JPH11317384A - 集積回路上の端面を調製する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、パッケージングのために光集積回
路を調製する方法および装置に関し、特に光ファイバに
対して接続するための集積回路のダイまたはチップをダ
イシングおよび調製する方法および装置を提供する。 【解決手段】 本発明は、少なくとも１つの端を他の回
路メンバに対して接続する光集積回路チップの端面を調
製する方法であって、該チップの該端面に脚を付着させ
る段階と、該チップを切削用フィクスチャ上にマウント
する段階と、該チップの該端面に対して、および対応し
ている脚に対して、含入角度が１６°乃至２４°である
傾斜角付きの回転しているブレードによってそれらを切
削することによって、８°乃至１２°の角度を付与する
段階と、該ダイを該切削用フィクスチャから取り除く段
階からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】本発明は、パッケージングのために光集
積回路を調製する方法および装置に関し、特に光ファイ
バに対して接続するための集積回路のダイまたはチップ
をダイシングおよび調製するための方法および装置に関
する。

【０００２】

【発明の背景】光集積回路（Ｏptical Ｉntegrated Ｃi
rcuits:ＯＩＣ's）は一般に、構造が平面的であるシリ
コン・ウェハ上に組み立てられる。いくつかの酸化物の
層が普通はウェハ上にデポジットされ、そして集積回路
そのものが実際にその酸化物層の中に存在する。普通の
やり方は、ウェハ上に複数のそのような回路を形成し、
次に、回路を含んでいる個々のダイをそこから切り離す
（ダイシング）方法である。光ファイバで搬送される光
信号はシリコン・デバイス上の回路に接続され、その入
力信号は一方の端からデバイスに入り、その集積回路に
よって処理された後、他の端においてそのデバイスから
出ていく。ＯＩＣのダイまたはチップに対するファイバ
の接続は各ファイバとチップとの間の界面に関係し、そ
のＯＩＣチップの入力および出力に対してファイバを整
列させて付加するための手段を提供する、シリコンまた
はセラミックから作られているＶ溝のチップ・アセンブ
リによって接続される各ファイバを終端するのが普通の
慣習である。シリコン・チップ上およびＯＩＣチップま
たはダイ上の端面を９０°にするのが整列および付加が
最も容易である。しかし、フラットな９０°の面は多量
の逆反射を生じ、結果として大きな、そして非常に好ま
しくない信号の劣化をもたらす。

【０００３】従来の技術の構成においては、１つの角度
をＯＩＣダイの入力または出力面に振り向け、それに対
応する補角をＶ溝の端に対して振り向けてチップを終端
し、逆反射を最小にするのが普通の慣習である。その面
の特定の角度は適切な物理的接続および受け入れ可能な
逆反射レベルを確保するように慎重に選定されなければ
ならない。したがって、その角度は５度（５°）から１
２度（１２°）の間で、たとえば、ＯＩＣチップの究極
の機能に依存して変化する可能性があるが、普通は８度
（８°）が逆反射を許容可能なレベルに減らすことがで
きる最小の角度であることが分かっている。角度が８°
より大きい場合、逆反射がさらに減るが、１０度（１０
°）乃至１２度（１２°）より大きい角度では、たとえ
ば、材料の無駄、そして少なくとも現在までは、経済的
に望ましくない処理時間の増加などの製造上の他の問題
点が生じる。角度が８度より小さい場合、逆反射が急激
に増加し、１２度より大きい角度の場合、現在のラッピ
ングおよび研磨のプロセスによって取り除かれなければ
ならない材料の量が多過ぎることになる。

【０００４】商用のダイシングのプロセスが長年にわた
って集積回路業界によって使われてきた。そして光のア
プリケーション固有の集積回路（Ｏptical Ａpplicatio
n Ｓpecific Ｉntegrated Ｃircuit：ＯＡＳＩＣ）、た
とえば、高密度の波長分割マルチプレクサ（Ｄense Ｗa
velength Ｄivision Ｍultiplexers：ＤＷＤＭ's）など
の製造においても使われてきた。ダイシングは普通は冷
却液の存在において、研磨剤がコートされた高速回転の
ブレードを使う必要がある。そのブレードの寸法および
特性は変化する可能性があるが、ブレードの前面と背面
との間に角度を含まない、平坦で非常に薄いのが通常で
ある。そのような回転しているブレードが個々のＯＩＣ
ダイをシリコン・ウェハから分離するために使われる。
このダイシングの作業から結果として生じる基板に対す
る損傷を最小化するのが第１の問題である。そのような
損傷はデバイスの性能を劣化させ、あるいは破断などの
致命的な故障さえ生じる可能性がある。そのような損傷
を最小化するための現在における技法は、異なるブレー
ドを使って同じ場所において複数回の切断を行う必要が
ある。従って、最初に傾斜角付きのブレードを使って全
体の深さより浅い予備的な切断を行い、その後、真っす
ぐなブレードを使って全体の切断を行うことができる。
傾斜角付きのブレードによって真っすぐなブレードの場
合よりウェハまたはダイの上面における部分面の損傷が
少なくなるのが通常である。したがって、傾斜角付きの
ブレードによって最初のカットは真っすぐのブレードに
よる全体のカットより広くなる。そのような技法によ
り、全体として回路の基板に対する損傷が削減されると
いう効果がある。

