半导体器件、切割半导体器件的切割设备及其切割方法.pdf

提供一种用于切割半导体器件的方法。该器件包括第一半导体层、绝缘层和第二半导体层。该方法包括如下步骤：在第一半导体层中形成半导体元件；将激光束照射在第一半导体层的表面上；和使用激光束将所述器件切割成半导体芯片。激光束在界面处反射，从而产生第一反射光束，并且所述激光束另一界面处反射，从而产生第二反射光束。绝缘膜具有一厚度，该厚度确定为使第一和第二反射光束彼此消弱。

1、  一种用于切割半导体器件的方法，所述半导体器件包括依次堆叠的第一半导体层、绝缘层和第二半导体层，该方法包括如下步骤：
在第一半导体层中形成半导体部件；
将激光束照射在第一半导体层的表面上；和
使用激光束将所述器件切割成半导体芯片，
其中所述激光束在第一半导体层和绝缘层之间的界面处反射，从而产生第一反射光束，并且所述激光束在绝缘层和第二半导体层之间的界面处反射，从而产生第二反射光束，和
其中所述绝缘膜具有一厚度，该厚度被确定为使第一和第二反射光束彼此消弱。

2、  根据权利要求1所述的方法，
其中绝缘膜的厚度等于激光束的波长的整数倍，从而使第一反射光束的相位与第二反射光束的相位相反。

3、  根据权利要求1或2所述的方法，
其中平行于激光束的绝缘膜的厚度定义为D_BOX，
其中激光束具有定义为λ的波长，
其中绝缘膜具有定义为N_BOX的折射指数，
其中绝缘膜的厚度在Mλ/2N_BOX-λ/4和Mλ/2N_BOX+λ/4的范围内，和
其中M代表自然数。

4、  根据权利要求1或2所述的方法，
其中平行于激光束的绝缘膜的厚度在1000nm和1200nm之间的范围内。

5、  根据权利要求1或2所述的方法，还包括以下步骤：
在将激光束照射在第一半导体层的表面上的步骤之前在第一半导体层的表面上形成防反射膜，以使激光束通过所述防反射膜照射在第一半导体层上，
其中激光束在防反射膜和第一半导体层之间的界面处反射，从而产生第三反射光束，并且激光束在防反射膜上反射，从而产生第四反射光束，和
其中所述防反射膜具有一厚度，该厚度确定为使第三和第四反射光束彼此消弱。

6、  根据权利要求1或2所述的方法，还包括以下步骤：
测量激光束的反射系数；和
在反射系数的基础上控制激光束的激光功率。

7、  根据权利要求6所述的方法，
其中测量所述反射系数，从而获得半导体器件的整个表面的反射系数映象。

8、  根据权利要求7所述的方法，
其中在所述反射系数映象的基础上控制所述激光束的激光功率，从而将激光功率调节到对应所述反射系数映象的最佳激光功率。

9、  根据权利要求6所述的方法，
其中测量反射系数的步骤是在反射系数基础上与控制激光束的激光功率的步骤一起进行的，从而将半导体器件切割成半导体芯片。

10、  根据权利要求1或2所述的方法，
其中第一半导体层是SOI层，第二半导体层是由硅制成的支撑衬底，
其中绝缘膜由氧化硅制成，和
所述器件是由SOI衬底形成的。

11、  一种用于切割半导体器件的方法，所述半导体器件包括依次堆叠的第一半导体层、绝缘层和第二半导体层，该方法包括以下步骤：
在第一半导体层中形成半导体部件；
将激光束照射在第一半导体层的表面上；
在将激光束照射在第一半导体层的表面上的步骤之前，在第一半导体层的表面上形成防反射膜，以使激光束通过所述防反射膜照射在第一半导体层上，和
使用激光束将所述器件切割成半导体芯片，
其中激光束在防反射膜和第一半导体层之间的界面处反射，从而产生第三反射光束，并且激光束在防反射膜上反射，从而产生第四反射光束，和
其中所述防反射膜具有一厚度，该厚度确定为使第三和第四反射光束彼此消弱。

12、  根据权利要求11所述的方法，
其中防反射膜的厚度等于激光束的波长的一半，从而第三反射光束的相位与第四反射光束的相位相反。

13、  根据权利要求11或12所述的方法，
其中平行于激光束的防反射膜的厚度定义为D_AN，
其中激光束具有定义为λ的波长，
其中防反射膜具有定义为N_AN的折射指数，
其中防反射膜的厚度在(M-0.5)λ/2N_BOX-λ/4和(M-0.5)λ/2N_BOX+λ/4之间的范围内，和
其中M代表自然数。

14、  根据权利要求13所述的方法，
其中防反射膜的折射指数在1和3.5之间的范围内。

15、  根据权利要求11或12所述的方法，
其中激光束照射在第一半导体层的表面上的步骤是在空气或真空中进行的，和
其中防反射膜由折射指数基本上等于硅的折射指数的平方根的材料制成。

