专利名称：包含侧缘形状和织构的半导体晶片的制作方法
技术领域：
本申请主要涉及半导体晶圆加工。更确切地说，本申请描述了用于将半导体晶 圆单一化成多个含侧缘或侧壁的个体晶片(die)的方法以及通过这些方法形成的半导体晶 片。
背景技术：
作为半导体器件加工的一部分，许多集成电路(“IC”或“ICS” )在由诸如硅 的半导体材料制得的晶圆或衬底上形成。通常，ICs由具有半导电、导电、和/或绝缘特 性的多层材料形成。这些材料被沉积、掺杂、蚀刻、或者被用以在称为晶片或多个晶片 的晶圆上的个体区域中形成ICs。在晶圆上形成ICS之后，该晶圆能够被单一化以致使各晶片彼此分离。分离的 晶片而后能够随封装或未封装形式的较大的电路使用。晶圆单一化工艺能够用各种方法 实现，包括通过划线(scribing)、锯切(sawing)、或切片(dicing)工艺。在划线中，金刚石划线器(diamond-tipped scribe)通常被用以沿预成型的划线槽 (scribed lines)在晶圆中形成浅的划痕，所述划槽穿越晶圆的表面沿晶片之间的空间(街 区)延伸。划线之后，能够对晶圆施加压力以便使晶片沿划线槽分离或断裂。在锯切 中，晶圆通过研磨或化学蚀刻被薄化之后，高速的金刚石锯或激光被用以自晶圆的器件 侧沿街区切割晶圆。在研磨前划片(DBG)工艺中，沟槽通常自晶圆的前表面侧(或晶圆 的设置ICs的一侧)沿街区形成，接着，晶圆的背表面被移除(例如，通过研磨)，直到 任一沟槽被暴露，因此，该晶圆能够通过在晶片粘贴(die attach)处施加压力而被分离。
发明内容
本申请涉及用于将半导体晶圆单一化成多个含侧缘或侧壁的个体晶片的方法以 及通过这些方法形成的半导体晶片。晶圆由下面的方法形成，该方法使用前至后光刻对 准工艺(front to back photolithography alignmentprocess)以形成光亥lj胶(photo-resist)掩模，
并且通过该光刻胶掩模对晶圆的背面用HNA(氢氟酸、硝酸、乙酸)和/或TMAH(氢氧 化四甲基铵)溶液各向异性湿式蚀刻以形成倾斜的侧壁和/或晶片边缘Si织构化(die edge Si texturing) 该TMAH蚀刻工艺的条件能够被控制以形成任何想要的粗糙或光滑侧壁的 组合。因此，所形成的晶片的正面的面积比背面和不垂直于晶片的正或背表面的侧面或 侧缘的面积大。
参照附图能够更好地理解下面的说明，其中图1示出了用于将晶圆单一化成多个晶片的方法的一些实施例；图2示出了用于利用3M 载体工艺(carrier processing)将衬底晶圆连接至载体 的方法的一些实施例；
图3示出了用于衬底载体键合的晶圆薄化的方法的一些实施例；图4示出了用于提供背金属层的方法的一些实施例；图5示出了用于提供图形化光刻胶层的方法的一些实施例；图6示出了用于利用图形化光刻胶蚀刻背金属层的方法一些实施例；图7A、7B和7C示出了用于去除图形化光刻胶层的方法的一些实施例；图8示出了用于各向异性蚀刻衬底的背面以在侧壁形成粗糙表面的方法的一些 实施例；图9示出了用于将切割胶带(dicing tape)粘贴至图形背金属层的方法的一些实施 例；图10示出了用于各向异性蚀刻衬底的背面以形成具有光滑表面的侧壁的方法的 一些实施例；图11示出了用于将切割胶带粘贴至图形背金属层的方法的一些实施例；图12示出了用于各向异性蚀刻衬底的背面以形成具有粗糙和光滑表面的侧壁的 方法的一些实施例；图13示出了用于将切割胶带粘贴至图形背金属层的方法的一些实施例；图14示出了用于各向异性蚀刻衬底的背面以形成具有粗糙和光滑表面以及变化 