元件芯片及其制造方法与流程

本公开涉及元件芯片及其制造方法，尤其涉及抗弯强度优异的元件芯片的制造方法。

背景技术：

如图7a～c所示，元件芯片通过切割包括作为半导体层的第1层31和包含绝缘膜的第2层32的基板30来制造。基板30具备对基板30进行区划的分割区域r11和由分割区域r11划定的多个元件区域r12(图7a)。通过除去基板30的分割区域r11，从而基板30被切割，形成多个元件芯片130。专利文献1教导了利用激光l划刻了分割区域r11之后(图7b)，利用等离子体p进行蚀刻(图7c)，从而切割基板30。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：jp特表2013-535114号公报

但是，由利用该方法所得到的元件芯片130的端面露出了第1层31。因为作为半导体层的第1层31具备较高的结晶性，所以容易成为解理的起点。因此，元件芯片130的抗弯强度容易降低。

技术实现要素：

本公开所涉及的发明的一方面涉及一种元件芯片的制造方法，包括：准备基板的工序、激光划片工序、激光划片工序之后的保护膜沉积工序、保护膜沉积工序之后的保护膜蚀刻工序、保护膜蚀刻工序之后的各向同性蚀刻工序和各向同性蚀刻工序之后的等离子体切割工序。在准备基板的工序中，准备具备第1主面以及第2主面、具备作为半导体层的第1层和包含形成在第1层的第1主面侧的绝缘膜的第2层、且具备多个元件区域和划定所述元件区域的分割区域的基板。在激光划片工序中，从第1主面侧对分割区域照射激光，从而在分割区域形成具备露出第1层的露出部的开口。在保护膜沉积工序中，使保护膜沉积在元件区域以及分割区域。在保护膜蚀刻工序中，使基板暴露于第1等离子体来各向异性地蚀刻保护膜，从而除去沉积在分割区域的保护膜的一部分以及沉积在元件区域的保护膜，并且使覆盖元件区域的端面的保护膜残留。在各向同性蚀刻工序中，使基板暴露于第2等离子体来各向同性地蚀刻分割区域。在等离子体切割工序中，在用支承构件支承了第2主面的状态下，将基板暴露于第3等离子体来各向异性地蚀刻分割区域，从而将基板分割为具备元件区域的多个元件芯片。

本发明的另一方面涉及一种元件芯片，具备：第1层，其是半导体层，并且具备层叠面以及与层叠面相反的一侧的面；第2层，其包含层叠在层叠面上的绝缘膜；和保护膜，其在第2层的端面包围第2层的外周，并且比第1层的端面突出。