16、  根据权利要求11或12所述的方法，
其中防反射膜由SiN膜、SiO₂膜或SiON膜的单层膜形成。

17、  根据权利要求11或12所述的方法，
其中防反射膜由多层膜形成，该多层膜包括选自SiN膜、SiO₂膜和SiON膜中的至少两种类型的膜。

18、  根据权利要求11或12所述的方法，还包括如下步骤：
测量激光束的反射系数；和
在反射系数基础上控制激光束的激光功率。

19、  根据权利要求18所述的方法，
其中测量反射系数，从而获得半导体器件的整个表面的反射系数映象。

20、  根据权利要求19所述的方法，
其中在所述反射系数映象的基础上控制所述激光束的激光功率，从而将激光功率调节到对应所述反射系数的最佳激光功率。

21、  根据权利要求18所述的方法，
其中测量反射系数的步骤是在反射系数基础上与控制激光束的激光功率的步骤一起进行的，从而将半导体器件切割成半导体芯片。

22、  根据权利要求11或12所述的方法，
其中第一半导体层是SOI层，第二半导体层是由硅制成的支撑衬底，
其中绝缘膜由氧化硅制成，和
所述器件是由SOI衬底形成的。

23、  一种半导体器件，包括：
衬底，该衬底包括依次堆叠的第一半导体层、绝缘层和第二半导体层；
设置在第一半导体层中的半导体部件；和
用于使用激光束将衬底切割成半导体芯片的切割部分，
其中第一半导体层、绝缘层和第二半导体层分别具有预定折射指数，它们使激光束在第一半导体层和绝缘层之间的界面处反射，从而产生第一反射光束，并且使激光束在绝缘层和第二半导体层之间的界面处反射，从而产生第二反射光束，和
其中绝缘膜具有一厚度，该厚度确定为使第一和第二反射光束彼此消弱。

24、  根据权利要求23所述的器件，
其中绝缘膜的厚度等于激光束的波长的整数倍，从而使第一反射光束的相位与第二反射光束的相位相反。

25、  根据权利要求23或24所述的器件，
其中平行于激光束的绝缘膜的厚度定义为D_BOX，
其中激光束具有定义为λ的波长，
其中绝缘膜具有定义为N_BOX的折射指数，
其中绝缘膜的厚度在Mλ/2N_BOX-λ/4和Mλ/2N_BOX+λ/4的范围内，和
其中M代表自然数。

26、  根据权利要求23或24所述的器件，
其中平行于激光束的绝缘膜的厚度在1000nm和1200nm之间的范围内。

27、  根据权利要求23或24所述的器件，还包括：
在第一半导体层的表面上的防反射膜，能够通过所述防反射膜将激光束照射在第一半导体层上，
其中防反射膜和第一半导体层分别具有预定折射指数，它们使激光束在防反射膜和第一半导体层之间的界面处反射，从而产生第三反射光束，并且使激光束在防反射膜上反射，从而产生第四反射光束，和
防反射膜具有一厚度，该厚度确定为使第三和第四反射光束彼此消弱。

28、  根据权利要求23或24所述的器件，
其中第一半导体层是SOI层，第二半导体层是由硅制成的支撑衬底，
其中绝缘膜由氧化硅制成，和
所述器件是由SOI衬底形成的。

29、  一种半导体器件，包括：
衬底，该衬底包括依次堆叠的第一半导体层、绝缘层和第二半导体层；
设置在第一半导体层中的半导体元件；
用于使用激光束将衬底切割成半导体芯片的切割部分；和
在第一半导体层的表面上的防反射膜，能够通过所述防反射膜将激光束照射在第一半导体层上，
其中防反射膜和第一半导体层分别具有预定折射指数，它们使激光束在防反射膜和第一半导体层之间的界面处反射，从而产生第三反射光束，并且使激光束在防反射膜上反射，从而产生第四反射光束，和
防反射膜具有一厚度，该厚度确定为使第三和第四反射光束彼此消弱。

30、  根据权利要求29所述的器件，
其中防反射膜的厚度等于激光束的波长的一半，从而第三反射光束的相位与第四反射光束的相位相反。

31、  根据权利要求29或30所述的器件，
其中平行于激光束的防反射膜的厚度定义为D_AN，
其中激光束具有定义为λ的波长，
其中防反射膜具有定义为N_AN的折射指数，
其中防反射膜的厚度在(M-0.5)λ/2N_BOX-λ/4和(M-0.5)λ/2N_BOX+λ/4的范围内，和
其中M代表自然数。

32、  根据权利要求31所述的器件，
其中防反射膜的折射指数在1和3.5之间的范围内。

33、  根据权利要求29或30所述的器件，
其中可以在空气或真空中通过激光束切割衬底，和
其中防反射膜由折射指数基本上等于硅的折射指数的平方根的材料制成。

34、  根据权利要求29或30所述的器件，
其中防反射膜由SiN膜、SiO₂膜或SiON膜的单层膜形成。

35、  根据权利要求29或30所述的器件，
其中防反射膜由多层膜形成，该多层膜包括选自SiN膜、SiO₂膜和SiON膜中的至少两种类型的膜。

36、  根据权利要求29或30所述的器件，
其中第一半导体层是SOI层，第二半导体层是由硅制成的支撑衬底，
其中绝缘膜由氧化硅制成，和
所述器件是由SOI衬底形成的。

37、  一种切割半导体器件的切割设备，所述半导体器件具有依次堆叠的第一半导体层、绝缘层和第二半导体层，该设备包括：
激光器，用于在第一半导体层的表面上照射激光束，从而将该器件切割成半导体芯片，
其中所述激光束在第一半导体层和绝缘层之间的界面处反射，从而产生第一反射光束，并且激光束在绝缘层和第二半导体层之间的界面处反射，从而产生第二反射光束，和
其中绝缘膜具有一厚度，该厚度确定为使第一和第二反射光束彼此消弱。

