NL1025279C2

NL1025279C2 - Laser cutting method for semiconductors, comprises depositing cover layer on side to be cut and removing after cutting

Info

Publication number: NL1025279C2
Application number: NL1025279A
Authority: NL
Inventors: Joannes Leonardus Jurrian Zijl; Henri Joseph Van Egmond
Original assignee: Fico Bv
Priority date: 2004-01-19
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2004-12-14
Also published as: NL1025279A1

Abstract

A cover layer (3) is deposited on the side of the semiconductor facing the laser (4), then the semiconductor is cut and then at least part of the cover layer is removed. The material can be modified by light and is removed by rinsing with liquid. An independent claim is also included for a semiconductor with a removable top layer comprising a material which can be modified by electromagnetic radiation.

Description

» *»*

Werkwijze voor het lasersnijden van halfgeleider producten en halfgeleider product voorzien van een deklaagMethod for the laser cutting of semiconductor products and semiconductor product provided with a coating

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het lasersnijden van halfgeleider 5 producten. De uitvinding heeft tevens betrekking op een halfgeleider product, voorzien van een verwijderbare deklaag.The invention relates to a method for laser cutting semiconductor products. The invention also relates to a semiconductor product provided with a removable cover layer.

Bij de productie van halfgeleider producten is het gebruikelijk dat een groot aantal producten is'verenigd in een gezamenlijk samenstel van halfgeleider producten (dat 10 bijvoorbeeld ook wordt aangeduid als een “lead frame” of een “board”). Na het voltooien van het grootste deel van de productiestappen worden de samengebouwde halfgeleider producten van elkaar gescheiden door een snij-of zaagbewerking. Ook . wordt hiervoor gebruik gemaakt van lasersnij-techniek. Een belangrijk nadeel van de lasersnij-techniek is dat aan weerszijden van een door middel van lasersnijden 15 vervaardigde snede materiaaldepositie optreedt. Dit kan worden verklaard uit het verdampen van materiaal (bijvoorbeeld metalen, al dan niet volledig verbrandde koolwaterstoffen afkomstig uit lijm, epoxy en zo voorts) en het op korte afstand (in de ordegrootte van millimeters bij gebruikelijke procescondities) van de snede neerslaan van het materiaal. Voor toepassing van lasersnij-techniek bij de verwerking van 20 halfgeleider producten is het fenomeen van materiaaldepositie ongewenst respectievelijk onacceptabel.In the production of semiconductor products, it is common for a large number of products to be combined in a joint assembly of semiconductor products (which is also referred to, for example, as a "lead frame" or a "board"). After completing most of the production steps, the assembled semiconductor products are separated from each other by a cutting or sawing operation. Also . Laser cutting technology is used for this. An important disadvantage of the laser cutting technique is that material deposition produced by means of laser cutting occurs on either side. This can be explained by the evaporation of material (for example metals, fully or completely burned hydrocarbons from glue, epoxy and so on) and the depositing of the material at a short distance (in the order of millimeters under usual process conditions) of the material . For the use of laser cutting technology in the processing of semiconductor products, the phenomenon of material deposition is undesirable or unacceptable.

Doel van de onderhavige uitvinding is onder handhaving van de voordelen volgens de stand der techniek het lasersnijden ook geschikt te maken voor toepassing bij de 25 productie van halfgeleider producten zonder dat er daarbij hinderlijke materiaaldepositie resteert op de met lasersnijden bewerkte halfgeleider producten.The aim of the present invention is to make the laser cutting also suitable for use in the production of semiconductor products while maintaining the advantages according to the prior art, without annoying material deposition remaining on the semiconductor products processed with laser cutting.