发明效果

根据本公开所涉及的发明，因为通过保护膜来抑制会成为解理的起点的半导体层的损伤，所以元件芯片的抗弯强度提高。进而，不易产生元件芯片的破裂、碎裂等损伤。

附图说明

图1a是表示本公开的第1实施方式所涉及的制造方法的一部分工序的剖视图。

图1b是表示同一制造方法的一部分工序的剖视图。

图1c是表示同一制造方法的一部分工序的剖视图。

图1d是表示同一制造方法的一部分工序的剖视图。

图1e是表示同一制造方法的一部分工序的剖视图。

图1f是表示同一制造方法的一部分工序的剖视图。

图2是表示本公开的实施方式所涉及的元件芯片的剖视图。

图3a是表示本公开的第2实施方式所涉及的制造方法的一部分工序的剖视图。

图3b是表示同一制造方法的一部分工序的剖视图。

图3c是表示同一制造方法的一部分工序的剖视图。

图3d是表示同一制造方法的一部分工序的剖视图。

图3e是表示同一制造方法的一部分工序的剖视图。

图3f是表示同一制造方法的一部分工序的剖视图。

图4是表示本公开的第2实施方式所涉及的其他元件芯片的剖视图。

图5a是表示本公开的第1实施方式所涉及的运输载体的俯视图。

图5b是同一运输载体的图5a的5b-5b剖视图。

图6是用剖面表示本公开的第1实施方式所涉及的等离子体处理装置的概略构造的概念图。

图7a是表示现有元件芯片的制造方法的一个工序的剖视图。

图7b是表示同一元件芯片的制造方法的一个工序的剖视图。

图7c是表示同一元件芯片的制造方法的一个工序的剖视图。

符号说明

10：基板

10a：开口

10x：第1主面

10y：第2主面

11：第1层

111：第1分割区域

111a：露出部

112：第1元件区域

112x：层叠面

112y：与层叠面相反的一侧的面

12：第2层

121：第2分割区域

122：第2元件区域

13：保护膜

110：元件芯片

20：运输载体

21：框架

21a：凹口

21b：切角

22：支承构件

22a：粘合面

22b：非粘合面

200：等离子体处理装置

203：真空腔

203a：气体导入口

203b：排气口

208：电介质构件

209：天线

210a：第1高频电源

210b：第2高频电源

211：载置台

212：工艺气体源

213：灰化气体源

214：减压机构

215：电极层

216：金属层

217：基台

218：外周部

219：esc电极

220：高频电极部

221：升降杆

222：支承部

223a、223b：升降机构

224：盖

224w：窗部

225：冷媒循环装置

226：直流电源

227：冷媒流路

228：控制装置

229：外周环

30：基板

31：第1层

32：第2层

130：元件芯片

具体实施方式

在本实施方式中，制造元件芯片，使得被切割的元件芯片的半导体层不易损伤。即，如以下所示，通过包括准备基板的工序、激光划片工序、激光划片工序之后的保护膜沉积工序、保护膜沉积工序之后的保护膜蚀刻工序、保护膜蚀刻工序之后的各向同性蚀刻工序和各向同性蚀刻工序之后的等离子体切割工序的方法，来制造元件芯片。

准备基板的工序，是准备具备第1主面以及第2主面、具备作为半导体层的第1层和包含形成在第1层的第1主面侧的绝缘膜的第2层、且具备多个元件区域和划定元件区域的分割区域的基板的工序。

激光划片工序，是对分割区域从第1主面侧照射激光，从而在分割区域形成具备露出第1层的露出部的开口的工序。

保护膜沉积工序，是使保护膜沉积在元件区域以及分割区域的工序。

保护膜蚀刻工序，是使基板暴露于第1等离子体来各向异性地蚀刻保护膜，从而除去沉积在分割区域的保护膜的一部分以及沉积在元件区域的保护膜，并且使覆盖元件区域的端面的保护膜残留的工序。

各向同性蚀刻工序，是在保护膜蚀刻工序之后，通过使基板暴露于第2等离子体而各向同性地蚀刻分割区域的工序。

等离子体切割工序，是在用支承构件支承了第2主面的状态下，将基板暴露于第3等离子体来各向异性地蚀刻分割区域，从而将基板分割为具备元件区域的多个元件芯片的工序。

(第1实施方式)

参照图1a～图1f来说明本公开所涉及的一实施方式。图1a～图1f是表示本实施方式所涉及的制造方法的各工序的剖视图。

(1)准备工序

首先，准备成为切割对象的基板10(图1a)。基板10具备第1主面10x以及第2主面10y，并且具备作为半导体层的第1层11和包含形成在第1层11的第1主面10x侧的绝缘膜的第2层12。此外，基板10被区划为分割区域r1和由分割区域r1划定的多个元件区域r2。因此，第1层11具备与分割区域r1对应的第1分割区域111和与元件区域r2对应的多个第1元件区域112。第2层12具备与分割区域r1对应的第2分割区域121和与元件区域r2对应的多个第2元件区域122。在基板10的元件区域r2(第1元件区域112以及第2元件区域122)中，可以形成电子部件元件、mems等的电路层(均未图示)。

第1层11是例如由硅(si)、砷化镓(gaas)、氮化镓(gan)、碳化硅(sic)等构成的半导体层。第2层12至少包含绝缘膜。绝缘膜例如包括二氧化硅(sio2)、氮化硅(si3n4)、钽酸锂(litao3)、铌酸锂(linbo3)等。第2层12除了包含绝缘膜之外，还可以包含多层布线层(例如，low-k(低介电常数)材料和铜(cu)布线层的层叠体)、金属材料、树脂保护层(例如，聚酰亚胺)、抗蚀剂等。

(2)激光划片工序

在激光划片工序中，从第1主面10x侧向第2分割区域121照射激光l，从而除去第2分割区域121的一部分，形成露出了一部分第1分割区域111的开口10a(图1b)。换言之，在激光划片工序中，使第1分割区域111的一部分露出而形成露出部111a。激光l的中心波长没有特别限定，例如是350～600nm。

根据操作性的观点，优选在用支承构件22支承了第2主面10y的状态下进行激光划片工序以后的工序。支承构件22的材质没有特别限定。其中，若考虑在用支承构件22支承了基板10的状态下进行切割，则基于容易拾取所得到的元件芯片110的观点，优选支承构件22是具有柔韧性的树脂膜。在该情况下，根据操作性的观点，支承构件22固定于框架21。以下，将框架21和固定于框架21的支承构件22一起称为运输载体20。图5a中示出运输载体20的俯视图，图5b中示出运输载体20的图5a的5b-5b线处的剖视图。

