用於薄晶片處理的改進的晶片邊緣形狀的製作方法

2023-05-26 06:14:21

本申請涉及晶片，具體地，涉及具有彎曲的邊緣輪廓的晶片。

背景技術：

諸如單晶矽晶片的半導體晶片用於製造集成電路。通過將圓柱形晶體晶錠切割成薄圓盤形晶片來形成晶片。切割晶片的正方形邊緣被圓化以減少機械缺陷，諸如在晶片的處理期間會發生的邊緣碎片和破裂。可以通過利用晶片邊緣研磨輪的研磨工藝來執行圓化。由於邊緣碎片和破裂可增加應力並利於熱處理期間的晶片破裂或變形的發生，所以圓化將提高晶片產量。具體地，邊緣圓化的較大半徑導致更多的機械穩定性。

晶片的尺寸在25毫米(1英寸)到300毫米(12英寸)的範圍內可得，並且具有300微米到800微米的範圍內的對應厚度。如果晶片在製造工藝期間要求薄化，則如果最終厚度的值小於原始晶片圓化的半徑，厚晶片邊緣的原始圓化的應力減小效果將消失。例如，如果300毫米晶片具有200微米的邊緣圓化半徑並且被減薄至100微米以下的最終厚度，則所得到的尖銳晶片邊緣將在製造工藝的隨後步驟期間機械不穩定，從而導致增加的晶片產量損失。

一種已經使用的方法是與薄化之後的晶片期望目標厚度成比例地圓化晶片的邊緣。然而，邊緣圓化至與它們的初始厚度成比例地相對較小的曲率半徑的晶片將在薄化至其目標厚度之前的處理期間更加易受到機械損傷。該問題將隨著時間更加嚴重，因為薄化之後的晶片目標厚度的半導體工業技術路線已經進行到100微米以下的厚度。

技術實現要素：

根據晶片的實施例，晶片包括前表面、後表面以及位於前表面與後表面之間的邊緣，該邊緣具有位於前表面的邊緣與晶片的邊緣的側面之間的彎曲邊緣輪廓。邊緣輪廓包括接合前表面的邊緣的第一凸曲線、接合側面的第二凸曲線以及接合第一凸曲線和第二凸曲線的中間凹曲線。

根據晶片的實施例，該晶片包括前表面、後表面和位於前表面與後表面之間的圓周邊緣，該圓周邊緣具有位於前表面的邊緣與晶片的圓周邊緣的側面之間的彎曲邊緣輪廓。邊緣輪廓包括與距側面第一徑向距離的前表面的邊緣接合的第一凸曲線。邊緣輪廓包括接合側面的第二凸曲線。邊緣輪廓包括位於第一凸曲線與第二凸曲線之間的與距側面第二徑向距離的第一凸曲線接合且與距側面第三徑向距離的第二凸曲線接合的中間凹曲線。第一徑向距離大於第二徑向距離且第二徑向距離大於第三徑向距離。

根據形成晶片的方法的實施例，該方法包括：提供包括前表面、後表面和位於前表面與後表面之間的邊緣的晶片；以及在前表面的邊緣與晶片的邊緣的側面之間形成彎曲邊緣輪廓。彎曲邊緣輪廓包括接合前表面的邊緣的第一凸曲線、接合側面的第二凸曲線以及接合第一凸曲線和第二凸曲線的中間凹曲線。