De uitvinding verschaft daartoe een werkwijze voor het lasersnijden van halfgeleider producten, omvattende achtereenvolgens de bewerkingsstappen: A) het op de naar de 30 laserbron gekeerde zijde van een te snijden halfgeleider product aanbrengen van een deklaag, B) het lasersnijden van het halfgeleider product, en C) het verwijderen van ten minste een deel van de deklaag. Voor het lasersnijden van halfgeleider producten kan gebruik worden gemaakt van een voor de specifieke procescondities geoptimaliseerde laserbron; voorbeelden zijn een YAG-laser (1064 nm), een C02-laser (10600 nm), en / Η I een UV-laser (354 nm). Bovendien dient de laserbron voldoende krachtig te zijn voor het verkrijgen van het snijdend effect, een voorbeeld is een laserbron van 1064 nm met 24 Watt effectief bij een kleine diameter. Door het aanbrengen van een deklaag op het te snijden halfgeleider product aan de naar de laserbron gekeerde zijde zal de neerslag zich I 5 afzetten op de deklaag. Het verwijderen van de deklaag kan bijvoorbeeld op I mechanische en/of chemische wijze plaatsvinden. Daarbij wordt gelijktijdig met het I verwijderen van de deklaag de op de deklaag aanwezige neerslag verwijderd. Aldus I . resteert een gesneden halfgeleider product dat volledig vrij kan zijn van depositie ten gevolge van de snijbewerking.To this end, the invention provides a method for laser cutting semiconductor products, comprising successively the processing steps: A) applying a coating on the side of a semiconductor product to be cut facing the laser source, B) laser cutting the semiconductor product, and C) removing at least a portion of the cover layer. For the laser cutting of semiconductor products, use can be made of a laser source optimized for the specific process conditions; examples are a YAG laser (1064 nm), a CO2 laser (10600 nm), and / or a UV laser (354 nm). Moreover, the laser source must be sufficiently powerful to obtain the cutting effect, an example is a laser source of 1064 nm with 24 watts effective at a small diameter. By applying a coating on the semiconductor product to be cut on the side facing the laser source, the precipitate will deposit on the coating. The removal of the cover layer can for instance take place mechanically and / or chemically. At the same time as the removal of the coating, the precipitate present on the coating is removed. Thus I. a cut semiconductor product remains that can be completely free of deposition due to the cutting operation.

I 10 I In een voorkeursvariant wordt de deklaag tijdens bewerkingsstap A) ten minste I gedeeltelijk aangebracht op een het halfgeleider product omgevende behuizing. Zo kan I het aanbrengen van de deklaag plaatsvinden door middel van een niet-selectief proces.In a preferred variant, the coating during processing step A) is at least partially applied to a housing surrounding the semiconductor product. Thus, the application of the cover layer can take place by means of a non-selective process.

I · : Bovendien zal zo ook de behuizing (omhulling) van een halfgeleider product geschoond I 15 worden van eventuele depositie.In addition, the housing (casing) of a semiconductor product will also be cleaned of any deposition.

In een andere voorkeursvariant van de werkwijze wordt bij het aanbrengen van de I deklaag het te snijden halfgeleider product geroteerd, meer bij voorkeur rond een I rotatieas die in hoofdzaak loodrecht staat op de aan te brengen deklaag. Zo kan de I 20 deklaag worden opgebracht door het aanvoeren van een geringe hoeveelheid vloeibaar I materiaal dat zich onder invloed van relatief snelle rotatie van het te snijden halfgeleider I product tot een in hoofdzaak homogene deklaag zal verdelen. Daarbij kan een deel van I het opgebrachte vloeibaar materiaal van het te snijden halfgeleider product worden I afgeworpen; dit kan eventueel worden opgevangen om te worden hergebruikt. Het is 25 voor de verdere verwerking voordelig (bijvoorbeeld minder kans op verontreiniging) I indien de deklaag voor aanvang van bewerkingsstap B) ten minste gedeeltelijk uithard.In another preferred variant of the method, when applying the coating, the semiconductor product to be cut is rotated, more preferably about an axis of rotation that is substantially perpendicular to the coating to be applied. The cover layer can thus be applied by supplying a small amount of liquid I material which, under the influence of relatively rapid rotation of the semiconductor product I to be cut, will distribute into a substantially homogeneous cover layer. A part of the applied liquid material can be thrown off the semiconductor product to be cut; this can possibly be collected for reuse. It is advantageous for further processing (for instance less chance of contamination) if the cover layer at least partially hardens before the start of processing step B).