的倾角的侧壁的方法的一些实施例；图15示出了用于将切割胶带粘贴至图形背金属层的方法的一些实施例；图16示出了用于提供第一图形化光刻胶层(或掩模)的方法的一些实施例；图17示出了用于利用第一光刻胶掩模各向同性蚀刻衬底的背面的方法的一些实 施例；图18示出了用于提供背金属层和第二图形化光刻胶层(或掩模)的方法的一些 实施例；图19示出了用于利用第二图形化光刻胶掩模蚀刻背金属层的方法的一些实施 例；图20示出了用于利用图形化背金属层各向异性蚀刻衬底的背面以形成具有光滑 表面的侧壁的方法的一些实施例；图21示出了用于利用图形化背金属层各向异性蚀刻衬底的背面以形成具有粗糙 表面的侧壁的方法的一些实施例；图22和23示出了用于将晶片粘贴带(die attach tape)粘贴到图形化背金属层的方 法的一些实施例；图24示出了用于将衬底晶圆与载体拆离的方法的一些实施例；以及图25示出了用于将无背层(backside layer)的晶片粘贴至引线框架(Ieadframe)的
方法的一些实施例。上述图示出了用于将半导体晶圆单一化的方法和由该方法形成的晶片的具体方 面。与以下说明一起，上述图显示和解释单一化方法和通过这种方法制成的晶片的原 理。在图中，层和区域的厚度被夸大以便清楚。还将明白，当一层、部件、或衬底被称 为在另一层、部件、或衬底“上”时，其能够直接位于另一层、部件、或衬底上，或者 也可以存在居间层。不同的图中相同的附图标记表示相同的元件，因此对它们的说明将不再重复。
具体实施例方式以下说明提供了具体细节以便彻底理解。然而，本领域技术人员将明白，半导 体器件和使用该器件的相关联的方法能够不应用这些具体细节而被实施和使用。其实， 所述器件和相关联的方法能够与业界惯常使用的其它装置和技术联合使用。例如，在详 细说明关注于具有包括背面漏极的金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET” )的使 用方法的同时，该被描述的方法能够随包含用在半导体器件中的任何集成电路的任何半 导体晶片使用。用于将半导体晶圆单一化成多个个体晶片的方法的一些实施例在图中被示出。 所述方法开始于提供衬底晶圆100。该晶圆能够具有适于随在此描述的方法使用的任何特 性。例如，该晶圆可以包括适于在个体晶片的制备中用作衬底的任何半导体材料。适合 的半导体材料的一些非限制性实例可包括硅、砷化镓、锗等等。晶圆(或衬底)100能够包含任何数量的集成电路(IC)器件。该IC器件可以是 本领域中任何公知的集成电路(包括任何分立器件)。这些器件的一些非限制性实例可以 包括模拟、逻辑或数字IC，线性调节器，声频功率放大器、LDO、驱动器IC、二极管、 和/或晶体管，晶体管包括齐纳二极管、肖特基二极管、小信号二极管、双极型结面晶 体管(“BJT”)、金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”)、绝缘栅双极晶体 管(“IGBT”)、以及绝缘栅场效应晶体管(“IGFET”)。在一些实施例中，IC器件 包括如图3中所示的在衬底(未示出)的背面(或底表面)具有漏极的MOSFET 170，或 者该漏极被向后布线至器件正面(如在DMOSWLCSP封装中看到的)。在模拟、存储器 或微处理器器件的实施例中，该晶片背面用作该晶片的热沉(heat sink)。如在图1的框0中所示，当衬底100的上或前表面可设有粘合剂层105 (如图2中 所示)时该方法继续。该粘合剂层105可包括本领域公知的任何粘合剂材料，包括液体粘 合剂、膏状粘合剂、或其组合。在一些实施例中，该粘合剂包括能够作为液体被涂覆、 并且而后通过固化工艺转化为固体的任何粘合剂。一个实例的粘合剂材料包括树脂，如 LC32003M 。该粘合剂材料能够利用本领域公知的任何技术被沉积在衬底100上。