包含側緣形狀和織構的半導體晶片的製作方法

2023-05-06 08:45:46

專利名稱：包含側緣形狀和織構的半導體晶片的製作方法
技術領域：
本申請主要涉及半導體晶圓加工。更確切地說，本申請描述了用於將半導體晶 圓單一化成多個含側緣或側壁的個體晶片(die)的方法以及通過這些方法形成的半導體晶 片。
背景技術：
作為半導體器件加工的一部分，許多集成電路(「IC」或「ICS」 )在由諸如矽 的半導體材料製得的晶圓或襯底上形成。通常，ICs由具有半導電、導電、和/或絕緣特 性的多層材料形成。這些材料被沉積、摻雜、蝕刻、或者被用以在稱為晶片或多個晶片 的晶圓上的個體區域中形成ICs。在晶圓上形成ICS之後，該晶圓能夠被單一化以致使各晶片彼此分離。分離的 晶片而後能夠隨封裝或未封裝形式的較大的電路使用。晶圓單一化工藝能夠用各種方法 實現，包括通過劃線(scribing)、鋸切(sawing)、或切片(dicing)工藝。在劃線中，金剛石劃線器(diamond-tipped scribe)通常被用以沿預成型的劃線槽 (scribed lines)在晶圓中形成淺的劃痕，所述劃槽穿越晶圓的表面沿晶片之間的空間(街 區)延伸。劃線之後，能夠對晶圓施加壓力以便使晶片沿劃線槽分離或斷裂。在鋸切 中，晶圓通過研磨或化學蝕刻被薄化之後，高速的金剛石鋸或雷射被用以自晶圓的器件 側沿街區切割晶圓。在研磨前劃片(DBG)工藝中，溝槽通常自晶圓的前表面側(或晶圓 的設置ICs的一側)沿街區形成，接著，晶圓的背表面被移除(例如，通過研磨)，直到 任一溝槽被暴露，因此，該晶圓能夠通過在晶片粘貼(die attach)處施加壓力而被分離。

發明內容
本申請涉及用於將半導體晶圓單一化成多個含側緣或側壁的個體晶片的方法以 及通過這些方法形成的半導體晶片。晶圓由下面的方法形成，該方法使用前至後光刻對 準工藝(front to back photolithography alignmentprocess)以形成光亥lj膠(photo-resist)掩模，
並且通過該光刻膠掩模對晶圓的背面用HNA(氫氟酸、硝酸、乙酸)和/或TMAH(氫氧 化四甲基銨)溶液各向異性溼式蝕刻以形成傾斜的側壁和/或晶片邊緣Si織構化(die edge Si texturing) 該TMAH蝕刻工藝的條件能夠被控制以形成任何想要的粗糙或光滑側壁的 組合。因此，所形成的晶片的正面的面積比背面和不垂直於晶片的正或背表面的側面或 側緣的面積大。


參照附圖能夠更好地理解下面的說明，其中圖1示出了用於將晶圓單一化成多個晶片的方法的一些實施例；圖2示出了用於利用3M 載體工藝(carrier processing)將襯底晶圓連接至載體 的方法的一些實施例；
圖3示出了用於襯底載體鍵合的晶圓薄化的方法的一些實施例；圖4示出了用於提供背金屬層的方法的一些實施例；圖5示出了用於提供圖形化光刻膠層的方法的一些實施例；圖6示出了用於利用圖形化光刻膠蝕刻背金屬層的方法一些實施例；圖7A、7B和7C示出了用於去除圖形化光刻膠層的方法的一些實施例；圖8示出了用於各向異性蝕刻襯底的背面以在側壁形成粗糙表面的方法的一些 實施例；圖9示出了用於將切割膠帶(dicing tape)粘貼至圖形背金屬層的方法的一些實施 例；圖10示出了用於各向異性蝕刻襯底的背面以形成具有光滑表面的側壁的方法的 一些實施例；圖11示出了用於將切割膠帶粘貼至圖形背金屬層的方法的一些實施例；圖12示出了用於各向異性蝕刻襯底的背面以形成具有粗糙和光滑表面的側壁的 方法的一些實施例；圖13示出了用於將切割膠帶粘貼至圖形背金屬層的方法的一些實施例；圖14示出了用於各向異性蝕刻襯底的背面以形成具有粗糙和光滑表面以及變化 的傾角的側壁的方法的一些實施例；圖15示出了用於將切割膠帶粘貼至圖形背金屬層的方法的一些實施例；圖16示出了用於提供第一圖形化光刻膠層(或掩模)的方法的一些實施例；圖17示出了用於利用第一光刻膠掩模各向同性蝕刻襯底的背面的方法的一些實 