【０００５】ダイまたはチップがウェハから切断された
後、コネクタの脚がダイの上にマウントされ、その脚を
所望の寸法に切り詰めるために回転しているブレードが
使われる。必要な角度の界面が次にラッピングおよび研
磨で形成され、それは研磨剤を含んでいるスラリーおよ
び被加工物、たとえば、ＯＡＳＩＣデバイスと、作業表
面、すなわち、ラッピングまたは研磨のプレートとの間
の相対的運動を発生するための何らかの種類の機構を使
う必要がある。必要な界面の角度、たとえば、８度が、
材料を正確に取り除くことによって、ラッピングおよび
研磨の間に形成される。材料の除去は比較的低速のプロ
セスであり、また、オペレータ側での長時間のトレーニ
ングと高度な技巧を必要とする。

【０００６】生産ラインをスムースに操業するために
は、従来の技術のプロセスの場合のように、人をそのラ
インに含めることは、前述の理由のために非常に望まし
くない。さらに、ラッピングおよび研磨の装置は両方と
も高価であり、そして高度な保守を必要とし、それによ
って所望の最終結果を得るために掛かるコストが増加す
る。さらに、これまで説明されたようなプロセスはいく
つかの作業ステーションを必要とし、そして必要な技巧
のレベルが異なっている何人かのオペレータを必要と
し、それによってそのプロセスが、特に生産の観点から
は、低速で高価なものになる。これ以降でさらに詳細に
説明されるように、そのプロセス全体は数時間にわたる
約１１のステップを必要とし、それは製造環境において
は、その生産ラインの速度をラッピングおよび研磨のス
テップが支配し、最も望ましくない低速化および、最も
望ましくない生産コストの増加を生じることを意味す
る。

【０００７】

【発明の概要】本発明は、接続および／またはパッケー
ジングのために光集積回路のダイまたはチップを調製す
るためのプロセスであり、これまで必要とされてきた製
造時間、必要な人員の数、および作業ステーションの数
を劇的に減らし、同時に、従来の技術のプロセスにはな
かった一様な結果を生じるプロセスである。

【０００８】本発明の１つの好ましいな実施例において
は、集積回路を含んでいるダイがウェハから分離された
後、脚がその上にマウントされ、エポキシなどによって
光ファイバのＶ溝のチップのターミネーションのために
マッチしている表面を提供する。次に、そのダイは従来
の技術において普通に使われているテープ・マウントに
対して取り付けられることが好ましい。マウンティング
の後、そのダイと脚は１６°乃至２４°の間の含入角度
の、回転している傾斜角付きのブレードによってカット
され、それによってそのダイと脚の端面において８°乃
至１２°の角度が形成され、その後、そのマウントして
いるテープが完成されたダイから取り除かれる。そのよ
うな角度付きのブレードによって非常にスムースな作業
面が作られることが分かっている。

【０００９】脚が付加されたとき、それらはダイのエッ
ジにオーバーハングすることがよくある。したがって、
代わりの実施例においては、ダイのマウンティングの
後、ダイの寸法を合わせるために、傾斜角付きのホイー
ルを使ってその脚が切り詰められ、その後、ダイが９０
°回転させられて端面が形成される。

【００１０】次の詳細説明から明らかになるように、本
発明の処理ステップ数は従来の技術のプロセスの場合に
これまで使われてきたステップ数よりかなり少なく、ま
た、そのプロセスは１つの作業ステーションおよび一人
のオペレータで済む。さらに、そのプロセスはオペレー
タ側での技巧の訓練または判断を必要としない。これ以
降の説明から明らかになるように、本発明の全体のプロ
セスの性能に対する経過時間は従来のプロセスに対する
経過時間より一桁程度減少し、そして受け入れ可能な作
業端面が作られる。