树脂膜的材质没有特别限定，例如可以列举，聚乙烯以及聚丙烯等聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯等的热可塑性树脂。在树脂膜中，可以混合用于附加伸缩性的橡胶成分(例如，乙烯-丙烯橡胶(epm)、乙烯-丙烯-二烯橡胶(epdm)等)、增塑剂、软化剂、抗氧化剂、导电性材料等的各种添加剂。此外，上述热可塑性树脂也可以具有丙烯酸基等表现光聚合反应的官能基。

支承构件22具备例如具有粘合剂的面(粘合面22a)和没有粘合剂的面(非粘合面22b)。粘合面22a的外周缘粘接在框架21的一个面上，覆盖框架21的开口。在粘合面22a的从框架21的开口露出的部分粘接并支承基板10。等离子体处理时，支承构件22载置在等离子体处理载置台(以下仅称为载置台)上，使得载置台和非粘合面22b相接。

优选粘合面22a由通过紫外线(uv)的照射而粘合力减小的粘合成分构成。据此，在等离子体切割后拾取元件芯片110时，通过进行uv照射，从而元件芯片110容易从粘合面22a剥离，从而变得易于拾取。例如，支承构件22通过在树脂膜的单面涂敷5～20μm厚度的uv固化型丙烯酸粘合剂而得到。

框架21是具有与基板10的整体相同或其以上的面积的开口的框体，具有规定宽度以及基本恒定的较薄的厚度。框架21具有能够在保持了支承构件22以及基板10的状态下运输的程度的刚性。框架21的开口的形状没有特别限定，例如，可以是圆形、矩形、六边形等多边形。在框架21上可以设置用于定位的凹口21a、切角21b。作为框架21的材质，例如可以列举铝、不锈钢等金属、树脂等。

(3)保护膜沉积工序

在激光划片工序之后，使保护膜13沉积在第2元件区域122的表面、露出部111a和第2元件区域122的端面(图1c)。保护膜13的沉积，例如能够通过将基板10暴露于第4等离子体p4来进行。该方法被称为等离子体cvd，在能够以比较低的温度且较快的速度形成薄膜的方面优异。

所沉积的保护膜13只要具有绝缘性即可，其组成没有特别限定。保护膜13可以包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等无机材料，也可以包含聚合物等有机材料，还可以包含无机材料与有机材料的复合材料。其中，若考虑保护膜13的一部分成为构成切割后的元件芯片110的要素的观点(参照图2)，则优选疏水性高、吸湿性低的材料。作为这样的材料，例如可以列举氟化碳。

使包含氟化碳的保护膜13沉积时，可以使用以包含cf4、c4f8等氟化碳的工艺气体为原料的等离子体。所沉积的保护膜13的厚度没有特别限定，例如是0.5～10μm。保护膜13例如通过如下条件来沉积，即：作为原料气体以150sccm供给c4f8、以50sccm供给氦气(he)，并且将处理室内的压力调整为15～25pa，并且将第1高频电源210a对天线209的投入功率设为1500～2500w，将第2高频电源210b对高频电极部220的投入功率设为50～150w。若以该条件处理300秒，则可以形成厚度3μm的保护膜13。在本实施方式中，使用c4f8与he的混合气体作为原料气体。通过使用he，从而在等离子体中促进c4f8的离解，其结果，能够形成致密且粘着性高的保护膜13。另外，sccm是流量的单位，1sccm是指一分钟流过1cm³的标准状态(0℃、一个大气压)的气体的量。

参照图6具体说明等离子体cvd、等离子体蚀刻及等离子体切割中所使用的等离子体处理装置200，但是等离子体处理装置不限定于此。图6概略地示出本实施方式中使用的等离子体处理装置200的构造的剖面。

等离子体处理装置200具备载置台211。运输载体20搭载在载置台211上，使得支承构件22的保持了基板10的面朝向上方。在载置台211的上方，配置了覆盖框架21以及支承构件22的至少一部分并且具有用于使基板10的至少一部分露出的窗部224w的盖224。

载置台211以及盖224配置在处理室(真空腔203)内。真空腔203呈上部开口了的大概圆筒状，上部开口由作为盖体的电介质构件208封闭。作为构成真空腔203的材料，可以例示铝、不锈钢(sus)、对表面进行了防蚀铝处理的铝等。作为构成电介质构件208的材料，可以例示氧化钇(y2o3)、氮化铝(aln)、氧化铝(al2o3)、石英(sio2)等电介质材料。在电介质构件208的上方，配置了作为上部电极的天线209。天线209与第1高频电源210a电连接。载置台211配置在真空腔203内的底部侧。