施例；圖18示出了用於提供背金屬層和第二圖形化光刻膠層(或掩模)的方法的一些 實施例；圖19示出了用於利用第二圖形化光刻膠掩模蝕刻背金屬層的方法的一些實施 例；圖20示出了用於利用圖形化背金屬層各向異性蝕刻襯底的背面以形成具有光滑 表面的側壁的方法的一些實施例；圖21示出了用於利用圖形化背金屬層各向異性蝕刻襯底的背面以形成具有粗糙 表面的側壁的方法的一些實施例；圖22和23示出了用於將晶片粘貼帶(die attach tape)粘貼到圖形化背金屬層的方 法的一些實施例；圖24示出了用於將襯底晶圓與載體拆離的方法的一些實施例；以及圖25示出了用於將無背層(backside layer)的晶片粘貼至引線框架(Ieadframe)的
方法的一些實施例。上述圖示出了用於將半導體晶圓單一化的方法和由該方法形成的晶片的具體方 面。與以下說明一起，上述圖顯示和解釋單一化方法和通過這種方法製成的晶片的原 理。在圖中，層和區域的厚度被誇大以便清楚。還將明白，當一層、部件、或襯底被稱 為在另一層、部件、或襯底「上」時，其能夠直接位於另一層、部件、或襯底上，或者 也可以存在居間層。不同的圖中相同的附圖標記表示相同的元件，因此對它們的說明將不再重複。
具體實施例方式以下說明提供了具體細節以便徹底理解。然而，本領域技術人員將明白，半導 體器件和使用該器件的相關聯的方法能夠不應用這些具體細節而被實施和使用。其實， 所述器件和相關聯的方法能夠與業界慣常使用的其它裝置和技術聯合使用。例如，在詳 細說明關注於具有包括背面漏極的金屬氧化物半導體場效應電晶體(「MOSFET」 )的使 用方法的同時，該被描述的方法能夠隨包含用在半導體器件中的任何集成電路的任何半 導體晶片使用。用於將半導體晶圓單一化成多個個體晶片的方法的一些實施例在圖中被示出。 所述方法開始於提供襯底晶圓100。該晶圓能夠具有適於隨在此描述的方法使用的任何特 性。例如，該晶圓可以包括適於在個體晶片的製備中用作襯底的任何半導體材料。適合 的半導體材料的一些非限制性實例可包括矽、砷化鎵、鍺等等。晶圓(或襯底)100能夠包含任何數量的集成電路(IC)器件。該IC器件可以是 本領域中任何公知的集成電路(包括任何分立器件)。這些器件的一些非限制性實例可以 包括模擬、邏輯或數字IC，線性調節器，聲頻功率放大器、LDO、驅動器IC、二極體、 和/或電晶體，電晶體包括齊納二極體、肖特基二極體、小信號二極體、雙極型結面晶 體管(「BJT」)、金屬氧化物半導體場效應電晶體(「MOSFET」)、絕緣柵雙極晶體 管(「IGBT」)、以及絕緣柵場效應電晶體(「IGFET」)。在一些實施例中，IC器件 包括如圖3中所示的在襯底(未示出)的背面(或底表面)具有漏極的MOSFET 170，或 者該漏極被向後布線至器件正面(如在DMOSWLCSP封裝中看到的)。在模擬、存儲器 或微處理器器件的實施例中，該晶片背面用作該晶片的熱沉(heat sink)。如在圖1的框0中所示，當襯底100的上或前表面可設有粘合劑層105 (如圖2中 所示)時該方法繼續。該粘合劑層105可包括本領域公知的任何粘合劑材料，包括液體粘 合劑、膏狀粘合劑、或其組合。在一些實施例中，該粘合劑包括能夠作為液體被塗覆、 並且而後通過固化工藝轉化為固體的任何粘合劑。一個實例的粘合劑材料包括樹脂，如 LC32003M 。該粘合劑材料能夠利用本領域公知的任何技術被沉積在襯底100上。該 粘合劑包括LC3200時，其能夠利用一種方法被旋塗到襯底100上，該方法是在晶圓在旋 轉的同時或在晶圓開始旋轉前液體自噴嘴分配到晶圓上。該液體遍及晶圓旋轉從而形成 均勻的膜。接著，如圖2所示，可提供載體110。載體110可以具有允許其支撐該晶圓100 並能夠用在此處描述的方法中的任何特性。具有這些特性的任何公知的載體能夠被用在 這些方法中。儘管載體可具有任何適當的形狀，然而在一些實施例中該載體具有類似於 晶圓100的形狀因素。