该 粘合剂包括LC3200时，其能够利用一种方法被旋涂到衬底100上，该方法是在晶圆在旋 转的同时或在晶圆开始旋转前液体自喷嘴分配到晶圆上。该液体遍及晶圆旋转从而形成 均勻的膜。接着，如图2所示，可提供载体110。载体110可以具有允许其支撑该晶圆100 并能够用在此处描述的方法中的任何特性。具有这些特性的任何公知的载体能够被用在 这些方法中。尽管载体可具有任何适当的形状，然而在一些实施例中该载体具有类似于 晶圆100的形状因素。载体110可由任何公知的材料制成，包括玻璃、PYREX 、硅、 或与所使用的单一化工艺相适合的其它材料。在一些实施例中，该载体包括玻璃载体衬 底。接着，在如图1的框10中所示，可在载体110上提供释放层115(如图2所示)。 可以在为晶圆100提供粘合剂105之前、之后或基本上同时为载体110提供释放层115。 该释放层115可以是本领域公知的任何可释放材料，包括由3M 制造的专有光热转换(LTHC)层。该释放层115可以利用本领域公知的任何技术被沉积在衬底载体110上。 该释放层115包括LTHC时，其能够利用一种方法被旋涂到衬底100上，该方法是在晶圆 在旋转的同时或在晶圆开始旋转前液体自喷嘴分配到晶圆上。该液体遍及晶圆旋转从而 形成均勻的膜。接着，如在图1的框20中所示，晶圆100和载体110被连接以便通过临时键合 (temporary bond)使粘合剂层105和释放层115彼此粘贴。利用任何公知的晶圆处理机器 人(wafer handling robotics)或晶圆间键合技术(wafer-to-wafer bonding techniques)，要么 晶圆要么载体可被倒装并被置于另一个上。粘合剂层105而后通过任何公知的技术被固 化，包括通过施加紫外光(UV)或热传导。图2中示出了将载体连接至晶圆之后最后结 构(resulting structure)。当衬底100的背面一部分被移除时，该方法在图1的框30处继续。在这种实施 例中，能够利用本领域公知的任何工艺通过将晶圆薄化而移除晶圆的背表面的一部分。 例如，能够通过掩模和/或蚀刻移除晶圆的背表面的一部分。图3示出了最后结构，其中 衬底100的背表面117的一部分已经被移除。能够移除晶圆的背表面的任何所需的量，直 到得到所需的厚度，通常为越过有源掺杂晶体管区域的厚度。在一个实例中，可以研磨 晶圆的背表面使得该晶圆被薄化至最终晶圆目标厚度为从约0.1微米(μιη)到约400μιη 的任意厚度。在另一实例中，该晶圆能被研磨至最终晶圆目标厚度为约Iym和约20 μ m 之内。然而，在又一实例中，该晶圆能被研磨至最终晶圆目标厚度为约Iym和约20 μ m 之内。当材料被任选地沉积在晶圆的背表面以形成背层(backside layer)时，该方法在 图1的框40处继续。在一些实施例中，适合于沉积在晶圆的背表面的任何材料能够被 沉积在晶圆上。适合的材料的一些非限制性实例包括金属(例如，银、金、铅、镍、 钼、钛、锡、及 / 或其组合(例如，NiPdAu、TiNiVAg> TiNiAg> TiCuAg> TiCu、 NiCu、TiNiVAgAu、TiNiAgAu、或 TiNiAgSn))、抗氧化层、硅层、或粘合次层(adhesion sub-layer)。晶片的金属化的背表面可以有几个用途，诸如，改进晶片的背表面和半导 体封装或电路的另一部件之间的电、热传导和/或机械连接。在一些实施例中，背面材 料包括如图4中所示的TiNiAg背金属层125。在其它实施例中，诸如半导体器件包括模 拟、存储器或微处理器器件时，不需要或不使用背层或背金属层。接着，如图1的框50中所示，能够在背层上形成图形化光刻胶(PR)层(或掩 模)130，其包括背金属层125。