上。
7、 如前項權利要求所述的機器，其特徵在於，所述雷射脈衝相繼 地發生，在被擊打表面的一個區域和下一區域之間具有重疊區，所述重 疊區優選地約為被單個雷射脈衝擊打的區域的50%。
8、 如前述權利要求中一個或多個所述的機器，其特徵在於，用於 所述至少一個晶片(13)或其片段的所述支撐裝置由支撐表面(14)構 成。
9、如前述權利要求中一個或多個所述的機器，其特徵在於，所述 運動裝置(15 )允許所述發射裝置(11)從晶片(13 )中心向晶片(13 ) 外緣的螺旋運動(16)，或反之亦然。
10、如前述權利要求中一個或多個所述的機器，其特徵在於，所述 雷射發射裝置(11， 111)設置為在罩(18, 118)內安全地工作，抽吸 和過濾裝置(19， 119a, 119b, 119c)與所述罩(18， 118)關聯，用於 清除在雷射束的作用下升華的物質的氣體。
11、如前述權利要求中一個或多個所述的機器，其特徵在於，所述 雷射發射裝置(111)包括一系列並排布置的發射器(llla， lllb, lllc， llld)。
12、如前項權利要求所述的機器，其特徵在於，並排布置的所述發 射器(llla， lllb， lllc， llld)的各個光束(112a， 112b， 112c, 112d) 使得側鄰的發射器產生的光束重疊，從而安全地工作而不會帶來被處理 表面存在未被雷射作用蝕刻的區域的風險。
13、如前項權利要求所述的機器，其特徵在於，所述光束(112a,112b， 112c， 112d)整體上形成一個帶條，所述帶條尺寸使得能夠沿著 所述晶片(113)的整個寬度作用於所述晶片(113)。
14、如前述權利要求中一個或多個所述的機器，其特徵在於，所述 運動裝置(115)由傳送帶(114)構成，所述傳送帶(114)形成用於 一系列連續晶片(113， 113a)或其片段的支撐表面，所述晶片(113， 113a)或其片段裝載在所述傳送帶(114)上，所述發射器(llla， lllb， lllc， llld)沿著與所述傳送帶(114)垂直的方向並排布置。
15、如前述權利要求中一個或多個所述的機器，其特徵在於，通過 轉動，所述傳送帶(114)將所述晶片依次地放置在所述罩(118)下， 發射器(llla， lllb， lllc， llld)在所述罩(118)內工作。
16、如前項權利要求所述的機器，其特徵在於，所述抽吸和過濾裝 置包括能夠在處於所述罩(118)處的傳送帶(114)之下工作的第一抽 唳裝置(119a),以及能夠從所述罩(118)的上部抽吸氣體的第二抽吸 裝置(119b),所述第一抽吸裝置(119a)和所述第二抽吸*>置(119b) 連接到過濾裝置(119c),所述過濾裝置(119c)由能夠留住被抽吸的有 害物質的已知類型的過濾器構成。
17、如前項權利要求所述的機器，其特徵在於，所述傳送帶(114) 穿有孔(121)，從而設在所述罩(118)下方的抽吸室(122)內引起的 部分真空使得所述晶片(113)附著於所述傳送帶(114)，因此在燒蝕 操作期間它們維持在它們的位置，並且同時抽吸氣體和碎片塵埃以便冷 卻所述氣體。
全文摘要
一種用於除去半導體的表面尤其是具有集成電路的表面的機器，包括雷射發射裝置(11，111)，其至少一個光束(12，112a，112b，112c，112d)被設計成用於擊打至少一個半導體晶片(13，113，113a)或其至少一個片段，以便燒蝕預置厚度(A)的表面層；用於所述至少一個晶片(13，113，113a)或其片段的支撐裝置(14，114)；用於使所述雷射發射裝置(11，111)相對於所述至少一個晶片(13，113，113a)或其片段相對運動的運動裝置(15，115)，所述運動裝置(15，115)能夠使所述雷射發射裝置沿著一個路徑運動，使得所發射的所述至少一個光束(12，112a，112b，112c，112d)遍歷所述至少一個晶片(13，113，113a)或其片段的將被除去的整個表面。
文檔編號B23K26/08GK101320674SQ200810006308
公開日2008年12月10日 申請日期2008年1月29日 優先權日2007年6月8日
發明者佛朗哥·特拉韋爾索 申請人:埃利奧斯技術公司