38、  根据权利要求37所述的设备，
其中绝缘膜的厚度等于激光束的波长的整数倍，从而第一反射光束的相位与第二反射光束的相位相反。

39、  根据权利要求37或38所述的设备，
其中平行于激光束的绝缘膜的厚度定义为D_BOX，
其中激光束具有定义为λ的波长，
其中绝缘膜具有定义为N_BOX的折射指数，
其中绝缘膜的厚度在Mλ/2N_BOX-λ/4和Mλ/2N_BOX+λ/4的范围内，和
其中M代表自然数。

40、  根据权利要求37或38所述的设备，
其中平行于激光束的绝缘膜的厚度在1000nm和1200nm之间的范围内。

41、  根据权利要求37或38所述的设备，
其中所述器件还包括在第一半导体层的表面上的防反射膜，以便通过所述防反射膜将激光束照射在第一半导体层上，
其中激光束在防反射膜和第一半导体层之间的界面处反射，从而产生第三反射光束，并且激光束在防反射膜上反射，从而产生第四反射光束，和
其中防反射膜具有一厚度，该厚度确定为使第三和第四反射光束彼此消弱。

42、  根据权利要求37或38所述的设备，还包括
用于测量激光束的反射系数的检测器；和
用于在反射系数基础上控制激光束的激光功率的控制器。

43、  根据权利要求42所述的设备，
其中测量反射系数，从而获得半导体器件的整个表面的反射系数映象。

44、  根据权利要求43所述的设备，
其中在所述反射系数映象的基础上控制所述激光束的激光功率，从而将激光功率调节到对应所述反射系数的最佳激光功率。

45、  根据权利要求42所述的设备，
其中与通过检测器测量反射系数一起，控制器在反射系数基础上控制激光束的激光功率，从而将半导体器件切割成半导体芯片。

46、  根据权利要求37或38所述的设备，
其中第一半导体层是SOI层，第二半导体层是由硅制成的支撑衬底，
其中绝缘膜由氧化硅制成，和
所述器件是由SOI衬底形成的。

47、  一种用于切割半导体器件的切割设备，所述器件包括依次堆叠的第一半导体层、绝缘层和第二半导体层，该设备包括：
激光器，用于在第一半导体层的表面上照射激光束，从而将所述器件切割成半导体芯片，
其中所述器件还包括在第一半导体层的表面上的防反射膜，从而使激光束通过该防反射膜照射在第一半导体层上，
其中所述激光束在防反射膜和第一半导体层之间的界面处反射，从而产生第三反射光束，并且激光束在防反射膜上反射，从而产生第四反射光束，和
其中防反射膜具有一厚度，该厚度确定为使第三和第四反射光束彼此消弱。

48、  根据权利要求47所述的设备，
其中防反射膜的厚度等于激光束的波长的一半，从而第三反射光束的相位与第四反射光束的相位相反。

49、  根据权利要求47或48所述的设备，
其中平行于激光束的防反射膜的厚度定义为D_AN，
其中激光束具有定义为λ的波长，
其中防反射膜具有定义为N_AN的折射指数，
其中防反射膜的厚度在(M-0.5)λ/2N_BOX-λ/4和(M-0.5)λ/2N_BOX+λ/4的范围内，和
其中M代表自然数。

50、  根据权利要求49所述的设备，
其中防反射膜的折射指数在1和3.5之间的范围内。

51、  根据权利要求47或48所述的设备，
其中激光束在空气或真空中照射在第一层上，和
其中防反射膜由折射指数基本上等于硅的折射指数的平方根的材料制成。

52、  根据权利要求47或48所述的设备，
其中防反射膜由SiN膜、SiO₂膜或SiON膜的单层膜形成。

53、  根据权利要求47或48所述的设备，
其中防反射膜由多层膜形成，该多层膜包括选自SiN膜、SiO₂膜和SiON膜中的至少两种类型的膜。

54、  根据权利要求47或48所述的设备，还包括：
用于测量激光束的反射系数的检测器；和
用于在反射系数基础上控制激光束的激光功率的控制器。

55、  根据权利要求54所述的设备，
其中测量反射系数，从而获得半导体器件的整个表面的反射系数映象。

56、  根据权利要求55所述的设备，
其中在所述反射系数映象的基础上控制所述激光束的激光功率，从而将激光功率调节到对应所述反射系数的最佳激光功率。

57、  根据权利要求54所述的设备，
其中与通过检测器测量反射系数一起，控制器在反射系数基础上控制激光束的激光功率，从而将半导体器件切割成半导体芯片。

58、  根据权利要求47或48所述的设备，
其中第一半导体层是SOI层，第二半导体层是由硅制成的支撑衬底，
其中绝缘膜由氧化硅制成，和
所述器件是由SOI衬底形成的。