PR掩模130能够利用任何公知的工艺形成，包括沉积PR 材料而后利用光刻将其图形化。光刻工艺使用前后对准使得单一化蚀刻主要或仅发生在 晶片边缘中。图5中示出了通过图形化工艺所形成的最后结构，其中PR层130的一部分 已经在想要的区域(此处将在下层中进行蚀刻)被去除以形成掩模，通过该掩模稍后将发 生蚀刻。如图5和6中所示，PR掩模130而后能够被用以通过各向同性蚀刻工艺去除背 金属层125的一部分。该各向同性蚀刻工艺能够利用选择性去除暴露的背金属层而不去 除任何PR掩模130或衬底100中的材料的任何蚀刻剂实施。在一些实施例中，该蚀刻工 艺能够利用MaTech机器或Semitool SAT机器实施。在其它实施例中，TiNiAg被用在背 金属层中时，该蚀刻工艺能够利用Kl酸(攻击Ag金属)，硝酸与硫酸(sulfuric acid)、氨基磺酸(sulfamic acid)和/或thyuria酸(thyuria acid)(攻击Ni)的组合，以及稀氢氟酸
(攻击Ti金属)实施。该蚀刻工艺之后，PR掩模130能够利用任何公知的工艺被去除， 诸如，使用丙酮或用以剥离PR的其它公知的化学制剂的剥离工艺(stripping process)。图 7a、7b和7c示出了 PR掩模130去除之后的最后结构，其中该器件包括图形化背金属层 135。如图1的框60中所示，该方法继续，其中能够利用图形化背金属层135蚀刻衬 底100。该蚀刻工艺能够利用形成侧壁(或边缘)的任何各向异性蚀刻工艺实施，其中所 述侧壁(或边缘)相对于图形化背金属层135的侧壁的倾角倾斜(在一些实施例中，其基 本上垂直)。如图8和10所示，各向异性蚀刻工艺能够利用选择性去除衬底100的材料 而不去除任何图形化背金属层135或粘合剂层中所用的材料的任何蚀刻剂实施。在不使 用背金属层并且不形成图形化背金属层的实施例中，PR掩模接着被用以蚀刻衬底、并且 而后被去除。在一些实施例中，各向异性蚀刻工艺使用四甲基氢氧化铵(TMAH)蚀刻剂。 TMAH的蚀刻速率能够变化以改变衬底侧壁140的由该蚀刻工艺形成的倾角或倾斜度的 定向。在一些实施例中，TMAH的蚀刻速率能够从约0.6到约0.2 μ m/min的范围变化， 以便侧壁的定向能够从约25到小于约90度的范围变化。在其它实施例中，TMAH的蚀 刻速率能够从约0.5到约1.7 μ m/min的范围变化，以便侧壁的定向能够从约65到小于约 80度的范围变化。在另外其它实施例中，TMAH的蚀刻速率能够从约0.1到约1.83 μ m/ min的范围变化，以便侧壁的定向能够从约75到小于约80度的范围变化。而且，侧壁 140的定向还可取决于衬底中材料(即，Si)的晶体学平面。因此，能够选择特定的晶圆 以便TMAH蚀刻工艺能够被用以形成想要的侧壁140的倾斜或倾角。在蚀刻过程中蚀刻溶液中TMAH的浓度以及温度也能够被控制。由于蚀刻工艺 的温度部分影响蚀刻速率并因此间接影响侧壁140定向，因而可控制蚀刻工艺的温度。 在蚀刻过程中该温度能够被控制成从约23到约90°C的范围变化。在一些实施例中，在蚀 刻过程中该温度能够被控制成从约60到约90°C的范围变化。由于溶液中的TMAH的浓度影响侧壁的织构(texture)，因而可控制TMAH的浓 度。蚀刻溶液中TMAH的浓度能够从约1到约30wt%的范围变化。在其它实施例中， 蚀刻溶液中TMAH的浓度能够从约5到约25wt%的范围变化。蚀刻工艺的温度还局部影响侧壁的织构。侧壁140的织构能够从粗糙表面 142 (如图8所示)到光滑表面143 (如图10所示)变化。在一些实施例中，由于Ra值 可从0人到小于1000Λ的范围变化，该织构可被认为光滑。在一些实施例中，由于Ra值 可从3GGG人到约18,000人的范围变化，该织构可被认为粗糙。