Brevet FR2960094A1 — publié le 20111118

B10276 - 10-T0-081 1 PROCÉDÉ DE FABRICATION DE PUCES SEMICONDUCTRICES Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de fabrication de puces semiconductrices à partir d'une tranche semiconductrice. Elle vise plus particulièrement un procédé de fabrication comprenant une étape de découpe de la tranche en puces unitaires à l'aide d'un faisceau laser. Exposé de l'art antérieur La fabrication de puces semiconductrices comprend notamment, après des étapes de formation de composants et de métallisations d'interconnexion dans et sur une tranche semiconductrice, une étape de découpe de la tranche en puces unitaires. Cette découpe est classiquement réalisée à l'aide d'une scie. Les figures 1A, 2A et 1B, 2B illustrent de façon schématique des étapes d'un procédé de découpe d'une tranche semiconductrice 10 en puces unitaires à l'aide d'une scie. Les figures 1A et 1B sont des vues de dessus et les figures 2A et 2B sont respectivement des vues en coupe selon les plans II-II des figures 1A et 1B. Les figures 1A et 2A illustrent une étape initiale de report de la tranche 10 sur une face d'un film adhésif 12 tendu sur un cadre support 14. De façon classique, la tranche 10 a une B10276 - 10-T0-081 2 forme approximativement circulaire et le cadre 14 présente un contour intérieur circulaire de diamètre légèrement supérieur au diamètre de la tranche 10. Dans cet exemple, le contour extérieur du cadre 14 a une forme générale approximativement carrée à coins arrondis et comprend des encoches de positionnement 16. La forme spécifique du cadre 14 permet un positionnement précis de la tranche dans diverses machines de traitement. Dans une chaîne de production donnée, le cadre 14 est une pièce de forme et de dimensions standard, utilisée à diverses étapes de la fabrication des puces. Ainsi, de nombreuses machines sont adaptées à recevoir un type de cadre support 14, de forme et de dimensions données. Les figures 1B et 2B illustrent l'opération de découpe proprement dite de la tranche 10 en puces unitaires 18. La découpe est classiquement réalisée à l'aide d'une scie à lame circulaire (non représentée) parcourant la tranche selon un quadrillage de lignes et de colonnes. La découpe porte sur toute l'épaisseur de la tranche et s'arrête dans la partie supérieure du film adhésif 12, sans toutefois découper ce film. A titre d'exemple, pour une tranche d'environ 400 µm d'épaisseur, les traits de découpe ont une largeur d'environ 90 µm. On notera que dans la pratique, une tranche semiconductrice comprend un nombre de puces élémentaires 18 très supérieur à ce qui a été représenté. Après la découpe de la tranche, les puces unitaires restent sur le cadre 14, et d'autres étapes de fabrication sont prévues au cours desquelles la tranche découpée est traitée dans des machines adaptées à recevoir le cadre 14. Le film adhésif 12 permet notamment que les puces 18 restent en place pendant ces étapes de fabrication et lors des transports ultérieurs du cadre 14. En vue de réaliser des découpes plus précises, et notamment en vue de réduire la largeur des traits de découpe pour minimiser les pertes, on a proposé de réaliser des découpes B10276 - 10-T0-081 3 à l'aide d'un faisceau laser. L'utilisation d'un faisceau laser permet en outre de découper plus facilement des substrats durs tels que le saphir ou le carbure de silicium. Les figures 3A, 4A, 3B, 4B, 3C, 4C, et 3D, 4D illustrent de façon schématique des étapes d'un procédé de découpe d'une tranche semiconductrice 20 en puces unitaires à l'aide d'un faisceau laser. Les figures 3A, 3B, 3C et 3D sont des vues de dessus et les figures 4A, 4B, 4C et 4D sont respectivement des vues en coupe selon les plans IV-IV des figures 3A, 3B, 3C et 3D. Les figures 3A et 4A illustrent une étape initiale de report de la tranche 20 sur une face d'un film élastique adhésif 22 tendu sur un cadre support 24. Comme cela sera expliqué plus en détail ci-après, notamment en relation avec les figures 3B, 4B, et 3C, 4C, la découpe de la tranche à l'aide d'un faisceau laser requiert l'utilisation d'un cadre support de diamètre interne nettement supérieur aux dimensions de la tranche semiconductrice. Dans cet exemple, le cadre 24 a une forme similaire à celle du cadre 14 des figures 1A et 2A, mais des dimensions supérieures. Les figures 3B et 4B illustrent l'étape de