在真空腔203连接了气体导入口203a。在气体导入口203a分别通过配管连接了作为工艺气体的供给源的工艺气体源212以及灰化气体源213。此外，在真空腔203设置了排气口203b，在排气口203b连接了包含用于排放真空腔203内的气体从而减压的真空泵的减压机构214。

载置台211具备分别呈大致圆形的电极层215、金属层216、支承电极层215以及金属层216的基台217和包围电极层215、金属层216以及基台217的外周部218。外周部218由具有导电性以及耐蚀刻性的金属构成，从等离子体保护电极层215、金属层216以及基台217。在外周部218的上表面配置了圆环状的外周环229。外周环229具有从等离子体保护外周部218的上表面的作用。电极层215以及外周环229例如由上述电介质材料构成。

在电极层215的内部配置了构成静电吸附机构的电极部(以下称为esc电极219)和电连接于第2高频电源210b的高频电极部220。在esc电极219电连接了直流电源226。静电吸附机构由esc电极219以及直流电源226构成。

金属层216例如由在表面形成了防蚀铝被覆的铝等构成。在金属层216内形成了冷媒流路227。冷媒流路227对载置台211进行冷却。通过冷却载置台211，从而冷却搭载在载置台211上的支承构件22，并且还冷却其一部分与载置台211接触的盖224。据此，抑制基板10、支承构件22由于在等离子体处理中被加热而被损伤。冷媒流路227内的冷媒通过冷媒循环装置225而循环。

在载置台211的外周附近配置了贯通载置台211的多个支承部222。支承部222由升降机构223a进行升降驱动。若运输载体20被运输到真空腔203内，则交接给上升到规定位置的支承部222。支承部222支承运输载体20的框架21。通过支承部22的上端面下降到与载置台211相同的水平以下，从而运输载体20搭载到载置台211的规定位置。

在盖224的端部联结了多个升降杆221，使盖224能够升降。升降杆221通过升降机构223b进行升降驱动。基于升降机构223b的盖224的升降动作，能够与升降机构223a独立地进行。

控制装置228控制构成包括第1高频电源210a、第2高频电源210b、工艺气体源212、灰化气体源213、减压机构214、冷媒循环装置225、升降机构223a、升降机构223b以及静电吸附机构的等离子体处理装置200的要素的动作。

另外，作为保护膜13的沉积方法，除了上述等离子体cvd法之外，还可以使用热cvd法、溅射法等。

(4)保护膜蚀刻工序

在保护膜沉积工序之后，通过使基板10暴露于第1等离子体p1，从而各向异性地蚀刻保护膜13(图1d)。通过各向异性蚀刻，除去沉积在露出部111a的保护膜13的一部分以及沉积在第2元件区域122的表面的保护膜13。另一方面，第2元件区域122的端面保持被保护膜13被覆。

此时，根据蚀刻易于各向异性地进展的观点，优选对高频电极部220施加高频电力，从而施加偏置电压，同时进行蚀刻。上述蚀刻例如通过如下条件来进行，即：作为原料气体以150～300sccm供给氩气(ar)、以0～150sccm供给氧气(o2)，并且将真空腔203内的压力调整为0.2～1.5pa，并且将第1高频电源210a对天线209的投入功率设为1500～2500w，将第2高频电源210b对高频电极部220的投入功率设为150～300w。在该条件下，能够以0.5μm/分钟左右的速度蚀刻保护膜13。

(5)各向同性蚀刻工序

在保护膜蚀刻工序之后，等离子体切割工序之前，将基板10暴露于第2等离子体p2(图1e)。此时，第2元件区域122以及保护膜13作为掩模发挥功能。但是，通过以各向同性地进展的蚀刻条件进行蚀刻，从而除了第1分割区域111的未由保护膜13覆盖的部分之外，还蚀刻被保护膜13覆盖的部分。在图1e中，第1分割区域111的曾由保护膜13覆盖的部分的整体被蚀刻到下方。各向同性蚀刻工序的条件没有特别限定，但是根据第1分割区域111被蚀刻且蚀刻易于各向同性地进展的观点，优选使用包含六氟化硫(sf6)等的工艺气体。