本領域技術人員將在閱讀以下詳細描述並閱讀附圖的基礎上意識到附加特徵和優勢。

附圖說明

附圖的元件不需要相對按比例繪製。類似的參考標號表示對應類似部分。各個所示實施例的特徵可以組合，除非它們相互排除。如下在附圖中示出且在說明書中描述實施例。

圖1示出了具有彎曲邊緣輪廓的晶片的實施例的頂視圖。

圖2示出了具有彎曲邊緣輪廓的晶片的實施例的截面圖。

圖2A示出了圖2所示晶片的實施例的截面圖。

圖3示出了被薄化的晶片的實施例的截面圖。

圖4示出了圖2和圖2A所示的彎曲邊緣輪廓的實施例的截面圖。

圖5示出了具有彎曲邊緣輪廓的晶片的實施例的截面圖。

圖5A示出了圖5所示晶片的實施例的截面圖。

圖6示出了圖5和圖5A所示彎曲邊緣輪廓的實施例的截面圖。

圖7示出了形成具有彎曲邊緣輪廓的晶片的方法的實施例的流程圖。

具體實施方式

圖1以100示出了晶片的實施例的頂視圖。通過圖1中參考圖2、圖2A、圖5和圖5A的虛線，在圖2、圖2A、圖5和圖5A中示出晶片100的截面圖。在所示實施例中，晶片100包括襯底102。在一個實施例中，襯底102是矽(Si)襯底。在其他實施例中，襯底102可以由其他適當的材料形成，包括但不限於矽鍺(SiGe)、絕緣體上矽(SOI)、碳化矽(SiC)、砷化鎵(GaAs)和氮化鎵(GaN)。

在所示實施例中，晶片100包括具有邊緣106的前表面104。晶片100還包括位於前表面104與後表面(未示出，參見圖2)之間的邊緣108。在所示實施例中，邊緣108是圓周邊緣108。在其他實施例中，邊緣108可以具有其他適當的形狀。在所示實施例中，邊緣108包括彎曲邊緣輪廓110，其位於前表面104的邊緣106與邊緣108的側面(未示出，參見圖2)之間。

圖2示出了圖1所示晶片100的實施例的截面圖。晶片200包括前表面204、後表面224以及位於前表面204和後表面224之間的邊緣208。邊緣208包括位於前表面204的邊緣206與邊緣208的側面222之間的彎曲邊緣輪廓210。邊緣輪廓210包括接合前表面204的邊緣206的第一凸曲線216、接合側面222的第二凸曲線220以及接合第一凸曲線216和第二凸曲線220的中間凹曲線218。

圖2示出了在執行晶片薄化之前的晶片200的實施例，214處的虛線示出了晶片200薄化之後的最終晶片厚度，並且襯底部分212示出了薄化之後保留的襯底102的部分。在薄化之後，晶片200的襯底部分212包括前表面204和接合前表面204的邊緣206的第一凸曲線216。214處的虛線對應於晶片300的後表面314(參見圖3)。

圖2A以200A示出了圖2所示晶片200的實施例的截面圖。在該實施例中，晶片200是SOI襯底，其包括隱埋氧化物層230。隱埋氧化物層230位於前表面204下方且位於虛線214上方。在其他實施例中，隱埋氧化物層230可以位於虛線214下方。

圖3示出了薄化之後的300處的晶片的實施例的截面圖。在一個實施例中，晶片300對應於晶片200被薄化之後的晶片200。在一個實施例中，晶片300對應於晶片500被薄化(參見圖5)之後的晶片500。在所示實施例中，晶片300包括襯底部分312，並具有前表面304、後表面314以及位於前表面304與後表面314之間的邊緣308。在薄化之後，邊緣308的邊緣輪廓310包括第一凸曲線316。在各個實施例中，第一凸曲線316具有在第一凸曲線316與邊緣306相遇和與後表面314相遇的端點處的高值與邊緣306和後表面314之前的最小值之間連續變化的曲率半徑。在一個實施例中，第一凸曲線316具有不變化的曲率半徑。在其他實施例中，第一凸曲線316具有在一個或多個高值與一個或多個低值之間變化的曲率半徑。

圖4示出了圖2和圖2A所示彎曲邊緣輪廓210的實施例的截面圖。邊緣208包括位於前表面204的邊緣206與邊緣208的側面222之間的彎曲邊緣輪廓210。邊緣輪廓210包括接合前表面204的邊緣206的第一凸曲線216、接合側面222的第二凸曲線220以及接合第一凸曲線216和第二凸曲線220的中間凹曲線218。徑向460示出了作為圓周邊緣208的半徑的方向。垂直方向462示出了垂直於前表面204的方向。