【００１１】本発明のこれらの、および他の特徴、利点
およびその詳細が、次の付属図面と一緒に次の詳細説明
を読むことによってより明らかになる。

【００１２】

【発明の詳細な記述】図１には平坦なシリコン・メンバ
１２を含むダイまたはチップ１１が示されており、それ
は図には示されていない光集積回路を含み、そしてガラ
スまたはシリコンであることが好ましいコネクタの脚１
３、１４を各端において有している。このチップ１１に
対する光ファイバの接続はＶ溝のチップ１８、１９にお
いてそれぞれ終端されている光ファイバ１６、１７によ
って行われる。以前に説明されたように、各終端チップ
１８、１９とチップ１１との間の作業界面に対して逆反
射を防ぐために角度が付けられていることが好ましい。
図１に示されている角度φが０度（０°）であった場
合、各終端チップ１８、１９の面２１およびチップ１２
の面２２および脚１３、１４は軸２３に対して垂直であ
り、したがって、そのときは界面における信号の反射の
量が大きくなり、結果として信号が受け入れられなくな
る程度に劣化する。他方、角度φが約（４５°）以上で
あった場合、その端面はミラーとして機能し、その信号
を伝播の元の方向に対してほぼ直角の角度の新しい経路
に偏向する。したがって、界面における角度φは０°乃
至４５°の範囲内に入る可能性があるが、その範囲外の
部分では、一方において受け入れ不可能な逆反射を生じ
るか、あるいは他方においては信号の偏向が大きくなり
過ぎる可能性がある。その角度φが８度（８°）乃至１
２度（１２°）の範囲内にあるとき、反射または偏向に
よる信号の損失は受け入れ可能な制限範囲内にあること
が分かっている。角度φは材料の無駄が出過ぎることが
ないようにその角度範囲の低い方の端の値にすべきであ
り、したがって、８°が好まれる。

【００１３】これまでは、図１に示されている界面の構
成を実現するために、真っすぐな、薄い回転しているダ
イヤモンド・ソー２６の手段によって、複数の個々のダ
イまたはチップを含んでいるシリコン・ウェハ２４を真
っすぐに９０度（９０°）に切断するのが慣習であっ
た。ダイシングとして知られているそのようなプロセス
が図２Ａに示されており、２つのフランジ２８の間に保
持されているブレード２７から構成されているダイヤモ
ンド・ソー２６が図２Ｂに示されている。ダイまたはチ
ップ１１がウェハから分離された後、脚１３および１４
が、たとえば、エポキシ・セメントによってその上に取
り付けられ、脚のオーバーハングがあれば、それはブレ
ード２７によって切り詰められる。図３Ａおよび図３Ｂ
において、ＯＩＣの代わりにＩＣに対して使われること
が多い２ステップの動作としてダイシングのプロセスが
示されており、その中で、図に示されているようにウェ
ハ２５の中にＶ型のカットを作るために傾斜角を付けら
れたブレード２９が使われ、その後、真っすぐなブレー
ド２７がダイシングのカットを行う。この２ステップの
ダイシング・プロセスによって、その切断の領域におけ
るウェハ２４に対する損傷がかなり減らされることが分
かっている。

【００１４】脚１３および１４が切り詰められた後、必
要な界面の角度φが得られるまで、ダイ１２の端面２２
および脚１３および１４の端面２２をラップして研磨す
るのが、従来の技術における現在の慣習である。ラッピ
ングおよび研磨は労働集約的であること以外に、時間の
掛かるプロセスである。平均してラッピングおよび研磨
は時間の掛かるセットアップおよびクリーン・アップの
プロセス・ステップに加えて、直接労働時間で約１時間
がデバイスごとに必要である。さらに、ラッピングおよ
び研磨は形状の異なるデバイスに対するデバイス固有の
フィクスチャの設計および製造を必要とする。しかし、
ラッピングおよび研磨は実質的に損傷のない高品質の端
面を作り出す。

【００１５】本発明は普通はラッピングおよび研磨によ
って実現できる品質の端面を作り出さない。しかし、本
発明は普通の使用に対して受け入れられる端面を、デバ
イス当たりに劇的に削減された生産の経過時間で作り出
す。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃの中で、フランジ３２の間
に保持されているダイシング・ホイール３１および、そ
れがダイまたはチップ１１の端面２２に対して角度φを
付与するために使われる方法が示されている。ホイール
３１は２φの含入角度を提示している角度の付いた切断
側面３３および３４を備え、各側面は図４Ｃに示されて
いるように垂直方向に対してφの角度が付いている。前
に説明されたように、角度φは８°乃至１２°の範囲で
あってよく、８°が好ましい。