découpe des puces proprement dite. Dans un premier temps on vient former des rainures 25 sur la face libre de la tranche (ici la face supérieure), selon un quadrillage de lignes et de colonnes, à l'aide d'un faisceau laser non représenté. Les rainures 25 portent par exemple sur une profondeur de l'ordre de 10 à 250 pm, et présentent une largeur de l'ordre de 20 à 40 pm. Dans un second temps, on vient frapper la face inférieure de la tranche, successivement en regard de chacune des rainures 25, au moyen d'un couteau 26. Il en résulte une rupture de la tranche le long de chaque rainure 25, conduisant à une découpe de la tranche en puces unitaires. C'est notamment pour permettre le passage du couteau 26 que le diamètre interne du cadre 24 doit être supérieur aux dimensions de la tranche. A B10276 - 10-T0-081 4 titre d'exemple, pour des tranches de 20 centimètres de diamètre, le diamètre intérieur du cadre 24 doit être supérieur d'au moins 2 à 3 centimètres au diamètre de la tranche. Les figures 3C et 4C illustrent une étape d'extension du film élastique 22, réalisée après l'étape de découpe de la tranche en puces unitaires 27. Lors du procédé de découpe décrit en relation avec les figures 3B et 4B, la tranche se fend sur toute son épaisseur, en regard de chaque rainure 25, mais les puces unitaires 27 résultantes restent accolées les unes aux autres. Pour éviter des frottements entre les puces pouvant conduire à une dégradation de leurs flancs et à la création d'éclats, on sépare les puces 27 les unes des autres par extension du film 22. On utilise pour cela une paire de bagues circulaires concentriques comprenant une bague extérieure 28e et une bague intérieure 28i, adaptées à s'emboîter l'une dans l'autre. Le contour extérieur de la bague 28e coïncide sensiblement avec le contour intérieur du cadre 24, le contour extérieur de la bague 28i coïncide sensiblement avec le contour intérieur de la bague 28e, et le contour intérieur de la bague 28i est supérieur ou égal au diamètre de la tranche. Pour provoquer l'extension du film élastique 22, les bagues 28e et 28i sont placées de part et d'autre du film, puis on vient emboîter la bague 28e dans le cadre 24 et la bague 28i dans la bague 28e. Le film 22 se trouve donc pincé entre le contour extérieur de la bague 28i et le contour intérieur de la bague 28e, et sa partie centrale, ici délimitée par le contour extérieur de la bague 28i, se trouve surélevée par rapport à sa partie périphérique (en regard du cadre 24 et de la bague 28e). Il en résulte une extension du film élastique 22, notamment dans sa partie centrale, conduisant à séparer les puces 27 les unes des autres. Un inconvénient de ce procédé réside dans la nécessité d'utiliser un cadre 24 de dimensions nettement supérieures aux dimensions du cadre habituellement utilisé pour des opérations de découpe de puce (cadre 14 des figures 1A et 1B). Il en B10276 - 10-T0-081 résulte que pour toutes les étapes de fabrication postérieures à la découpe des puces, il est nécessaire de prévoir des équipements de traitement spécifiquement adaptés à recevoir un cadre plus grand que le cadre habituel. 5 Les figures 3D et 4D illustrent une étape au cours de laquelle le cadre 24 est retiré, par exemple en découpant le film 22 au voisinage du contour extérieur de la bague d'extension 28e. La paire de bagues d'extension peut alors servir de support pour la suite des étapes de fabrication des puces. Elle constitue en effet un support moins encombrant que le cadre 24. Il n'en reste toutefois pas moins que ce nouveau support a une forme et des dimensions qui ne correspondent pas à celles du cadre 14 habituel des figures 1A et 2A. Ainsi, les équipements utilisés pour mettre en oeuvre des étapes de fabrication postérieures à la découpe de la tranche doivent être adaptés spécifiquement pour être compatibles avec ce nouveau support. Résumé Un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de prévoir un procédé de fabrication de puces semiconductrices à partir d'une tranche semiconductrice palliant au moins en partie certains des inconvénients des procédés actuels. Un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de prévoir un tel procédé comportant une étape de découpe de la tranche en puces unitaires à l'aide d'un faisceau laser et d'un couteau. Un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de