載體110可由任何公知的材料製成，包括玻璃、PYREX 、矽、 或與所使用的單一化工藝相適合的其它材料。在一些實施例中，該載體包括玻璃載體襯 底。接著，在如圖1的框10中所示，可在載體110上提供釋放層115(如圖2所示)。 可以在為晶圓100提供粘合劑105之前、之後或基本上同時為載體110提供釋放層115。 該釋放層115可以是本領域公知的任何可釋放材料，包括由3M 製造的專有光熱轉換(LTHC)層。該釋放層115可以利用本領域公知的任何技術被沉積在襯底載體110上。 該釋放層115包括LTHC時，其能夠利用一種方法被旋塗到襯底100上，該方法是在晶圓 在旋轉的同時或在晶圓開始旋轉前液體自噴嘴分配到晶圓上。該液體遍及晶圓旋轉從而 形成均勻的膜。接著，如在圖1的框20中所示，晶圓100和載體110被連接以便通過臨時鍵合 (temporary bond)使粘合劑層105和釋放層115彼此粘貼。利用任何公知的晶圓處理機器 人(wafer handling robotics)或晶圓間鍵合技術(wafer-to-wafer bonding techniques)，要麼 晶圓要麼載體可被倒裝並被置於另一個上。粘合劑層105而後通過任何公知的技術被固 化，包括通過施加紫外光(UV)或熱傳導。圖2中示出了將載體連接至晶圓之後最後結 構(resulting structure)。當襯底100的背面一部分被移除時，該方法在圖1的框30處繼續。在這種實施 例中，能夠利用本領域公知的任何工藝通過將晶圓薄化而移除晶圓的背表面的一部分。 例如，能夠通過掩模和/或蝕刻移除晶圓的背表面的一部分。圖3示出了最後結構，其中 襯底100的背表面117的一部分已經被移除。能夠移除晶圓的背表面的任何所需的量，直 到得到所需的厚度，通常為越過有源摻雜電晶體區域的厚度。在一個實例中，可以研磨 晶圓的背表面使得該晶圓被薄化至最終晶圓目標厚度為從約0.1微米(μιη)到約400μιη 的任意厚度。在另一實例中，該晶圓能被研磨至最終晶圓目標厚度為約Iym和約20 μ m 之內。然而，在又一實例中，該晶圓能被研磨至最終晶圓目標厚度為約Iym和約20 μ m 之內。當材料被任選地沉積在晶圓的背表面以形成背層(backside layer)時，該方法在 圖1的框40處繼續。在一些實施例中，適合於沉積在晶圓的背表面的任何材料能夠被 沉積在晶圓上。適合的材料的一些非限制性實例包括金屬(例如，銀、金、鉛、鎳、 鉬、鈦、錫、及 / 或其組合(例如，NiPdAu、TiNiVAg> TiNiAg> TiCuAg> TiCu、 NiCu、TiNiVAgAu、TiNiAgAu、或 TiNiAgSn))、抗氧化層、矽層、或粘合次層(adhesion sub-layer)。晶片的金屬化的背表面可以有幾個用途，諸如，改進晶片的背表面和半導 體封裝或電路的另一部件之間的電、熱傳導和/或機械連接。在一些實施例中，背面材 料包括如圖4中所示的TiNiAg背金屬層125。在其它實施例中，諸如半導體器件包括模 擬、存儲器或微處理器器件時，不需要或不使用背層或背金屬層。接著，如圖1的框50中所示，能夠在背層上形成圖形化光刻膠(PR)層(或掩 模)130，其包括背金屬層125。PR掩模130能夠利用任何公知的工藝形成，包括沉積PR 材料而後利用光刻將其圖形化。光刻工藝使用前後對準使得單一化蝕刻主要或僅發生在 晶片邊緣中。圖5中示出了通過圖形化工藝所形成的最後結構，其中PR層130的一部分 已經在想要的區域(此處將在下層中進行蝕刻)被去除以形成掩模，通過該掩模稍後將發 生蝕刻。如圖5和6中所示，PR掩模130而後能夠被用以通過各向同性蝕刻工藝去除背 金屬層125的一部分。該各向同性蝕刻工藝能夠利用選擇性去除暴露的背金屬層而不去 除任何PR掩模130或襯底100中的材料的任何蝕刻劑實施。在一些實施例中，該蝕刻工 藝能夠利用MaTech機器或Semitool SAT機器實施。在其它實施例中，TiNiAg被用在背 金屬層中時，該蝕刻工藝能夠利用Kl酸(攻擊Ag金屬)，硝酸與硫酸(sulfuric acid)、氨基磺酸(sulfamic acid)和/或thyuria酸(thyuria acid)(攻擊Ni)的組合，以及稀氫氟酸