半导体器件、切割半导体器件的切割设备及其切割方法
                         技术领域
本发明涉及一种半导体器件、用于切割半导体器件的切割设备以及用于切割半导体器件的方法。
                         背景技术
在现有技术中，具有形成在其上的半导体集成电路的硅晶片(即Si晶片)通过切割方法分为多个半导体芯片。在该方法中，使用切割器如具有金刚石研磨剂涂层的切割刀用于该切割方法。这种现有的方法具有如下难度。
首先，为了用切割刀进行切割，需要用于切割的预备部件。因此，由于该预备部件而使将要从晶片分割的芯片数量减少。因此，用于制造芯片的制造成本提高了。此外，当切割晶片时，产生摩擦热。摩擦热可能引起切割刀的卡住或阻塞。为了防止卡住或阻塞，需要水或机械加工油。在这种情况下，如果当水或机械加工油与晶片上的半导体器件接触时损伤半导体器件，则需要保护膜如用于涂覆半导体器件的包封层。因此，制造成本也增高了。
这里，例如在日本专利申请公报No.2002-192367中公开一种使用激光束切割晶片的激光切割法。在该方法中，激光束照射在晶片上，从而在晶片中产生热量。然后，将晶片切割和分割成多个芯片。
然而，当利用上述方法切割具有依次堆叠的支撑衬底、绝缘层(即BOX)和SOI层的SOI衬底(即绝缘衬底上硅)时，干扰了激光束在BOX和半导体层之间的界面处的反射光。因此，根据SOI层的膜厚大大改变了激光束的反射系数。因此，难以在预定位置上吸收激光束。具体而言，通过激光束在预定位置不能精度地切割晶片。这里，SOI层和支撑衬底由硅制成。
                         发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种半导体器件。本发明的另一目的是提供一种由半导体器件制造半导体芯片的制造设备。本发明的又一目的是提供一种由半导体器件制造半导体芯片的方法。
具体而言，本发明涉及利用激光切割方法将作为具有形成在其上的多个半导体元件的半导体器件的SOI衬底分割成多个半导体芯片。在本发明中，即使在SOI衬底的厚度有偏差时也能在预定位置吸收激光束。因此，可以通过激光束在预定位置精确地切割半导体器件。
提供一种用于切割半导体器件的方法。该器件包括依次堆叠的第一半导体层、绝缘层和第二半导体层。该方法包括如下步骤：在第一半导体层中形成半导体元件；将激光束照射在第一半导体层的表面上；和使用激光束将该器件切割成半导体芯片。激光束在第一半导体层和绝缘层之间的界面处反射，从而产生第一反射光束，并且激光束在绝缘层和第二半导体层之间的界面处反射，从而产生第二反射光束。该绝缘膜具有厚度，其厚度确定为使第一和第二反射光束彼此消弱。
在这种方法中，即使在第一层的厚度有偏差时也能在预定位置吸收激光束。因此，通过激光束可在预定位置精确地切割半导体器件。
此外，提供一种用于切割半导体器件的方法。该器件包括依次堆叠的第一半导体层、绝缘层和第二半导体层。该方法包括以下步骤：在第一半导体层中形成半导体元件；将激光束照射在第一半导体层的表面上；在将激光束照射在第一半导体层的表面上的步骤之前在第一半导体层的表面上形成防反射膜，以使激光束通过防反射膜照射在第一半导体层上；和使用激光束将该器件切割成半导体芯片。激光束在防反射膜和第一半导体层之间的界面处反射，从而产生第三反射光束，并且激光束在防反射膜上反射，从而产生第四反射光束。防反射膜具有厚度，其厚度确定为使第三和第四反射光束彼此消弱。
在这种方法中，即使在第一层的厚度有偏差时也能在预定位置吸收激光束。因此，通过激光束可在预定位置精确地切割半导体器件。
此外，半导体器件包括：衬底，该衬底包括依次堆叠的第一半导体层、绝缘层和第二半导体层；设置在第一半导体层中的半导体元件；和用于使用激光束将衬底切割成半导体芯片的切割部分。第一半导体层、绝缘层和第二半导体层分别具有预定折射指数，它们使激光束在第一半导体层和绝缘层之间的界面处反射，从而产生第一反射光束，并且使激光束在绝缘层和第二半导体层之间的界面处反射，从而产生第二反射光束。绝缘膜具有厚度，该厚度确定为使第一和第二反射光束彼此消弱。
在这种情况下，即使在第一层的厚度有偏差时也能在预定位置吸收激光束。因此，通过激光束可在预定位置精确地切割半导体器件。
此外，半导体器件包括：衬底，该衬底包括依次堆叠的第一半导体层、绝缘层和第二半导体层；设置在第一半导体层中的半导体元件；用于使用激光束将衬底切割成半导体芯片的切割部分；和在第一半导体层的表面上的防反射膜，能够通过该防反射膜将激光束照射在第一半导体层上。防反射膜和第一半导体层分别具有预定折射指数，它们使激光束在防反射膜和第一半导体层之间的界面处反射，从而产生第三反射光束，并且使激光束在防反射膜上反射，从而产生第四反射光束。防反射膜具有厚度，该厚度确定为使第三和第四反射光束彼此消弱。
在这种情况下，即使在第一层的厚度有偏差时也能在预定位置吸收激光束。因此，通过激光束可在预定位置精确地切割半导体器件。