prévoir un procédé adapté à ce qu'à la fin de l'étape de découpe, la tranche découpée puisse être traitée en utilisant des équipements existants adaptés à recevoir un cadre support standard. Un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de prévoir un tel procédé facile à mettre en 35 oeuvre. B10276 - 10-T0-081 6 Ainsi, un mode de réalisation de la présente invention prévoit un procédé de fabrication de puces semiconductrices à partir d'une tranche semiconductrice, comprenant les étapes suivantes : disposer la tranche sur une face d'un film élastique tendu sur un premier cadre support de dimensions nettement supérieures aux dimensions de la tranche, de façon que, en vue de dessus, une portion de film en anneau sépare le contour extérieur de la tranche du contour intérieur du cadre ; effectuer des opérations de fabrication en utilisant des équipements adaptés à recevoir le premier cadre ; disposer, sur la portion de film en anneau, un second cadre support de dimensions extérieures inférieures aux dimensions intérieures du premier cadre ; découper le film entre le voisinage du contour extérieur du second cadre et le contour intérieur du premier cadre et retirer le premier cadre ; et effectuer des opérations de fabrication en utilisant des équipements adaptés à recevoir le second cadre. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la tranche a une forme générale circulaire, et les premier et second cadres ont des contours intérieurs circulaires de diamètres respectivement supérieur et au moins égal au diamètre de la tranche. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les premier et second cadres ont des contours extérieurs de forme générale carrée à coins arrondis, présentant des encoches de positionnement. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les opérations de fabrication utilisant des équipements adaptés à recevoir le premier cadre comprennent une opération de découpe de la tranche en puces à l'aide d'un faisceau laser et d'une frappe par un couteau. Selon un mode de réalisation de la présente invention, ces opérations comprennent en outre, après l'opération de découpe de la tranche en puces, une étape d'écartement des puces B10276 - 10-T0-081 7 par extension du film au moyen d'une paire de bagues d'extension. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la portion de film en anneau présente une largeur suffisante pour recevoir le second cadre après l'étape de séparation des puces au moyen des bagues d'extension. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le film élastique est un film adhésif. Selon un mode de réalisation de la présente invention, 10 la largeur de la portion de film en anneau est comprise entre 7 et 15 centimètres. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les tranches ont un diamètre de 15 ou 20 centimètres. Brève description des dessins 15 Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures 1A, 2A et 1B, 2B, précédemment décrites, 20 illustrent de façon schématique des étapes d'un procédé classique de découpe d'une tranche semiconductrice en puces unitaires à l'aide d'une scie ; les figures 3A, 4A à 3D, 4D, précédemment décrites, illustrent de façon schématique des étapes d'un procédé de 25 découpe d'une tranche semiconductrice en puces unitaires à l'aide d'un faisceau laser ; et les figures 5A, 6A et 5B, 6B illustrent de façon schématique des étapes d'un exemple de procédé de découpe d'une tranche semiconductrice en puces unitaires à l'aide d'un 30 faisceau laser, ce procédé étant adapté à ce qu'après la découpe, les puces puissent être traitées en utilisant des équipements existants adaptés à recevoir un cadre de dimensions standard. On notera que les diverses figures ne sont pas tracées 35 à l'échelle. B10276 - 10-T0-081 8 Description détaillée Les figures 5A, 6A, et 5B, 6B illustrent de façon schématique des étapes d'un procédé de fabrication de puces semiconductrices, comprenant une étape de découpe d'une tranche semiconductrice en puces unitaires à l'aide d'un faisceau laser. Les figures 5A et 5B sont des vues de dessus et les figures 6A et 6B sont respectivement des vues en coupe selon les plans VI-VI des figures 5A et 5B. On propose ici de réaliser une découpe laser selon un procédé du type décrit en relation avec les figures 3A à 4C. Pour cela, la tranche semiconductrice est placée sur un film