I Dit kan door passieve uitharding maar het is ook mogelijk voorzieningen te treffen om het opgebrachte vloeibare materiaal gedwongen te laten uitharden. Uiteraard kan er ook I voor worden gekozen de deklaag met een andere techniek aan te brengen. Voorbeelden 30 van zulke andere technieken zijn bijvoorbeeld vernevelen en spuiten.This can be done by passive curing, but it is also possible to make provisions to force the applied liquid material to cure. Of course, it is also possible to choose to apply the cover layer with a different technique. Examples of such other techniques are for example spraying and spraying.

I Bijzondere voordelen kunnen worden gerealiseerd indien de deklaag wordt vervaardigd I uit een onder invloed van elektromagnetische straling, bijvoorbeeld een onder invloed van licht, modificeerbaar materiaal. Een voorbeeld hiervan is zogeheten fotolak of I c 3 “fotoresistmateriaal” bijvoorbeeld bevattende een methoxy-propylacetaat. Door bestraling van zo een deklaag voor of tijdens bewerkingsstap C) zijn zo de eigenschappen van de deklaag te beïnvloeden. Aldus wordt het bijvoorbeeld mogelijk het verwijderen (het lossen) van de deklaag te vereenvoudigen. Maar ook ander 5 eigenschappen kunnen worden beïnvloed zoals het binden van het op de deklaag afgezette materiaal, het laten uitharden of verweken van het dekmateriaal en zo voorts. Een ander voordeel van de toepassing van een fotolak is dat dergëlijk materiaal reeds toegepast voor andere doeleinden eerder in Het productieproces van halfgeleider ' · producten en dat dit materiaal daarom reeds is getest en-toegelaten in relatie tot de 10 vervaardiging van halfgeleider producten. Afzonderlijke vrijgave procedures zullen daarom eenvoudiger of zelf overbodig zijn voor toepassing ervan in de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding. Andere mogelijke materialen waaruit de deklaag kan bestaan bevatten bijvoorbeeld paraffine en/of kunnen worden geoptimaliseerd voor een eenvoudige verwijdering van de deklaag.Special advantages can be realized if the cover layer is manufactured from a material that can be modified under the influence of electromagnetic radiation, for example a material that can be modified under the influence of light. An example of this is so-called photoresist or I c 3 "photoresist material" containing, for example, a methoxy-propyl acetate. The properties of the coating can thus be influenced by irradiation of such a cover layer before or during processing step C). It thus becomes possible, for example, to simplify the removal (release) of the cover layer. But other properties can also be influenced, such as binding of the material deposited on the cover layer, curing or softening of the cover material and so on. Another advantage of applying a photoresist is that such material has already been used for other purposes earlier in the production process of semiconductor products and that this material has therefore already been tested and approved in relation to the manufacture of semiconductor products. Individual release procedures will therefore be simpler or superfluous for their application in the method of the present invention. Other possible materials that the cover layer may consist of include paraffin and / or can be optimized for easy removal of the cover layer.

1515

In weer een andere variant wordt de deklaag tijdens bewerkingsstap C) verwijderd door het spoelen met een vloeistof. Gunstige resultaten zijn bijvoorbeeld bereikt bij het verwijderen van een fotolak met een basische oplossing zoals ammoniak, kaliumhydroxide oplossing. Daarbij kan ook tijdens het verwijderen van deklaag 20 bewerkingsstap C) het halfgeleider product worden geroteerd (“rotating washing”).In yet another variant, the cover layer is removed during processing step C) by rinsing with a liquid. Favorable results have been achieved, for example, in the removal of a photoresist with a basic solution such as ammonia, potassium hydroxide solution. The semiconductor product can also be rotated during the removal of cover layer 20 processing step C) (rotating washing).

Deze rotatie kan voordelig plaatsvinden rond een rotatieas die in hoofdzaak loodrecht staat op de te verwijderen deklaag.This rotation can advantageously take place around a rotation axis that is substantially perpendicular to the cover layer to be removed.