此外，提供一种切割半导体器件的切割设备。该器件具有依次堆叠的第一半导体层、绝缘层和第二半导体层。该设备包括：激光器，用于在第一半导体层的表面上照射激光束，从而将该器件切割成半导体芯片。该激光束在第一半导体层和绝缘层之间的界面处反射，从而产生第一反射光束，并且激光束在绝缘层和第二半导体层之间的界面处反射，从而产生第二反射光束。该绝缘膜具有厚度，该厚度确定为使第一和第二反射光束彼此消弱。
在这种情况下，即使在第一层的厚度有偏差时也能在预定位置吸收激光束。因此，通过激光束可在预定位置精确地切割半导体器件。
此外，提供一种用于切割半导体器件的切割设备。该器件具有依次堆叠的第一半导体层、绝缘层和第二半导体层。该设备包括：激光器，用于在第一半导体层的表面上照射激光束，从而将SOI器件切割成半导体芯片。该器件还包括在第一半导体层的表面上的防反射膜，从而使激光束通过该防反射膜照射在第一半导体层上。该激光束在防反射膜和第一半导体层之间的界面处反射，从而产生第三反射光束，并且激光束在防反射膜上反射，从而产生第四反射光束。该防反射膜具有厚度，该厚度确定为使第三和第四反射光束彼此消弱。
在这种情况下，即使在第一层的厚度有偏差时也能在预定位置吸收激光束。因此，通过激光束可在预定位置精确地切割半导体器件。
                         附图说明
通过下面参照附图的详细说明使本发明的上述和其他目的、特点和优点更明显。附图中：
图1是解释根据本发明第一实施例的用于切割半导体器件的激光束切割方法的剖面图；
图2是表示根据第一实施例地在具有不同厚度的BOX的器件中激光束的反射系数和SOI层的厚度之间的关系的曲线图；
图3是表示根据第一实施例的在具有在不同厚度的BOX的器件中激光束的反射系数和0nm-500nm范围内的SOI层的厚度之间的关系的曲线图；
图4是解释根据本发明第二实施例的用于切割半导体器件的激光束切割方法的剖面图；
图5是表示根据第二实施例的在具有不同厚度的防反射膜的器件中激光束的反射系数和SOI层的厚度之间的关系的曲线图；
图6是表示根据第二实施例的在具有不同防反射膜的器件中激光束的反射系数和SOI层的厚度之间的关系的曲线图；
图7是表示根据本发明第三实施例的在具有最佳厚度的BOX和具有不同厚度防反射膜的器件中激光束的反射系数和SOI层的厚度之间的关系的曲线图；
图8是表示根据第三实施例的在具有最佳厚度防反射膜和具有不同厚度BOX的器件中激光束的反射系数和SOI层的厚度之间的关系的曲线图；
图9是表示根据本发明第四实施例的切割设备的方框图；
图10是表示根据第四实施例的作为晶片的半导体器件的激光功率映象(mapping)的平面图；和
图11是表示根据本发明第五实施例的切割设备的方框图。
                       具体实施方式
(第一实施例)
图1中示出了根据本发明第一实施例的使用激光束切割半导体晶片(即半导体器件)的方法。使用该激光切割方法分割(即切割)半导体器件10并分割成多个半导体芯片。
图1中，示出了在器件10被分割成芯片之前的半导体器件10。半导体器件10是由硅晶片形成的。半导体器件10由具有依次堆叠和粘接的SOI层1、BOX3和支撑衬底2的SOI衬底4形成。作为第一硅层的SOI层1和作为第二硅层的支撑衬底2例如由硅制成。作为绝缘层的BOX3例如由氧化硅制成。在SOI层1中，通过使用常规制造方法形成半导体元件。在图1中，例如，半导体元件包括N⁺型发射极区5、集电极区6、P型基极区7和接触孔。接触孔形成在层间绝缘膜8中。层间绝缘膜8形成在SOI层1的表面上。发射极5a、集电极6a和基极7a通过接触孔分别电连接到到区域5-7。因此，在SOI衬底4上形成了作为半导体元件的NPN型双极晶体管。这样，每个半导体芯片包括NPN型双极晶体管。激光器划割部分(即切割部分)设置在这些半导体元件之间，从而切割部分用作利用激光束切割方法进行切割的预备部件。
保护膜9形成在SOI层1的表面上。保护膜9覆盖电极5a-7a和层间绝缘膜8的表面。除去一部分保护膜9，从而使在切割部分的SOI层1从保护膜9暴露于外部。
在空气或真空中利用激光束切割法切割半导体器件10。具体而言，用激光束从SOI层一侧照射SOI衬底4的切割部分。激光束在预定深度聚焦。因此，在预定位置即切割部分吸收激光束，从而转移在预定位置的构成SOI衬底4的硅。在照射激光束之后，残余应力施加于预定位置处的转移部分。通过该残余应力，很容易地和自然地分割即劈开SOI衬底4，从而将SOI衬底4在预定位置即切割部分分割成芯片。
在用于制造芯片的上述方法中，即使在SOI层1的厚度可能具有偏差时，由于适当地确定BOX3的厚度，激光束可以到达预定位置，并且激光束在预定位置被吸收。因此，将SOI衬底4在预定切割部分精确地切割成芯片。BOX3的厚度是在模拟结果的基础上确定的。模拟结果和BOX3的厚度将在下面解释。