在所示實施例中，第一凸曲線216具有第一端點432，其在前表面204的水平下方處於第一深度440。在一個實施例中，中間凹曲線218的至少一部分在第一深度440下方。在一個實施例中，第一深度440等於或小於150微米。在一個實施例中，第一深度440等於或小於100微米。在一個實施例中，第一深度440等於或小於50微米。在其他實施例中，第一深度440可具有其他適當的值。

在所示實施例中，第二凸曲線220在第二端點438處接合側面222，該第二端點處於前表面204的水平下方的第二深度444處。第二深度444大於第一深度440。中間凹曲線218在中間端點436處接合第二凸曲線220，該中間端點處於前表面204的水平下方處於中間深度442。在所示實施例中，中間深度442大於第一深度440且小於第二深度444。在其他實施例中，中間深度442可小於第一深度440。

在所示實施例中，第一凸曲線216以與圓周邊緣208的側面222相距第一徑向距離426與前表面204的邊緣206相遇。第一端點432與側面222相距第二徑向距離430。中間端點436與側面222相距第三徑向距離434。在所示實施例中，第一徑向距離426大於第二徑向距離430，並且第二徑向距離430大於第三徑向距離434。在其他實施例中，第一徑向距離426、第二徑向距離430和第三徑向距離434可具有其他適當的關係。

在所示實施例中，第一凸曲線216具有由徑向箭頭446示出的曲率半徑。該曲率半徑是正的，因為由半徑箭頭446示出的曲率半徑的中心位於晶片200內或者位於晶片200的襯底102內。在各個實施例中，第一凸曲線216具有從邊緣206和第一端點432處的高值到邊緣206與第一端點432之間的點處的低值或最小值連續變化的曲率半徑。在一個實施例中，最小值發生在邊緣206和第一端點432之間的中點處，並且由圖4中的半徑箭頭446的位置示出。在一個實施例中，第一凸曲線216的最小曲率半徑等於或小於第一深度440。在其他實施例中，第一凸曲線216的最小曲率半徑大於第一深度440。在一些實施例中，第一凸曲線216具有不變化的曲率半徑。在其他實施例中，第一凸曲線216具有在一個或多個高值與一個或多個低值之間變化的曲率半徑。

在所示實施例中，第二凸曲線220具有由半徑箭頭450示出的曲率半徑。該曲率半徑是正的，因為由半徑箭頭450示出的曲率半徑的中心位於晶片200內或者位於晶片200的襯底102內。在各個實施例中，第二凸曲線220具有從中間端點436和第二端點438處的高值到中間端點436與第二端點438之間的點處的低值或最小值連續變化的曲率半徑。在一個實施例中，最小值發生在中間端點436與第二端點438之間的中點處，並且由圖4中的半徑箭頭450的位置示出。在其他實施例中，第二凸曲線220具有不變化的曲率半徑。在其他實施例中，第二凸曲線220具有在一個或多個高值與一個或多個低值之間變化的曲率半徑。在所示實施例中，第一凸曲線216的最小曲率半徑446小於第二凸曲線220的最小曲率半徑450。

在所示實施例中，中間凹曲線218具有由半徑箭頭448示出的曲率半徑。該曲率半徑是負的，因為由半徑箭頭448所示的曲率半徑的中心位於晶片200外或者位於晶片200的襯底102外。在各個實施例中，中間凹曲線218具有從第一端點432和中間端點436處的高值到第一端點432與中間端點436之間的點處的低值或最小值連續變化的曲率半徑。在一個實施例中，最小值發生在第一端點432與中間端點436之間並且由圖4中的半徑箭頭448的位置示出。在其他實施例中，中間凹曲線218不變化的曲率半徑。在其他實施例中，中間凹曲線218具有在一個或多個高值與一個或多個低值之間變化的曲率半徑。

在所示實施例中，中間凹曲線218在第一端點432處接合第一凸曲線216。在一個實施例中，第一凸曲線216和中間凹曲線218的至少一部分452具有正梯度。部分452是中間凹曲線218的接合第一凸曲線216的部分。梯度被定義為針對中間凹曲線218的部分452和針對第一凸曲線216的垂直方向454上的變化與徑向460上的變化的比率。