(6)等离子体切割工序

接下来，将基板10暴露于第3等离子体p3(图1f)。根据第1分割区域111被各向异性地蚀刻的条件来产生第3等离子体p3。例如，使用包含六氟化硫(sf6)等的工艺气体，并且对高频电极部220施加高频电力，从而施加偏置电压。据此，在与基材10的厚度平行的方向上各向异性地进行蚀刻。上述蚀刻条件，能够根据第1层11的材质来适当地进行选择。在第1层11为si的情况下，第1分割区域111的蚀刻能够使用所谓的波希法(boschprocess)。在波希法中，依次重复沉积膜沉积步骤、沉积膜蚀刻步骤和si蚀刻步骤，从而对第1分割区域111在深度方向上进行挖入。

沉积膜沉积步骤例如可以以如下条件进行，即：作为原料气体以150～250sccm供给c4f8，将真空腔203内的压力调整为15～25pa，并且将第1高频电源210a对天线209的投入功率设为1500～2500w，将第2高频电源210b对高频电极部220的投入功率设为0w，处理5～15秒。

沉积膜蚀刻步骤例如可以以如下条件进行，即：作为原料气体以200～400sccm供给sf6，并且将真空腔203内的压力调整为5～15pa，并且将第1高频电源210a对天线209的投入功率设为1500～2500w，将第2高频电源210b对高频电极部220的投入功率设为100～300w，处理2～10秒。

si蚀刻步骤例如可以以如下条件进行，即：作为原料气体以200～400sccm供给sf6，并且将真空腔203内的压力调整为5～15pa，并且将第1高频电源210a对天线209的投入功率设为1500～2500w，将第2高频电源210b对高频电极部220的投入功率设为50～200w，处理10～20秒。

通过以上述那样的条件重复沉积膜沉积步骤、沉积膜蚀刻步骤以及si蚀刻步骤，从而能够对第1分割区域111以10μm/分钟的速度在深度方向上垂直地进行蚀刻。

此时，第2元件区域122作为掩模发挥功能。因此，在等离子体切割工序中，由各向同性蚀刻工序露出的第1分割区域111被各向异性地蚀刻。据此，基板10被切割为具备元件区域r2的多个元件芯片110。

在图2中示出如此得到的元件芯片110的剖面。元件芯片110具备第1层(第1元件区域112)和第2层(第2元件区域122)，第1层是半导体层且具备层叠面112x和与层叠面相反的一侧的下表面112y，第2层包含层叠在层叠面112x上的绝缘膜。而且，元件芯片110具备保护膜13，保护膜13形成为包围第2元件区域122的外周。保护膜13形成相较于第1元件区域112的端面而沿面方向突出的突出部p。

在本实施方式中，基板10在被支承构件22支承的状态下进行切割。因此，切割后所得到的元件芯片110从支承构件22剥离的同时被拾取。等离子体切割后，在元件芯片110彼此密接而被保持在支承构件22的情况下，因为由保护膜13所形成的突出部p彼此碰撞，所以可避免第1元件区域112、第2元件区域122处的碰撞。因此，可以抑制第1元件区域112、第2元件区域122的损伤。尤其，通过抑制第1元件区域112的损伤，从而抑制自第1元件区域112的解理，提高元件芯片110的抗弯强度。

(第2实施方式)

参照图3a以及图3b来说明本发明所涉及的其他实施方式。图3a以及图3b是表示本实施方式所涉及的制造方法的各工序的剖视图(图3a～图3f)。

对于本实施方式，在激光划片工序(图3b)中，激光划片到比第1分割区域111的表面深的位置，并且在各向同性蚀刻工序(图3e)中，蚀刻第1分割区域111的曾由保护膜13覆盖的部分的一部分，除此以外与第1实施方式相同。也就是说，本实施方式的各向同性蚀刻工序中的保护膜13的厚度方向的蚀刻量比保护膜13的厚度少。

通过该方法而得到的元件芯片110，如图4所示，第1元件区域112的端面位于保护膜13的表面的内侧、且第2元件区域122的端面的外侧。也就是说，第1元件区域112与保护膜13的接触面的剖面呈l字形状。据此，保护膜13与元件芯片110的粘着性提高。此外，在元件芯片110的端面，形成由保护膜13形成的突出部p，并且第1元件区域112与第2元件区域122的交界(层叠面112x)的端部由保护膜13被覆。因此，还抑制层叠面112x处的第1元件区域112与第2元件区域122的剥离。另外，突出部p的突出量，能够通过各向同性蚀刻工序(图3e)中的蚀刻量来调整。

(产业上的可利用性)

根据本公开的发明所涉及的方法，能够得到抗弯强度优异的元件芯片，所以作为由各种基板制造元件芯片的方法是有用的。