élastique 32 tendu sur un cadre support 34. On a vu précédemment que pour pouvoir réaliser une découpe à l'aide d'un faisceau laser, le diamètre intérieur du cadre 34 devait être supérieur d'au moins 2 à 3 centimètres au diamètre de la tranche (pour des tranches 20 centimètres de diamètre). On prévoit ici d'utiliser un cadre support 34 de diamètre intérieur très nettement supérieur au diamètre de la tranche et supérieur aux dimensions externes d'un cadre de support classique du type décrit en relation avec les figures 1A à 2B. A titre d'exemple, pour découper des tranches de 15 ou 20 cm de diamètre, on prévoit ici d'utiliser un cadre 34 d'environ 30 cm de diamètre intérieur. Le film élastique 32 est par exemple un film adhésif d'environ 70 à 200 dam d'épaisseur. La propriété adhésive du film permet une fixation aisée du film au cadre et de la tranche au film. Toutefois, si le film 32 n'était pas adhésif, on pourrait prévoir de fixer le film au cadre et/ou la tranche au film à l'aide d'une colle ou de tout autre moyen de fixation adapté. Dans cet exemple, la tranche est découpée en puces unitaires 37 selon un procédé du type décrit en relation avec les figures 3B et 4B, comprenant notamment une étape de formation, à l'aide d'un faisceau laser, d'un quadrillage de rainures sur une face de la tranche, et une étape de cassure de la tranche selon chaque rainure du quadrillage à l'aide d'un couteau. Les puces 37 sont alors écartées les unes des autres B10276 - 10-T0-081 9 par extension du film élastique 32 au moyen de bagues d'extension 38e et 38i, selon un procédé similaire à celui décrit en relation avec les figures 3C et 4C. Les figures 5A et 6A représentent de façon schématique le film 32, le cadre support 34, les puces unitaires 37, et les bagues d'extension extérieure 38e et intérieure 38i, après les opérations susmentionnées de découpe de la tranche et d'extension du film. Les figures 5A et 6A illustrent en outre une étape de report, sur le film 32, entre la bague d'extension intérieure 38i et la tranche découpée, d'un cadre support supplémentaire 39, de dimensions inférieures au diamètre intérieur de la bague 38i et de diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre de la tranche découpée. Le cadre 39 est en fait un cadre de forme et de dimensions standard, habituellement utilisé pour réaliser des opérations de découpe à la scie (cadre 14 des figures 1A et 2A), et compatible avec les machines existantes d'une chaîne de production donnée. Si le film 32 est adhésif, le cadre 39 sera simplement posé sur une face adhésive du film. Si le film 32 n'est pas adhésif, on pourra fixer le cadre 39 au film par tout moyen adapté, par exemple à l'aide d'une colle. Les figures 5B et 6B illustrent une étape au cours de laquelle le cadre 34 et les bagues d'extension 38 (figures 5A et 6A) sont retirés, par exemple en découpant le film 32 entre le voisinage du contour extérieur du cadre 39 et le contour intérieur de la bague 38i. Le cadre 39 constitue alors un nouveau support pour la tranche découpée, ce nouveau support présentant l'avantage d'être compatible avec les machines existantes d'une chaîne de production donnée. Plus généralement, on propose ici, pour réaliser découper une tranche semiconductrice en puces à l'aide d'un faisceau laser, de : - disposer la tranche sur une face d'un film élastique tendu sur un premier cadre de diamètre intérieur nettement supérieur aux dimensions de la tranche, de façon qu'en vue de B10276 - 10-T0-081 10 dessus, une portion de film en anneau sépare le contour extérieur de la tranche du contour intérieur du cadre ; - effectuer la découpe, en utilisant des équipements adaptés à recevoir le premier cadre ; - disposer, sur la portion de film en anneau, un second cadre support de dimensions inférieures aux dimensions du premier cadre ; - découper le film entre le voisinage du contour extérieur du second cadre et le contour intérieur du premier 10 cadre et retirer le premier cadre ; et - effectuer des étapes de fabrication sur la tranche découpée, en utilisant des équipements adaptés à recevoir le second cadre. On veillera à ce que les dimensions du premier cadre 15 soient suffisamment importantes pour que, après la découpe, la largeur de la portion de film en anneau entre la tranche semiconductrice découpée et le premier cadre (ou les bagues d'extension) soit