【００１６】シリコン・ウェハからダイが取り除かれた
後、チップまたはダイの端面を調製する従来の技術のプ
ロセスは脚１３および１４を付加するステップと、脚を
切り詰めるステップと、ワックス・ボンディングのステ
ップと、ダイをフィクスチャ上にマウントするステップ
と、端面のラッピング、クリーニングおよび研磨のステ
ップと、反対側の端面のラッピング、クリーニングおよ
び研磨のステップと、フィクスチャからの除去およびワ
ックスの除去、およびクリーニングのステップとを必要
とする。そのプロセスは２〜４人のオペレータが必要で
あり、また、ラッピングおよび研磨を行うオペレータの
高度な技巧を必要とする。少なくとも２つ、そして普通
はそれ以上のフィクスチャが必要となり、それぞれがダ
イの個々のマウンティングを必要とする。チップ当たり
のベースでの全体のプロセスは約２時間である。ただし
この数字はやや誤解を招く。というのは、１個または１
６個のチップが同時に処理されるかどうかにかかわら
ず、そのラッピングおよび研磨のステップは１０時間程
度掛かる可能性があるからである。上記の処理ステップ
の最終製品は非常に優れた品質の端面２２、２２を有す
るダイである。他方、そのプロセスは費用が掛かるプロ
セスであり、労働集約的で、全体として時間が掛かる。

【００１７】本発明のプロセスはステップが少なくて済
み、労働集約的な性格がはるかに少なく、そしてデバイ
ス当たりに約３分の４時間（３／４時間）で済む。した
がって、ラッピングおよび研磨のステップから生じる生
産のボトルネックが解消され、デバイスがはるかに経済
的に製造される。本発明のプロセス・ステップは、ダイ
がウェハから取り除かれた後、脚１３および１４を付加
するステップと、別の軸に沿って脚を切り詰めるために
ダイを９０°回転させるステップを含む可能性がある脚
の切詰めのステップと、端面において８°乃至１２°の
角度を付与するために８°乃至１２°の角度が付けられ
た切削面を有する傾斜角付きのブレードによってダイの
操作端面をカットするステップと、ダイをテープから取
り除くステップとである。第１のステップにおいて、脚
１３および１４が適切な手段、たとえばエポキシ・セメ
ントなどによってダイまたはチップの端に付着させられ
る。第２のステップにおいては、テープが接着面を有し
ていて、切削用フィクスチャによって引き伸ばされた状
態に保持されている適切なフレキシブル・プラスティッ
ク材料のシートである。ダイはその接着面上に置かれ、
それによって所定の位置に保たれる。ダイにマウントさ
れた後、脚がダイのエッジにオーバーハングする可能性
があり、１つの軸に沿っての切削ブレードによって切り
詰められ、その後、チップがフィクスチャの中で９０°
回転させられて、脚が切削ブレードによって第２の軸に
沿って切り詰められる。この切詰めのステップはオーバ
ーハングがあるときだけ必要である。ブレード自体は３
０ミクロン（３０μｍ）の粒子サイズのダイヤモンド・
ダストを含んでいる樹脂材料から作られていることが好
ましい。端面を切削する際、品質の高い端面を作るため
に最適化することができるいくつかのパラメータがある
ことが分かっている。含入角度が１６°で傾斜角が付け
られている３０μｍの切削ブレードでは、ブレード・ス
ピードが約３万（３０ｋ）ＲＰＭ、そしてフィード・レ
ート（端面を横切るブレードの横方向の動き）が約１．
５ミリメートル／秒（１．５ｍｍ／ｓ）であり、品質の
高い端面が作られ、その逆反射（ＢＲ）が−５４．４ｄ
Ｂであり、それは十分に許されるＢＲの限界内に入って
いる。これらのパラメータによって、生産の効率はラッ
ピングおよび研磨を含んでいる従来の技術の方法よりは
るかに改善されて最大化される。また、端面の切削を２
回のパスで行うことによって各パスごとに実質的に等し
い量の材料が取り除かれ、生産時間が僅かに増えるだけ
で切削されているダイに掛かるストレスが小さいという
利点がある。端面の形成後にテープからダイまたはチッ
プを取り除く作業は、単純にテープの接着面からダイを
引きはがし、接着剤が残っていればそれをクリーニング
して取り除くだけである。