(攻擊Ti金屬)實施。該蝕刻工藝之後，PR掩模130能夠利用任何公知的工藝被去除， 諸如，使用丙酮或用以剝離PR的其它公知的化學製劑的剝離工藝(stripping process)。圖 7a、7b和7c示出了 PR掩模130去除之後的最後結構，其中該器件包括圖形化背金屬層 135。如圖1的框60中所示，該方法繼續，其中能夠利用圖形化背金屬層135蝕刻襯 底100。該蝕刻工藝能夠利用形成側壁(或邊緣)的任何各向異性蝕刻工藝實施，其中所 述側壁(或邊緣)相對於圖形化背金屬層135的側壁的傾角傾斜(在一些實施例中，其基 本上垂直)。如圖8和10所示，各向異性蝕刻工藝能夠利用選擇性去除襯底100的材料 而不去除任何圖形化背金屬層135或粘合劑層中所用的材料的任何蝕刻劑實施。在不使 用背金屬層並且不形成圖形化背金屬層的實施例中，PR掩模接著被用以蝕刻襯底、並且 而後被去除。在一些實施例中，各向異性蝕刻工藝使用四甲基氫氧化銨(TMAH)蝕刻劑。 TMAH的蝕刻速率能夠變化以改變襯底側壁140的由該蝕刻工藝形成的傾角或傾斜度的 定向。在一些實施例中，TMAH的蝕刻速率能夠從約0.6到約0.2 μ m/min的範圍變化， 以便側壁的定向能夠從約25到小於約90度的範圍變化。在其它實施例中，TMAH的蝕 刻速率能夠從約0.5到約1.7 μ m/min的範圍變化，以便側壁的定向能夠從約65到小於約 80度的範圍變化。在另外其它實施例中，TMAH的蝕刻速率能夠從約0.1到約1.83 μ m/ min的範圍變化，以便側壁的定向能夠從約75到小於約80度的範圍變化。而且，側壁 140的定向還可取決於襯底中材料(即，Si)的晶體學平面。因此，能夠選擇特定的晶圓 以便TMAH蝕刻工藝能夠被用以形成想要的側壁140的傾斜或傾角。在蝕刻過程中蝕刻溶液中TMAH的濃度以及溫度也能夠被控制。由於蝕刻工藝 的溫度部分影響蝕刻速率並因此間接影響側壁140定向，因而可控制蝕刻工藝的溫度。 在蝕刻過程中該溫度能夠被控制成從約23到約90°C的範圍變化。在一些實施例中，在蝕 刻過程中該溫度能夠被控制成從約60到約90°C的範圍變化。由於溶液中的TMAH的濃度影響側壁的織構(texture)，因而可控制TMAH的濃 度。蝕刻溶液中TMAH的濃度能夠從約1到約30wt%的範圍變化。在其它實施例中， 蝕刻溶液中TMAH的濃度能夠從約5到約25wt%的範圍變化。蝕刻工藝的溫度還局部影響側壁的織構。側壁140的織構能夠從粗糙表面 142 (如圖8所示)到光滑表面143 (如圖10所示)變化。在一些實施例中，由於Ra值 可從0人到小於1000Λ的範圍變化，該織構可被認為光滑。在一些實施例中，由於Ra值 可從3GGG人到約18,000人的範圍變化，該織構可被認為粗糙。在其它實施例中，粗糙表 面的Ra值可從10,000A到約14,OOOA的範圍變化。在前晶片表面，處於單一化的目的 低Ra值較好。在一些構造中，傾斜的側壁140的織構能夠通過添加已經被加到TMAH蝕刻 溶液中的織構助劑(texturing agents)而被改變。這些織構助劑包括表面活性劑，例如 NCW-601A(由Waco Chemicals出售)和異丙醇(IPA)。織構助劑的實例包括用Si、IPA、 鄰苯二酚(pyrocatechol)和NCW-601A及其組合摻雜的TMAH水溶液。該織構助劑的添