suffisante pour recevoir le second cadre. A titre d'exemple, la largeur de la portion de film en anneau sera 20 comprise entre 7 et 15 centimètres pour des tranches de 15 ou 20 centimètres de diamètre. Un avantage de ce procédé est qu'il permet, par une opération relativement simple, de mettre en oeuvre une découpe laser puis de revenir dans une chaîne de production existante, 25 sans devoir changer ou redimensionner les équipements destinés à mettre en oeuvre des étapes de fabrication postérieures à la découpe de la tranche. Plus généralement, un tel procédé pourra être mis en oeuvre pour toute étape de fabrication nécessitant l'utilisation 30 d'un cadre de dimensions supérieures aux dimensions du cadre support standard d'une chaîne de production donnée. Des modes de réalisation particuliers de la présente invention ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, on a décrit et 35 représenté un exemple de procédé dans lequel une tranche B10276 - 10-T0-081 11 semiconductrice, des cadres de support 34 et 39, et une bague d'extension extérieure 38e, sont fixés du côté de la face supérieure d'un film élastique 32, et dans lequel une bague d'extension 38i est fixée du côté de la face inférieure du film 32. On notera que chacun de ces éléments pourra être placé indifféremment au dessus ou en dessous du film 32, en veillant toutefois à ce que les bagues 38e et 38i soient placées de part et d'autre du film 32. On notera en outre que la tranche et les cadres support pourront avoir toutes autres formes que celles représentées ci-dessus. En particulier, les cadres support pourront avoir un contour intérieur non circulaire. Par ailleurs, l'invention ne se limite pas aux valeurs numériques, et notamment aux dimensions de cadre mentionnées ci-15 dessus à titre d'exemple. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication de puces semiconductrices (37) à partir d'une tranche semiconductrice, comprenant les étapes suivantes : a) disposer la tranche sur une face d'un film 5 élastique (32) tendu sur un premier cadre support (34) de dimensions nettement supérieures aux dimensions de la tranche, de façon que, en vue de dessus, une portion de film en anneau sépare le contour extérieur de la tranche du contour intérieur du cadre ; b) effectuer des opérations de fabrication en utilisant des équipements adaptés à recevoir le premier cadre ; c) disposer, sur la portion de film en anneau, un second cadre support (39) de dimensions extérieures inférieures aux dimensions intérieures du premier cadre ; d) découper le film entre le voisinage du contour extérieur du second cadre et le contour intérieur du premier cadre et retirer le premier cadre ; et e) effectuer des opérations de fabrication en utilisant des équipements adaptés à recevoir le second cadre. 20 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la tranche a une forme générale circulaire, et les premier (34) et second (39) cadres ont des contours intérieurs circulaires de diamètres respectivement supérieur et au moins égal au diamètre de la tranche. 25 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les premier (34) et second (39) cadres ont des contours extérieurs de forme générale carrée à coins arrondis, présentant des encoches de positionnement. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 30 à 3, dans lequel les opérations effectuées à l'étape b) comprennent une opération de découpe de la tranche en puces (37) à l'aide d'un faisceau laser et d'une frappe par un couteau. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l'étape b) comprend en outre, après l'opération de découpe de la 10 15B10276 - 10-T0-081 13 tranche en puces, une étape d'écartement des puces (37) par extension du film (32) au moyen d'une paire de bagues d'extension (38e, 38i). 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la portion de film en anneau présente une largeur suffisante pour recevoir le second cadre (39) après l'étape de séparation des puces (37) au moyen des bagues d'extension (38). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le film élastique (32) est un film adhésif. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la largeur de la portion de film en anneau est comprise entre 7 et 15 centimètres. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, dans lequel les tranches ont un diamètre de 15 ou 20 15 centimètres.