De uitvinding verschaft tevens een halfgeleider product, voorzien van een verwijderbare 25 deklaag, waarbij de deklaag bestaat uit een onder invloed van elektromagnetische straling, bijvoorbeeld lichtgevoelig, modificeerbaar materiaal. Zie de bovengaand naar aanleiding van de werkwijze overeenkomstig de uitvinding reeds beschreven fotolak of “fotoresistmateriaal”, bijvoorbeeld bevattende een Methoxy-propylacetaat.The invention also provides a semiconductor product provided with a removable cover layer, the cover layer consisting of a material that can be modified under the influence of electromagnetic radiation, for example photosensitive, light-sensitive material. See the photoresist or "photoresist material" described above in connection with the method according to the invention, for example containing a methoxy-propyl acetate.

30 De onderhavige uitvinding zal verder worden verduidelijkt aan de hand van de in navolgende figuren weergeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: figuur 1A een zijaanzicht op een drager voorzien van een behuizing, figuur lfi een zijaanzicht op de drager met behuizing getoond in figuur IA nadat er een deklaag op is aangebracht I 4 figuur 1C een zijaanzicht op de drager met behuizing getoond in figuur 1B tijdens het I met behulp van een laser aanbrengen van een snede,The present invention will be further elucidated on the basis of the non-limitative exemplary embodiments represented in the following figures. Herein: figure 1A shows a side view of a carrier provided with a housing, figure lfi shows a side view of the carrier with housing shown in figure IA after a covering layer has been applied to it 4 figure 1C a side view of the carrier with housing shown in figure 1B applying a cut during the I using a laser,

I figuur 1D een zijaanzicht op de drager met behuizing getoond in de figuren 1B en 1CFigure 1D is a side view of the carrier with housing shown in Figures 1B and 1C

I nadat deze door middel van lasersnijden is opgedeeld in meerdere segmenten, I 5 figuur IE een zijaanzicht op de segmenten uit de drager getoond in de figuur 1D na I verwijdering van de deklaag, en figuur 2 een schematische weergave van het aanbrengen van een deklaag.After it has been divided into several segments by means of laser cutting, FIG. IE shows a side view of the segments from the carrier shown in FIG. 1D after removal of the cover layer, and FIG. 2 shows a schematic representation of the application of a cover layer.

Figuur IA toont een drager 1 met een daarop aangebrachte behuizing 2 waarin zich, in 10 deze figuur niet zichtbare, halfgeleider schakelingen bevinden. De behuizing 2 is I doorgaands vervaardig uit een epoxyhars en dient ervoor de omhulde halfgeleider I schakelingen te beschermen. In figuur 1B is op de drager 1 eèn deklaag 3 aangebracht.Figure 1A shows a carrier 1 with a housing 2 arranged thereon, in which semiconductor circuits not visible in this figure are located. The housing 2 is generally made of an epoxy resin and serves to protect the encapsulated semiconductor I circuits. In figure 1B, a cover layer 3 is applied to the support 1.

I In figuur 1C is zichtbaar dat een door een laserbron 4 opgewekte laserstraal 5 een snede I 15 6 maakt in het samenstel van drager 1, behuizing 2 en deklaag 3. Daarbij is tevens schematisch aangegeven dat zich ten gevolgen van de snijdende werking van deFigure 1C shows that a laser beam 5 generated by a laser source 4 makes a cut in the assembly of carrier 1, housing 2 and cover layer 3. It is also diagrammatically indicated that as a result of the cutting action of the

H laserstraal 5 op de deklaag 3 materiaal 7 afeet (sublimaat) nabij de snede 6. In figuur 1DH laser beam 5 eats material 7 on the cover layer 3 (sublimate) near the cut 6. In Figure 1D