加量只需足以改變所需量的織構。在一些例子中，該織構助劑的添加量從TMAH蝕刻溶液的約0.01到約lwt%的範圍變化。隨著傾斜側壁的形成，該方法繼續(如圖1的框70所示)，將晶圓100粘貼至 在切片框架(dicing frame) 150頂部的晶片粘貼帶(如圖24所示)。接著，如圖1的框80 所示，將載體110從晶圓100去除。在一些例子中，如圖24所示，該去除工藝可包括通 過使用雷射155去除釋放層的工藝。接著，如圖1的框90所示，粘合劑層105可被去除 以在切片框架105上留下晶圓100。如圖24所示，該去除工藝可通過剝去固化的粘合劑 層並而後任選地衝洗晶圓100的表面而被實施。圖9和11中示出了其中圖形化背金屬層 135被粘貼至引線框架晶片粘貼帶145的最後結構，其中當布置在晶片粘貼帶上時，相鄰 晶片170的上表面彼此粘貼。在一些實施例中，該方法能夠被修改，使得傾斜的側壁140包含粗糙表面142和 光滑表面143兩種。在一些構造中，可在襯底100的正面附近包含粗糙部分，光滑部分 位於背面附近(如圖12所示)，因為這有助於減少和防止晶片粘貼焊料在晶片背面上爬 越(wicking up)。在另外其它實施中，光滑部分位於晶圓的正面附近(如圖12所示)， 因為這允許當將晶圓100與粘合劑層105分離時可被使用的整齊的斷裂邊緣(cleanbreaking edge)。在一些構造中，粗糙和光滑部分都為側壁面積的約50%。在其它實施例中，粗 糙部分的面積可從側壁的約10到90%的範圍變化，光滑部分的面積可從側壁的約90到 10%的範圍變。粗糙部分和光滑部分在側壁140上的位置和量可通過修改蝕刻工藝的參數而被 調整。對於圖12中所示的實施例，通過兩步蝕刻工藝(two stepetching process)，粗糙表 面142可形成於襯底100的背面附近，光滑部分可形成於正面附近。第一步在第一溫度 (即，90°C)使用第一蝕刻溶液(即，5wt%TMAH)，直到側壁的下部形成想要的粗糙織 構。第二步接著可向蝕刻混合物中僅添加表面活性劑(即，NCW-601A和/或IPA)並 繼續，直到側壁的上部形成想要的光滑織構。而後該工藝如上所描述繼續以形成圖13中 所示的被粘貼至晶片粘貼帶145的結構。在一些實施例中，側壁的傾角或傾斜度可被改變，使得該傾斜度沿側壁的長度 變化。在這些實施例中，如圖14中所示，表面的織構可以是相同的，或者可以是粗糙和 光滑兩種。在圖14所示的實施例中，通過兩部蝕刻工藝，可在襯底100的背面附近形成 第一傾斜度約80度的粗糙表面142，在正面附近形成第二傾斜度約65度的光滑部分。第 一步在第一溫度(即，約90°C )使用第一蝕刻溶液(即，約5wt% TMAH)，直到側壁的 下部形成想要的粗糙織構和第一傾斜度。在第二步，TMAH的濃度可被改為約20wt%， 溫度可被改為70°C，以及表面活性劑(即，NCW-601A和/或IPA)被添加到蝕刻混合物 中，並且該蝕刻工藝繼續，直到側壁的上部形成想要的光滑織構和第二傾斜度。而後該 工藝如上所描述繼續以形成圖15中所示的被粘貼至晶片粘貼帶145的結構。在一些構造中，晶片可在側壁上包含彎曲的(包括凹的)形狀，而不是如上所述 的直線。在一些實施例中，整個側壁可具有基本上凹進的形狀。然而，在其它實施例 中，僅僅背面附近的側壁的下部包括基本上凹進的形狀。具有這些構造的器件可通過順 著圖1中概述的工藝、直到晶圓100和載體110已經彼此粘貼而形成。這些工藝之後， 如圖1的框5中所示，在襯底100的背面上提供第一圖形化PR掩模205。該第一 PR掩 模205可利用任何公知的工藝被形成，包括沉積該PR材料、而後利用如上所述的光刻和