图2示出了在半导体器件10具有不同厚度的BOX3的情况下激光束的反射系数和SOI层1的厚度之间的关系。这里，曲线2A-2F分别表示具有厚度为920nm、960nm、1000nm、1040nm、1080nm和1100nm的BOX3的器件10。因此，BOX3的厚度以每个相差40nm而逐级改变。这里，用具有1064nm波长的YAG激光器(即钇铝石榴石激光器)照射激光束。激光束垂直照射。具体而言，激光束垂直于SOI衬底4。因此，激光束平行于SOI衬底4的厚度方向。在这个模拟中，假设由于制造误差等导致SOI层1的厚度有偏差，从而SOI层1的厚度偏差在20000nm和20500nm之间的范围内。激光束的反射系数根据BOX3的厚度而变化。
如图2所示，激光束的反射系数根据BOX3的厚度和SOI层1的厚度而变化。当BOX3的厚度大约为1100nm时，即使SOI层1的厚度改变即有偏差，反射系数也基本保持不变。就是说，反射系数的偏差几乎为零。
反射系数由在SOI层1和BOX3之间的界面反射的反射光束的相位以及在BOX3和支撑衬底2之间的另一界面反射的另一反射光束的相位决定。这里，空气或真空中的折射指数定义为N1，在SOI层1的折射指数定义为N2，并且在BOX3中的折射指数定义为N3。SOI层1由硅制成，BOX3由氧化硅制成。指数N1-N3具有如下关系：N1＜N2，N2＞N3。激光束在BOX3和SOI层1之间的界面处反射，从而正向地传送反射光束的相位，激光束还在BOX3和支撑衬底2之间的界面反射，从而反向地传送反射光束的相位。因此，在BOX3和SOI层1之间的界面反射的反射光束具有与入射光束相同的相位。在BOX3和支撑衬底2之间的界面反射的反射光束具有与入射光束相反的反向相位。因而，当在BOX3和SOI层1之间的界面反射的反射光束的相位与在BOX3和支撑衬底2之间的界面反射的反射光束的相位相反时，这些反射光束彼此抵消和消弱。因此，反射系数变小。为了执行这种抵消，BOX3的厚度设置成等于激光束的波长的整数倍。就是说，BOX3的厚度满足以下关系：
(F1)D_BOX＝Mλ/2N_BOX。
这里，D_BOX代表BOX3的厚度，λ代表激光束的波长，N_BOX代表BOX3的反射系数，M代表自然数。
这样，当BOX3的厚度设置为上述波长的整数倍时，例如，1100nm，即使SOI层1的厚度有偏差，反射系数的变化也几乎为零。因此，即使SOI层1的厚度有偏差，激光束也可以到达预定位置，并且可以在预定位置吸收激光束。因此，可以通过激光束在切割部分精确地切割半导体器件10。
在公式F1中，BOX3的厚度D_BOX设置为Mλ/2N_BOX。这个条件是最佳情况；因此，厚度D_BOX可以有小的偏差。例如，即使BOX3的厚度D_BOX在Mλ/2N_BOX-λ/4和Mλ/2N_BOX+λ/4的范围内，当SOI层1的厚度有偏差时也可适当地抑制激光束的反射系数的变化。在这种情况下，平行于激光束的绝缘膜的厚度在1000nm和1200nm之间的范围内。
在SOI层1的厚度很薄的情况下，通过模拟可计算激光束的反射系数。图3示出了当BOX3的厚度为920nm、960nm、1000nm、1040nm、1080nm或1100nm时，反射系数和SOI层1的厚度之间的关系。这里，曲线3A-3F分别表示具有厚度为920nm、960nm、1000nm、1040nm、1080nm和1100nm的的BOX3的器件10的曲线。SOI层1的厚度在0nm-500nm之间的范围内。激光束照射条件与图2中所示的模拟结果相同。
如图3所示，即使SOI层1的厚度很薄，当BOX3的厚度等于1100nm时，激光束的反射系数的变化也几乎为零。
因此，在SOI层1的厚度在0nm和500nm之间的范围内或在20000nm和20500nm之间的范围内时，激光束的反射系数的变化变为零，而与SOI层1的厚度偏差无关。因此，即使SOI层1的厚度偏差很多，也可以抑制激光束的反射系数的变化。就是说，可以适当地保证SOI层1的厚度的偏差的容限。
在本实施例中，激光束垂直地照射到SOI层1上。就是说，激光束平行于SOI层1的厚度方向。然而，激光束在预定位置聚焦。因此，激光束的有些部分不平行于SOI层1的厚度方向。此外，当激光束被设置在器件10上部的透镜聚焦时，激光束以预定倾斜角照射在SOI层1上。在这种情况下，BOX3的最佳厚度对应BOX3的激光深度。具体地说，BOX3的最佳厚度定义为在平行于BOX3中的激光束的方向上的BOX3的厚度。
(第二实施例)
根据本发明第二实施例的半导体器件10示于图4中。在切割部分不除去保护膜9，从而保护膜覆盖在切割部分的SOI层1。具体地说，位于切割部分的保护膜9用作防反射膜(即AR膜)9a。防反射膜9a的厚度由如下的模拟结果确定。
图5是表示在器件10具有不同厚度的防反射膜9a的情况下，在激光束的反射系数和SOI层1的厚度之间的关系的模拟结果。这里，曲线5A-5E分别表示具有厚度为0nm、40nm、80nm、120nm和140nm的防反射膜9a的器件10。曲线5A中防反射膜9a的厚度为0nm表示器件10不包括防反射膜9a。激光束照射条件与图2所示的模拟结果相同。防反射膜9a由折射指数为1.87的SiON(即氮氧化硅)膜制成。
如图5所示，与不具有防反射膜9a的器件10比较，具有防反射膜9a的器件10表示在SOI层1的厚度的偏差在20000nm和20500nm之间的范围内的情况下激光束的反射系数的小变化。具体而言，具有厚度为140nm的防反射膜9a的器件10表明在SOI层1的厚度在20000nm和20500nm之间的范围内偏差的情况下激光束的反射系数的最小变化。