圖5以500示出了圖1所示晶片100的實施例的截面圖。晶片500包括前表面504、後表面524以及位於前表面504和後表面524之間的邊緣508。邊緣508包括位於前表面504的邊緣506與邊緣508的側面522之間的彎曲邊緣輪廓510。邊緣輪廓510包括接合前表面504的邊緣506的第一凸曲線516、接合側面522的第二凸曲線520以及接合第一凸曲線516和第二凸曲線520的中間凹曲線518。

圖5示出了在執行晶片薄化之前的晶片500的實施例。514處的虛線示出了晶片500薄化之後的最終晶片厚度，並且襯底部分512示出了薄化之後保留的襯底102的部分。在薄化之後，晶片500的襯底部分512包括前表面504和接合前表面504的邊緣506的第一凸曲線516。514處的虛線對應於薄化之後的晶片500的後表面(也參見圖3)。

圖5A以500A示出了圖5所示晶片500的實施例的截面圖。在該實施例中，晶片500是SOI襯底，其包括隱埋氧化物層530。隱埋氧化物層530位於前表面504下方且位於虛線514上方。在其他實施例中，隱埋氧化物層530可以位於虛線514下方。

圖6以600示出了圖5和圖5A所示彎曲邊緣輪廓510的實施例的截面圖。邊緣508包括位於前表面504的邊緣506與邊緣508的側面522之間的彎曲邊緣輪廓510。邊緣輪廓510包括接合前表面504的邊緣506的第一凸曲線516、接合側面522的第二凸曲線520以及接合第一凸曲線516和第二凸曲線520的中間凹曲線518。徑向660示出了圓周邊緣508的徑向。垂直方向662示出了垂直於前表面504的方向。

在所示實施例中，第一凸曲線516具有第一端點632，其在前表面504的水平下方處於第一深度640。在一個實施例中，中間凹曲線518的至少一部分在第一深度640下方。在一個實施例中，第一深度640等於或小於150微米。在一個實施例中，第一深度640等於或小於100微米。在一個實施例中，第一深度640等於或小於50微米。在其他實施例中，第一深度640可具有其他適當的值。

在所示實施例中，第二凸曲線520在第二端點638處接合側面522，端點638在前表面504的水平下方處於第二深度644。第二深度644大於第一深度640。中間凹曲線518在中間端點636處接合第二凸曲線520，端點636在前表面504的水平下方處於中間深度642。在所示實施例中，中間深度642大於第一深度640且小於第二深度644。在其他實施例中，中間深度642可小於第一深度640。

在所示實施例中，第一凸曲線516以與圓周邊緣508的側面522相距第一徑向距離626與前表面504的邊緣506相遇。第一端點632與側面522相距第二徑向距離630。中間端點636與側面522相距第三徑向距離634。在所示實施例中，第一徑向距離626大於第二徑向距離630，並且第二徑向距離630大於第三徑向距離634。在其他實施例中，第一徑向距離626、第二徑向距離630和第三徑向距離634可具有其他適當的關係。

在所示實施例中，第一凸曲線516具有由徑向箭頭646示出的曲率半徑。該曲率半徑是正的，因為由半徑箭頭646示出的曲率半徑的中心位於晶片500內或者位於晶片500的襯底102內。在各個實施例中，第一凸曲線516具有連續從邊緣506和第一端點632處的高值到邊緣506與第一端點632之間的點處的低值或最小值連續變化的曲率半徑。在一個實施例中，最小值發生在邊緣506和第一端點632之間的中點處並且由圖6中的半徑箭頭646的位置示出。在一個實施例中，第一凸曲線516的最小曲率半徑等於或小於第一深度640。在其他實施例中，第一凸曲線516的最小曲率半徑大於第一深度640。在一些實施例中，第一凸曲線516具有不變化的曲率半徑。在其他實施例中，第一凸曲線516具有在一個或多個高值與一個或多個低值之間變化的曲率半徑。