【００１８】ここで列記されたダイまたはチップ上の端
面を形成する方法は、一人の半人前のオペレータと、１
つ、あるいは多くとも２つのフィクスチャだけで済む。
前に指摘されたように、完成されたチップ当たりの経過
時間は従来の技術の方法に比べて劇的に減少し、そして
最終結果は光学的に十分に許容範囲内に入っている。前
記の説明はその好ましいな実施例において本発明の原理
を示す目的で行われた。本発明の方法は、それに従うと
き、従来の技術の方法よりはるかに経済的であり、しか
も同等程度の結果が得られることが容易に分かる。

【００１９】詳細説明を締めくくると、この分野の技術
に熟達した人にとっては、本発明の原理から実質的に逸
脱することなしに、この好ましいな実施例、あるいは、
より正確には、この好ましい方法に対して多くの変形版
および変更があり得ることは明らかである。たとえば、
そのプロセスは、たとえば、シリコン、セラミック、あ
るいはＧａＡｓをベースとするデバイスなどの他の同様
な光学的デバイスまたは光ファイバ・アレイに対しても
使うことができる。そのような変形版および修正版はす
べて特許請求の範囲に後で示される本発明の範囲内に含
まれることが意図されている。さらに、特許請求の範囲
内で、対応している材料、構造、動作、およびすべての
手段またはステップと機能要素は、特定の請求項による
機能を実行するための任意の構造、材料、または動作を
含むことが意図されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】光集積回路のダイまたはチップおよびそれに対
する接続の側面図である。

【図２Ａ】集積回路のチップが組み込まれているシリコ
ン・ウェハのダイシングの従来の技術の方法の立面図で
ある。

【図２Ｂ】図２Ａの構成の中で使われている切断用ブレ
ードの複合図面である。

【図３Ａ】従来の技術の２ステップのダイシングの方法
における最初の切断構成の立面図である。

【図３Ｂ】２ステップのダイシング・プロセスにおける
第２の切断ステップの装置の立面図である。

【図４Ａ】本発明の方法において使われる切断ホイール
の側面図である。

【図４Ｂ】図４Ａの切断ホイールの正面図である。

【図４Ｃ】本発明の切断ステップの立面図である。

【符号の説明】

１１ チップ １２ シリコン・メンバ １３ コネクタの脚 １４ コネクタの脚 １６ 光ファイバ １７ 光ファイバ １８ Ｖ溝のチップ １９ Ｖ溝のチップ ２１ 面 ２２ 面 ２３ 軸 ２４ シリコン・ウエハ ２６ ダイヤモンド・ソー ２７ ブレード ２８ フランジ ２９ ブレード ３１ ダイシング・ホイール ３２ フランジ ３３ 切断側面 ３４ 切断側面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランシス エム．メス アメリカ合衆国 30080 ジョージア，ス マイアナ，アイソライン ウェイ 3250 (72)発明者 チェラパン ナラヤナン アメリカ合衆国 30202 ジョージア，ア ルファレッタ，グリーンハウス パークウ ェイ 2716

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つの端を他の回路メンバに
   対して接続するために光集積回路チップの端面を調製す
   る方法であって、該方法は、 該チップの該端面に脚を付着させる段階と、 該チップを切削用フィクスチャ上にマウントする段階
   と、 該チップの該端面に対して、および対応している脚に対
   して、含入角度が１６°乃至２４°である、傾斜角付き
   の回転しているブレードによってそれらを切削すること
   によって、８°乃至１２°の角度を付与する段階と、 該ダイを該切削用フィクスチャから取り除く段階とを含
   む方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、該端面
   に付与される該角度が約８°である方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の方法において、該切削
   用フィクスチャ上に該チップをマウントした後、該脚を
   切り詰める段階をさらに含む方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の方法において、該脚を
   切り詰める段階が、 該チップを９０°回転させる段階と、 該脚を第２の軸に沿って切り詰める段階とを含む方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の方法において、該チッ
   プの該端面を切削する該段階が、該端面のそれぞれにお
   いて第１の切削を行って或る量の材料を取り除く段階
   と、各端面上で仕上げの切削を行ってほぼ等しい量の材
   料を取り除く段階とを含む方法。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の方法において、該切削
   用ブレードの回転スピードが約３万（３０ｋ）ＲＰＭで
   ある方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の方法において、該切削
   用ブレードのフィード・レートが約１．５ミリメートル
   ／秒（１．５ｍｍ／ｓ）である方法。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の方法において、切削用
   フィクスチャ上に該チップをマウントする該段階が、接
   着面を有しているプラスティック性のテープ・シート上
   に該チップを置く段階と、該切削用フィクスチャに対し
   て該テープ・シートをマウントする段階とを含む方法。