因此，改变激光束的反射系数的原理与图2中所示的相同。因此，反射系数的变化由在空气或真空和防反射膜9a之间的界面反射的反射光束的相位以及由在防反射膜9a和SOI层1之间的界面反射的另一反射光束的相位决定。
在本例中，空气或真空中的折射指数定义为N1，SOI层1中的折射指数定义为N2，防反射膜9中的折射指数定义为N4。SOI层1由硅制成，防反射膜9由SION构成。指数N1、N2和N4具有如下关系：N1＜N4，N4＜N2。相反，选择防反射膜9a的材料以便满足折射指数N1、N2和N4的上述关系。激光束在空气或真空与防反射膜9a之间的界面反射，从而与入射光束相比反向地传送反射光束的相位。激光束在防反射膜9a和SOI层1之间的界面反射，从而与入射光束相比正向地传送反射光束的相位。这里，空气的折射指数为1，硅的折射指数为3.5。因此防反射膜9a的折射指数大于1且小于3.5。例如，防反射膜9a可以由单层膜如SiN(即氮化硅)膜、SiO₂(即二氧化硅)膜、SiON(氮氧化硅)膜和有机膜形成。此外，防反射膜9a可以由多层膜形成，它包括选自SiN膜、SiO₂膜、SiON膜和有机膜的至少两层膜。
因而，当在空气或真空和防反射膜9a之间的界面反射的反射光束的相位与在防反射膜9a和SOI层1之间的界面反射的反射光束的相位相同时，为了使这些反射光束彼此抵消和消弱，使得反射系数变小，防反射膜9a的厚度设置为等于激光束的波长的一半。这是因为在位于防反射膜9a的顶部和底部的界面反射的反射光束是反向的。这样，防反射膜9a的厚度满足以下关系：
(F2)D_AN＝(M-0.5)λ/2N_AN。
这里，D_AN代表防反射膜9a的厚度，λ代表激光束的波长，N_AN代表防反射膜9a的反射系数，M代表自然数。
这样，防反射膜9a的厚度设置为等于激光束的波长的一半。例如，防反射膜9a的厚度设置为大约140nm。准确地，防反射膜9a的厚度设置为142nm。在这种情况下，即使SOI膜1的厚度有偏差，激光束的反射系数的的变化也为零。这样，即使SOI层1的厚度偏差很多，也可抑制激光束的反射系数的变化。因此，激光束到达预定位置并且可以在预定位置吸收激光束。这样，可以通过激光束在切割部分精确地切割半导体器件10。
在公式F2中，防反射膜9a的厚度D_AN设置为(M-0.5)λ/2N_AN。这个条件是最佳情况；因此，厚度D_AN可以有小的偏差。例如，即使防反射膜9a的厚度D_AN在(M-0.5)λ/2N_BOX-λ/4和(M-0.5)λ/2N_BOX+λ/4的范围内，当SOI层1的厚度有偏差时也可适当地抑制激光束的反射系数的变化。
为了获得构成防反射膜9a的最佳材料，进行另一种模拟试验。图6解释了具有不同的防反射膜9a的器件10的模拟结果。在图6中，曲线6A表示没有防反射膜9a的器件10。曲线6B表示具有厚度为183nm、由SiO₂膜制成的防反射膜9a的器件10。SiO₂膜的折射指数为1.45。曲线6C表示具有厚度为133nm、由SiN膜制成的防反射膜9a的器件10。该SiN膜具有2.0的折射率，曲线6D表示具有厚度为142nm、由SiON膜制成的防反射膜9a的器件10。SiON膜的折射指数为1.87。激光束照射条件与图2中所示的模拟结果相同。这里，每个器件10具有厚度大致等于激光束的波长的一半的防反射膜9a。
如图6所示，具有防反射膜9a的每个器件10中的激光束的反射系数的变化小于没有防反射膜9a的器件10中的激光束的反射系数的变化。具体而言，在具有由SiO₂膜、SiN膜和SiON膜形成的防反射膜9a的器件10中，在SOI层1的厚度有偏差时，每个器件10中的激光束的反射系数的变化按照SiO₂膜、SiN膜和SiON膜的顺序变小。
这样，当防反射膜9a由折射指数在1和3.5之间的范围内的材料制成时，即使SOI衬底的厚度变化，也可以在预定位置吸收激光束。具体而言，当防反射膜9a由SiON膜形成时，激光束的反射系数的变化大致为零，从而可以在预定位置精确地吸收激光束。这样，通过激光束可以在切割部分精确地切割半导体器件10。
在本实施例中，激光束照射在空气或真空中的第一半导体层的表面上。当防反射膜由具有基本上等于硅的折射指数的平方根的折射率的材料制成时，可以更准确地在预定位置吸收激光束。
在本实施例中，激光束垂直照射在SOI层1上。就是说，激光束平行于SOI层1的厚度方向。然而，激光束在预定位置聚焦。因此，激光束的有些部分不平行于SOI层1的厚度方向。此外，当激光束被设置于器件10上部的透镜聚焦时，激光束以预定倾斜角照射在SOI层1上。在这种情况下，防反射膜9a的最佳厚度对应在防反射膜9a中的激光路径。具体而言，防反射膜9a的最佳厚度确定为在平行于激光束路径的方向上的防反射膜9a的厚度。
此外，在第二实施例中，防反射膜9a是单层膜。但是，防反射膜9a也可以使用多层膜。在这种情况下，应该考虑激光束的全反射系数。
(第三实施例)
根据本发明第三实施例的半导体器件10，使得BOX3的厚度满足公式F1，并且器件10包括在切割部分的SOI层1上的防反射膜9a。