9前後對準將其圖形化。圖16中示出了圖形化工藝之後所形成的結構，其中PR層的一部 分已經在想要的區域(此處稍後將利用該PR掩模205在下層中進行蝕刻)被去除。如圖1的框15所示，而後第一 PR掩模205可被用以通過各向同性蝕刻工藝去除 襯底100的一部分。如圖16中所示，該各向同性蝕刻工藝能夠利用選擇性去除襯底100 而不去除任何第一 PR掩模205的任何蝕刻劑實施。在一些實施例中，該蝕刻工藝能夠利 用MaTech機器實施。在其它實施例中，Si是襯底時，該蝕刻工藝能夠利用含氫氟酸、 硝酸和乙酸的組合(整體上，HNA蝕刻溶液)的蝕刻溶液實施。在該蝕刻溶液中HNA 的濃度可從約25到小於100wt%的範圍變化。該蝕刻工藝之後，PR掩模205能夠利用任 何公知的工藝被去除，諸如，使用丙酮的剝離工藝或乾式蝕刻(灰化)工藝。圖17示出 了 PR掩模205去除之後的最後結構，其中該襯底100包含已經被去除的凸起部分210。當材料被任選地沉積在晶圓的背表面以形成背層(backside layer)時，該方法在 圖1的框25處繼續。在這種實施例中，適合於沉積在晶圓的背表面的任何材料能夠被沉 積在晶圓上。適合的材料的一些非限制性實例包括金屬(例如，銀、金、鉛、鎳、鉬、 鈦、錫、及/或其組合(例如，NiPdAu、TiNiAgAu、或TiNiAgSn))、抗氧化層、矽層、 或粘合次層。在一些實施例中，背面材料包括如圖18中所示的TiNiAg背金屬層215。 該背金屬層215填在襯底的凹進部分210中。在其它實施例中，如上所述，不使用背金 屬層。接著，如圖1的框35中所示，在背金屬層215的背面上提供第二圖形化PR掩 模220。該第二 PR掩模220可利用任何公知的工藝被形成，包括沉積第二 PR材料、而 後使用如上所述的前後對準利用光刻將其圖形化。圖18中示出了由圖形化工藝形成的結 構，其中該第二 PR層的一部分延伸到背金屬層215的凸起形狀中。如圖1的框45所示，而後第二 PR掩模220可被用以通過任何各向同性蝕刻工藝 去除背金屬層215的一部分，包括上述參照圖1的框50描述的各向同性工藝。該各向同 性蝕刻工藝去除背金屬層215的填在襯底的凸起形狀中的部分。因此，如圖19中所示， 該凸起襯底形狀210的上部暴露。如圖1的框55中所示，第二 PR掩模220利用任何公知的工藝被去除，諸如，使 用丙酮的剝離工藝，因為其被攻擊粘合劑層。隨著第二 PR掩模220的去除，如圖1的框 65中所示，通過各向異性蝕刻工藝去除附加量的襯底100。在一些實施例中，該各向異 性蝕刻工藝可基本上類似於如上所述的用TMAH作為蝕刻劑的工藝。如上所述，TMAH 工藝的參數可被控制以形成光滑表面(如圖20所示)或粗糙表面(如圖21所示)。如圖1中所示，該方法以上述工藝的剩餘部分繼續。晶圓100被粘貼至切片框架 150的晶片粘貼帶145，載體110被去除，以及粘合劑層105被去除，如圖24所示。圖 22中示出了器件的含光滑側壁的結構，圖23中示出了器件的含粗糙側壁的結構。如圖 22和23中所示，襯底的底部包含凹進部分210，背金屬層的端部還包含凹進部分225。這些方法的最終結果是形成包含位於晶片粘貼帶145上的背金屬層的個體晶片 160。所述個體晶片可利用任何公知的方法被從晶片粘貼帶145上去除。在其中晶片160 的上表面被粘貼至相鄰晶片的實施例中，可用標準取放(PnP)工具首先使所述晶片彼此 割開或斷開，所述標準取放工具用以將晶片排出切片膠帶並放到引線框架上的焊料或環 氧樹脂上。
上面形成的晶片可如本領域公知和使用的被封裝成各種電子器件，諸如，功率 MOSFETs、模擬器件、存儲器件、和/或微處理器。作為封裝工藝的一部分，可利用本 領域任何公知的連接將晶圓(多個)連接至引線框架，包括倒裝晶片技術、引線鍵合技術 等。例如，在一些實施例中，如圖25所示，具有粗糙的織構化側壁142並且不含背或背 金屬層的晶片300被粘貼至引線框架。集成電路器件(即，MOSFET 170)利用引線鍵合 310被電連接至引線框架305。晶片300的背表面可利用任何公知的晶片粘貼工藝被粘貼 至引線框架305。由這些方法形成的晶片包含幾個關鍵特徵。首先，所述晶片的Si頂表面(包含 電晶體)比Si底表面(包含漏極/熱沉，不包含所粘貼的引線框架)包含更多的表面面 積。這種增加的表面面積允許較少的Si和較多的晶片粘貼材料使熱能垂直地和水平地熱 傳導離開該半導體器件。在一些實施例中，上表面的表面面積比底表面的表面面積大大 約1到約75%。