在所示實施例中，第二凸曲線520具有由半徑箭頭650示出的曲率半徑。該曲率半徑是正的，因為由半徑箭頭650示出的曲率半徑的中心在晶片500內或晶片500的襯底102內。在各個實施例中，第二凸曲線520具有從中間端點636和第二端點638處的高值到中間端點636與第二端點638之間的點處的低值或最小值連續變化的曲率半徑。在一個實施例中，最小值發生在中間端點636與第二端點638之間的中點處，並且由圖6中的半徑箭頭650的位置示出。在其他實施例中，第二凸曲線520具有不變化的曲率半徑。在其他實施例中，第二凸曲線520具有在一個或多個高值與一個或多個低值之間變化的曲率半徑。在所示實施例中，第一凸曲線516的最小曲率半徑646小於第二凸曲線520的最小曲率半徑650。

在所示實施例中，中間凹曲線518具有由半徑箭頭648示出的曲率半徑。該曲率半徑是負的，因為由半徑箭頭648所示的曲率半徑的中心在晶片500外或晶片500的襯底102外。在各個實施例中，中間凹曲線518具有從第一端點632和中間端點636處的高值到第一端點632與中間端點636之間的點處的低值或最小值連續變化的曲率半徑。在一個實施例中，最小值發生在第一端點632與中間端點636之間的中點處並且由圖6中的半徑箭頭648的位置示出。在其他實施例中，中間凹曲線518具有不變化的曲率半徑。在其他實施例中，中間凹曲線518具有在一個或多個高值與一個或多個低值之間變化的曲率半徑。

在所示實施例中，中間凹曲線518在第一端點632處接合第一凸曲線516。在一個實施例中，第一凸曲線516和中間凹曲線518的至少一部分652具有正梯度。部分652是中間凹曲線518的接合第一凸曲線516的部分。梯度被定義為針對中間凹曲線518的部分652和針對第一凸曲線616的垂直方向654上的變化與徑向660上的變化的比率。

圖7示出了形成具有彎曲邊緣輪廓的晶片的方法的實施例的流程圖。以700示出該方法。在702中，提供晶片200，其包括前表面204、後表面224以及位於前表面204和後表面224之間的邊緣208。在704中，在前表面204的邊緣206與晶片200的邊緣208的側面222之間形成彎曲邊緣輪廓210。彎曲邊緣輪廓210包括接合前表面204的邊緣206的第一凸曲線216、接合側面222的第二凸曲線220以及接合第一凸曲線216和第二凸曲線220的中間凹曲線218。

在一個實施例中，形成彎曲邊緣輪廓210包括：形成第一凸曲線216以具有小於第二凸曲線220的最小曲率半徑450的最小曲率半徑446。在一個實施例中，形成彎曲邊緣輪廓210包括：形成第一凸曲線216以具有在前表面204的水平下方處於第一深度440的第一端點432。在一個實施例中，形成彎曲邊緣輪廓210包括：形成第一凸曲線216以具有等於或小於第一深度440的最小曲率半徑。在另一實施例中，第一凸曲線216的最小曲率半徑大於第一深度440。在一個實施例中，第一深度440等於或小於150微米。在一個實施例中，第一深度440等於或小於100微米。在一個實施例中，第一深度440等於或小於50微米。在其他實施例中，第一深度440可具有其他適當值。

在一個實施例中，形成彎曲邊緣輪廓210包括：形成第二凸曲線220以在前表面204的水平下方的第二深度444處接合側面222。在該實施例中，第二深度444大於第一深度440。在一個實施例中，形成彎曲邊緣輪廓210包括：形成中間凹曲線218以在前表面204的水平下方的中間深度442處接合第二凸曲線220。在該實施例中，中間深度442大於第一深度440且小於第二深度444。