具有不同厚度的防反射膜9a的不同器件10的模拟结果示于图7中。这里，曲线7A-7H分别表示具有厚度为0nm、20nm、40nm、60nm、80nm、100nm、120nm和133nm的防反射膜9a的器件10。这里，BOX3的厚度设置为最佳厚度，例如，为1100nm。防反射膜9a由具有2.0的折射指数的多晶SiN(poly SiON)膜形成。
此外，具有不同厚度的BOX3的不同器件10的模拟结果示于图8中。在图8中，曲线8A-8J分别表示具有厚度为920nm、940nm、960nm、980nm、1000nm、1020nm、1040nm、1060nm、1080nm和1100nm的BOX3的器件10。防反射膜9a由具有142nm的厚度和具有2.0的折射指数的多晶SiN膜形成。
如图7所示，在防反射膜9a的厚度在0nm和133nm之间的范围内的情况下在SOI层1的厚度有偏差时，激光束的反射系数很小。这是因为BOX3的厚度满足公式F1。随着防反射膜9a的厚度接近最佳厚度，激光束的反射系数变得更小。
因此，即使防反射膜9a的厚度由于制造误差而有偏差，激光束的反射系数的变化也基本上为零，而与SOI层1的厚度偏差无关。因此，可以适当地确保用于防反射膜9a的厚度的偏差的容限。此外，当BOX3的厚度设置为最佳值并且防反射膜9a的厚度设置为最佳值时，激光束的反射系数基本上为零。因此，可以在预定位置有效地吸收激光束。这样，提高了激光束的效率。
此外，如图8所示，即使BOX3的厚度由于制造误差而有偏差，激光束的反射系数的变化也基本上为零而与SOI层1的厚度偏差无关。这是因为器件10包括防反射膜9a。这样，可以适当地确保用于BOX3的厚度的偏差容限。此外，当BOX3的厚度设置为最佳值和防反射膜9a的厚度设置为最佳值时，激光束的反射系数基本上为零。因此，可以在预定位置有效地吸收激光束。
(第四实施例)
图9中示出了根据本发明第四实施例的用于切割半导体器件10的切割设备100。半导体器件10是半导体晶片。设备100包括激光器101、半反射镜102、透镜103、工作台110、台驱动系统111、控制器120和激光束检测装置130。激光器101照射激光束。半反射镜102反射在SOI层1和BOX3之间的界面或在BOX3和支撑衬底2之间的界面反射的反射激光束。透镜103在半导体器件中的预定位置上聚焦激光束。半导体器件10安装在工作台110上。该工作台由台驱动系统111驱动。台驱动系统111向控制器120输出用于定位工作台110的信息。反射激光束通过透镜103、反射镜和半反射镜102从半导体器件10返回。然后，反射激光束被激光束检测装置130检测。激光束检测装置130向控制器120输出反射激光束的数据。控制器120控制激光器101。
切割设备100如下那样切割半导体器件10。
首先，激光器101发射具有弱束功率的激光束，以便激光束用于测量激光束的反射系数。因此，具有弱激光功率的激光束不会损伤半导体器件10。在激光器101发射激光束期间，工作台110根据预定移动而位移。这样，确定作为晶片的整个半导体器件10的反射系数，以便获得半导体器件10的反射系数。具体而言，如图10所示，检测和测量在作为SOI衬底4上的测量点的预定位置上的反射系数。通过使用用于定位工作台110的信息和反射激光束的数据，控制器120计算反射系数映象(mapping)。这样，在反射系数绘映象基础上，控制器120计算最佳激光功率映象。具体而言，控制器120计算功率轮廓。在图10中，计算了三个功率轮廓301-303。在相同轮廓301-303上配置的SOI衬底4的表面上的激光功率是恒定的。鉴于最佳激光功率映象，控制器120控制将是最佳激光功率的激光器101的激光功率，这是通过最佳激光功率映象获得的，以便激光束适当地切割半导体器件10。
(第五实施例)
图11中示出了根据本发明第五实施例的用于切割半导体器件10的切割设备200。设备200包括第一激光器105和第二激光器106。第一激光器105发射具有足够激光功率的激光束，第二激光器106发射具有弱激光功率的激光束。第一激光器105的激光束切割半导体器件10。第二激光器106的激光束用于检测反射激光束的反射系数。
切割设备200如下切割半导体器件10。
从第一和第二激光器105、106输出的激光束同时照射在SOI衬底4上。在这种情况下，用于检测反射系数的具有弱激光功率的激光束照射SOI衬底4上的某一位置上。用于切割半导体器件10的具有足够激光功率的激光束照射在SOI衬底4上的另一位置上，其与从第二激光器106输出的激光束的某一位置反向。
控制器120在激光束的反射系数基础上计算在某一位置上的最佳激光功率，所述激光束是通过检测装置130从第二激光器106输出的反射激光束获得的。当从第一激光器105输出的激光束照射在某一位置上时，控制器120控制将是最佳激光功率的第一激光器105的激光功率。
这样，适当地控制从第一激光器105输出的激光功率的激光功率，以便由第一激光器的激光束分割和切割半导体器件。
这种改变和修改将被理解为是在所附权利要求限定的本发明的范围内。