在其它實施例中，上表面的表面面積比底表面的表面面積大大約5%到 約 50%。另一個特徵是所述晶片包含不垂直於該晶片的上表面和/或下表面的表面的側 緣或側壁。反而，如上面詳細說明的，側壁相對於基本垂直於所述晶片的上表面和/或 下表面的表面的垂直面傾斜。當背面蝕刻從晶圓去除矽時，該傾斜的側壁允許該蝕刻技 術不遭受負載效應並且慢下來。另一特徵是所述晶片可沿任何想要的側壁部分包含粗糙或光滑織構。對於想要 的側壁部分，該粗糙或光滑織構可被選擇以滿足想要的封裝或工作特性。這些方法提供了利於形成半導體晶片的幾個益處。首先，由於晶圓中形成的晶 片街區可從約60 μ m降低到約5 μ m或更小，由此能夠在每個晶圓上製造更多的晶片，因 而它們使形成晶片的成本降低10%。因源於由鋸造成的微碎裂(micro-fracture)的晶片緣 缺口(chip-outs)，使用鋸(諸如金剛石鋸)的其它單一化方法具有1到0.1% DPW損失。 上述的溼式蝕刻方法改進了 Si電特性，因為不像通過由研磨金剛石刀片去除Si的機械特 性造成的Si微碎裂，其沒有Si微碎裂。出現這種情況是因為溼式蝕刻是軟去除程序。 同樣，溼式蝕刻工藝沒有熱損壞，其經常出現在雷射或機械刀片單一化方法中。在雷射 或機械刀片單一化方法中，這些方法的局部熱在晶片街區中引起局部熱材料膨脹。這種 局部熱膨脹造成Si間微碎裂和Si間應力，這改變矽電特性。第三，新的溼式蝕刻技術改進了粘合層厚度(BLT)的控制。背面附近的側壁的 粗糙織構降低燈芯效應(環氧樹脂或焊料沿晶片的側緣的蔓延)，燈芯效應常常導致BLT 失控以及並此造成Si晶片邊緣破裂。該方法提供包含提壩的晶片結構以阻止環氧樹脂或 焊料沿晶片緣蔓延。第四，由這些方法中的一些製得的晶片結構在拐角部分包含增大的背面接觸面 積，在背面上提供了更緊密的接觸並改善了導通電阻(RDS。n)。最後，不像分離作用源自晶圓的正面的其它單一化方法，此文描述的方法源自 晶圓的背面。當與晶片正面相比時，這種作用允許晶片背面具有較小的表面面積。在一些實施例中，半導體晶片可通過下面的方法形成，所述方法包括在襯底 晶圓的上表面上提供粘合劑層；將粘合劑層連接至載體；在晶圓的底表面上提供圖形 層；利用圖形層和TMAH蝕刻溶液各向異性蝕刻襯底，直到粘合劑層暴露；將晶片粘貼至晶片粘貼帶；以及去除載體和粘合劑層。在其它實施例中，半導體晶片可通過下面的方法形成，所述方法包括在晶圓 的上表面上提供粘合劑層；將粘合劑層連接至載體；在晶圓的底表面上提供第一圖形化 光刻膠層、並利用第一圖形化光刻膠層各向同性蝕刻底表面的第一部分；去除第一圖形 化光刻膠層；在襯底上提供第二圖形層、並利用第二圖形層和TMAH蝕刻溶液各向異性 蝕刻襯底，直到粘合劑層暴露；將晶片粘貼至晶片粘貼帶；以及去除載體和粘合劑層。已經描述了用於將半導體器件單一化的方法的優選方面，應明白，所附的權利 要求不受上面呈現的說明書中上述的特定細節限制，許多顯而易見的變化是可能的，不 脫離本發明的實質和範圍。
1權利要求
1 一種包含集成電路的半導體晶片，所述晶片包括 半導體材料上表面；半導體下表面，所述下表面的面積比所述上表面的面積小約1到75% ；以及 位於所述上表面和下表面之間的側壁，所述側壁不垂直於所述上表面或下表面。
2.根據權利要求1所述的晶片，其特徵在於，較小表面的面積比所述上表面的面積小 約5到50%。
3.根據權利要求1所述的晶片，其特徵在於，所述側壁的傾角相對於垂直面大於0度 但小於約65度，所述垂直面基本垂直於所述上表面或下表面。
4.根據權利要求3所述的晶片，其特徵在於，所述側壁的傾角從約10到約25度的範圍變化。
5.根據權利要求4所述的晶片，其特徵在於，所述側壁的傾角從約10到約15度的範 圍變化。
6.根據權利要求1所述的晶片，其特徵在於，所述側壁在所述晶片的下表面附近包括 凹進形狀，以及在所述上表面附近包括直線形狀。
7.根據權利要求1所述的晶片，其特徵在於，所述側壁包括粗糙部分和光滑部分。