I is dit nog duidelijker te zien. Hier is het samenstel van drager 1, behuizing 2 en deklaag 3 opgedeeld in meerdere segmenten 8. Ieder van de segmenten 8 wordt begrensd door 20 ten minste één snede 6. De segmenten 8 zijn allen afgeschermd door de deklaag 3 waarop het sublimaat 7 zich heeft afgezet. Na het verwijderen van de deklaag 3 ontstaat de situatie zoals weergegeven in figuur IE. De segmenten 8 zijn nu van elkaar gescheiden en er resteert geen deklaag 3 nog sublimaat 7. De segmenten zijn aldus niet (meer) verontreinigd vanwege het lasersnijden. De in de figuur 1D weergegeven 25 buitenste segmenten 8 zijn niet meer aanwezig in figuur IE daar deze slechts afval betreffen; zij bevatten geen omhulde halfgeleider schakelingen. De segmenten 8 zijn nu H geschikt voor verdere verwerking.I can see this even more clearly. Here the assembly of carrier 1, housing 2 and cover layer 3 is divided into several segments 8. Each of the segments 8 is bounded by at least one cut 6. The segments 8 are all shielded by the cover layer 3 on which the sublimate 7 has itself. dropped off. After the removal of the cover layer 3, the situation as shown in figure IE arises. The segments 8 are now separated from each other and no cover layer 3 or sublimate 7 remains. The segments are thus not (anymore) contaminated because of the laser cutting. The outer segments 8 shown in figure 1D are no longer present in figure IE since they only concern waste; they do not contain coated semiconductor circuits. The segments 8 are now H suitable for further processing.

H Figuur 2 toont een inrichting 10 voor het op een halfgeleider schakeling 11 aanbrengen 30 van een deklaag 12. De halfgeleider schakeling 11 wordt daartoe centraal in een houder 13 geplaatst. De houder 13 wordt vanwege de aandrijving 14 en de daarvan uitgaande as 15 geroteerd overeenkomstig de pijl P1. Door een toevoerbuis 16 worden (nevel)druppels 17 gedoseerd van het materiaal waaruit de deklaag 12 wordt vervaardigd. De druppels 17 vallen op een centrale positie op de halfgeleider schakeling 11 en spreiden zich ten gevolge van de rotatie van de halfgeleider schakeling 11 uit over het oppervlak ervan. De in de figuur weergegeven deklaag 12 is slechts gedeeltelijk gereed.Figure 2 shows a device 10 for applying a cover layer 12 to a semiconductor circuit 11. To this end, the semiconductor circuit 11 is placed centrally in a holder 13. The holder 13 is rotated in accordance with the arrow P1 because of the drive 14 and the shaft 15 emanating therefrom. Droplets 17 of the material from which the cover layer 12 is made are dosed through a supply tube 16. The drops 17 fall onto the semiconductor circuit 11 in a central position and, as a result of the rotation of the semiconductor circuit 11, spread over its surface. The cover layer 12 shown in the figure is only partially ready.

55

1 n O CO 7 Q1 n O CO 7 Q

Claims

Method for the laser cutting of semiconductor products, comprising successively the processing steps: A) applying a coating on the side of a semiconductor I product to be cut facing the laser source, IB) the laser cutting of the semiconductor product, and IC ) removing at least a portion of the cover layer.

Method according to claim 1, characterized in that the coating is applied at least partially to a housing surrounding the semiconductor I product during the processing step A).

3. Method as claimed in claim 1 or 2, characterized in that when applying the cover layer the semiconductor product to be cut is rotated.

4. A method according to claim 3, characterized in that the semiconductor product I is rotated about a rotation axis that is substantially perpendicular to the covering layer to be applied. 20

5. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cover layer is manufactured from a material that can be modified under the influence of electromagnetic radiation. I 25

6. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cover layer is manufactured from a material that can be modified under the influence of light.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the cover layer is irradiated with an electromagnetic radiation. I 30

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cover layer is removed during rinsing step C) by rinsing with a liquid. * ·

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the semiconductor product is rotated during the removal of coating during processing step C).

10. Semiconductor product, provided with a removable cover layer, the cover layer consisting of a material that can be modified under the influence of electromagnetic radiation.

11. Semiconductor product according to claim 10, characterized in that the cover layer 10 consists of a material that can be modified under the influence of light.