在一個實施例中，形成彎曲邊緣輪廓210包括：在徑向460上形成晶片200的邊緣208以形成凸曲線216、凸曲線220和中間曲線218。在該實施例中，徑向460包括相對於徑向460具有多達且包括30°的角度偏移。在一個實施例中，形成彎曲邊緣輪廓210可以通過利用晶片邊緣研磨輪的研磨工藝來完成。在一個實施例中，邊緣研磨輪具有與彎曲邊緣輪廓210相反的表面形狀。在一個實施例中，晶片200的邊緣208可以在垂直方向462上形成以形成凸曲線216、凸曲線220和中間凹曲線218。在該實施例中，垂直方向462包括與垂直方向462具有多達且包括30°的角度偏差。

在一個實施例中，形成彎曲邊緣輪廓210包括：在徑向460上形成晶片200的邊緣208以形成凸曲線216和凸曲線220的至少一部分；以及在垂直方向462上形成晶片200的邊緣208以形成中間凹曲線218。在該實施例中，徑向460包括與徑向460具有多達且包括30°的角度偏差。在該實施例中，垂直方向462包括與垂直方向462具有多達且包括30°的角度偏差。在各個實施例中，形成彎曲邊緣輪廓210可以通過利用在徑向460、垂直方向462或者徑向460和垂直方向462兩者上施加的晶片邊緣研磨輪的研磨工藝來完成。在一個實施例中，邊緣研磨輪具有與彎曲邊緣輪廓210相反的表面形狀。在其他實施例中，凸曲線216、凸曲線220和中間凹曲線218可以在徑向460、垂直方向462或者徑向460和垂直方向462兩者上順次或獨立形成。在其他實施例中，彎曲邊緣輪廓210可使用其他適當的方法來形成。

在一個實施例中，形成彎曲邊緣輪廓510包括：在徑向660上形成晶片500的邊緣508以形成凸曲線516、凸曲線520和中間曲線518。在該實施例中，徑向660包括與徑向660具有多達且包括30°的角度偏移的方向。在一個實施例中，形成彎曲邊緣輪廓510可以通過使用晶片邊緣研磨輪的研磨工藝來完成。在一個實施例中，邊緣研磨輪具有與彎曲邊緣輪廓510的相反的表面形狀。在一個實施例中，晶片500的邊緣508可以形成在垂直方向662中以形成凸曲線516、凸曲線520和中間凹曲線518。在該實施例中，垂直方向662包括與垂直方向662具有多達且包括30°的角度偏移的方向。

在一個實施例中，形成彎曲邊緣輪廓510包括：在徑向660上形成晶片500的邊緣508以形成凸曲線516和凸曲線520中的至少一個，並且在垂直方向662上形成晶片500的邊緣508以形成中間凹曲線518。在該實施例中，徑向660包括與徑向660具有多達且包括30°的角度偏移的方向。在該實施例中，垂直方向662包括與垂直方向662具有多達且包括30°的角度偏移的方向。在各個實施例中，形成彎曲邊緣輪廓510可以通過使用在徑向660、垂直方向662或者徑向660和垂直方向662兩者上施加的晶片邊緣研磨輪的研磨工藝來完成。在一個實施例中，邊緣研磨輪具有與彎曲邊緣輪廓510相反的表面形狀。在其他實施例中，凸曲線516、凸曲線520和中間凹曲線518可以在徑向660、垂直方向662或者徑向660和垂直方向662兩者上順次或單獨形成。在其他實施例中，彎曲邊緣輪廓510可使用其他適當的方法來形成。

諸如「下方」、「之下」、「下部」、「上方」、「上部」等的空間相對術語用於描述的方便，用於解釋一個元件相對於第二元件的定位。這些術語用於包括除附圖所示不同定向之外的設備的不同定向。此外，諸如「第一」、「第二」等的術語也用於描述各種元件、區域、部分等，並且也不用於限制。類似的術語在說明書中表示相似的元件。

如本文所使用的，術語「具有」、「包含」、「包括」等是開放性術語，其表示所提元件或特徵的存在，但是不排除附加的元件或特徵。定冠詞「一個」和「該」用於包括多個和單個，除非另有明確指定。

雖然考慮變形和申請的上述範圍，但應該理解，本發明不限於上述描述，也不被附圖所限制。相反，本發明僅通過以下權利要求及其等效物來限制。