8.根據權利要求7所述的晶片，其特徵在於，所述側壁的粗糙部分自所述下表面延伸 約5到約250 μ m。
9.根據權利要求8所述的晶片，其特徵在於，所述粗糙部分佔所述側壁的約10到約 90 %，所述光滑部分佔約90到約10 %。
10.根據權利要求1所述的晶片，所述晶片進一步包括形成在所述下表面上的背層。
11.根據權利要求1所述的晶片，其特徵在於，所述晶片被連接至引線框架。
12.—種包含集成電路的半導體晶片，所述晶片包括 上表面；下表面，所述下表面的面積比所述上表面的面積小約1到75% ； 形成在所述下表面上的背層；以及位於所述上表面和下表面之間的側壁，所述側壁不垂直於所述上表面或下表面，並 且在所述下表面附近包含粗糙部分，在所述上表面附近包含光滑部分。
13.根據權利要求3所述的晶片，其特徵在於，所述側壁的傾角相對於垂直面從約10 到約25度的範圍變化，所述垂直面基本垂直於所述上表面或下表面。
14.根據權利要求13所述的晶片，其特徵在於，所述側壁的傾角從約10到約15度的 範圍變化。
15.根據權利要求12所述的晶片，其特徵在於，所述側壁在所述晶片的下表面附近包 括凹進形狀，以及在所述上表面附近包括直線形狀。
16.根據權利要求15所述的晶片，其特徵在於，所述凹進形狀的彎曲斜面自所述下表 面延伸約10到約200 μ m。
17.根據權利要求12所述的晶片，其特徵在於，所述側壁的粗糙部分自所述下表面延 伸約5到約250 μ m。
18.根據權利要求17所述的晶片，其特徵在於，所述粗糙部分佔所述側壁的約10到 約90 %，所述光滑部分佔約90到約10 %。
19.一種包含具有集成電路的半導體晶片的電子器件，所述器件包括 上表面；下表面，所述下表面的面積比所述上表面的面積小約1到75% ； 形成在所述下表面上的背層；以及位於所述上表面和下表面之間的側壁，所述側壁不垂直於所述上表面或下表面，並 且在所述下表面附近包含粗糙部分，在所述上表面附近包含光滑部分。
20.根據權利要求19所述的器件，其特徵在於，所述側壁的傾角相對於垂直面從約 10到約25度的範圍變化，所述垂直面基本垂直於所述上表面或下表面。
21.根據權利要求19所述的器件，其特徵在於，所述側壁在所述晶片的下表面附近包 括凹進形狀，以及在所述上表面附近包括直線形狀。
22.根據權利要求19所述的器件，其特徵在於，所述側壁的粗糙部分自所述下表面延 伸約5到約250 μ m。
23.根據權利要求22所述的器件，其特徵在於，所述粗糙部分佔所述側壁的約10到 約90 %，所述光滑部分佔約90到約10 %。
24.根據權利要求19所述的器件，所述器件進一步包括被連接至所述晶片的引線框架 O
25.由一種方法製成的半導體晶片，所述方法包括 在晶圓的上表面上提供粘合劑層；將所述粘合劑層連接至載體； 在所述晶圓的下表面上提供圖形層；利用所述圖形層和TMAH蝕刻溶液各向異性蝕刻所述晶圓的所述下表面，直到所述 粘合劑層暴露；去除所述圖形層；將所述晶圓的所述下表面粘貼至晶片粘貼帶；以及 去除所述載體和所述粘合劑層。
全文摘要
本申請提供了用於將半導體晶圓單一化成多個含側緣或側壁的個體晶片的方法以及通過這些方法形成的半導體晶片。晶圓由下面的方法形成，該方法使用前至後光刻對準工藝以形成光刻膠掩模，並且通過該光刻膠掩模對晶圓的背面用HNA和/或TMAH溶液各向異性溼式蝕刻以形成傾斜的側壁和/或織構。該TMAH蝕刻工藝的條件能夠被控制以形成任何想要的粗糙或光滑側壁的組合。因此，所形成的晶片的Si正面的面積比背面和不垂直於晶片的正或背表面的側面或側緣的面積大。也描述了其它實施例。
文檔編號H01L21/02GK102024685SQ201010286789
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月16日 優先權日2009年9月17日
發明者羅希特·迪克西特, 麥可·D.·格林哈根 申請人:仙童半導體公司