在其它实施例中，粗糙表 面的Ra值可从10,000A到约14,OOOA的范围变化。在前晶片表面，处于单一化的目的 低Ra值较好。在一些构造中，倾斜的侧壁140的织构能够通过添加已经被加到TMAH蚀刻 溶液中的织构助剂(texturing agents)而被改变。这些织构助剂包括表面活性剂，例如 NCW-601A(由Waco Chemicals出售)和异丙醇(IPA)。织构助剂的实例包括用Si、IPA、 邻苯二酚(pyrocatechol)和NCW-601A及其组合掺杂的TMAH水溶液。该织构助剂的添
加量只需足以改变所需量的织构。在一些例子中，该织构助剂的添加量从TMAH蚀刻溶液的约0.01到约lwt%的范围变化。随着倾斜侧壁的形成，该方法继续(如图1的框70所示)，将晶圆100粘贴至 在切片框架(dicing frame) 150顶部的晶片粘贴带(如图24所示)。接着，如图1的框80 所示，将载体110从晶圆100去除。在一些例子中，如图24所示，该去除工艺可包括通 过使用激光155去除释放层的工艺。接着，如图1的框90所示，粘合剂层105可被去除 以在切片框架105上留下晶圆100。如图24所示，该去除工艺可通过剥去固化的粘合剂 层并而后任选地冲洗晶圆100的表面而被实施。图9和11中示出了其中图形化背金属层 135被粘贴至引线框架晶片粘贴带145的最后结构，其中当布置在晶片粘贴带上时，相邻 晶片170的上表面彼此粘贴。在一些实施例中，该方法能够被修改，使得倾斜的侧壁140包含粗糙表面142和 光滑表面143两种。在一些构造中，可在衬底100的正面附近包含粗糙部分，光滑部分 位于背面附近(如图12所示)，因为这有助于减少和防止晶片粘贴焊料在晶片背面上爬 越(wicking up)。在另外其它实施中，光滑部分位于晶圆的正面附近(如图12所示)， 因为这允许当将晶圆100与粘合剂层105分离时可被使用的整齐的断裂边缘(cleanbreaking edge)。在一些构造中，粗糙和光滑部分都为侧壁面积的约50%。在其它实施例中，粗 糙部分的面积可从侧壁的约10到90%的范围变化，光滑部分的面积可从侧壁的约90到 10%的范围变。粗糙部分和光滑部分在侧壁140上的位置和量可通过修改蚀刻工艺的参数而被 调整。对于图12中所示的实施例，通过两步蚀刻工艺(two stepetching process)，粗糙表 面142可形成于衬底100的背面附近，光滑部分可形成于正面附近。第一步在第一温度 (即，90°C)使用第一蚀刻溶液(即，5wt%TMAH)，直到侧壁的下部形成想要的粗糙织 构。第二步接着可向蚀刻混合物中仅添加表面活性剂(即，NCW-601A和/或IPA)并 继续，直到侧壁的上部形成想要的光滑织构。而后该工艺如上所描述继续以形成图13中 所示的被粘贴至晶片粘贴带145的结构。在一些实施例中，侧壁的倾角或倾斜度可被改变，使得该倾斜度沿侧壁的长度 变化。在这些实施例中，如图14中所示，表面的织构可以是相同的，或者可以是粗糙和 光滑两种。在图14所示的实施例中，通过两部蚀刻工艺，可在衬底100的背面附近形成 第一倾斜度约80度的粗糙表面142，在正面附近形成第二倾斜度约65度的光滑部分。第 一步在第一温度(即，约90°C )使用第一蚀刻溶液(即，约5wt% TMAH)，直到侧壁的 下部形成想要的粗糙织构和第一倾斜度。在第二步，TMAH的浓度可被改为约20wt%， 温度可被改为70°C，以及表面活性剂(即，NCW-601A和/或IPA)被添加到蚀刻混合物 中，并且该蚀刻工艺继续，直到侧壁的上部形成想要的光滑织构和第二倾斜度。而后该 工艺如上所描述继续以形成图15中所示的被粘贴至晶片粘贴带145的结构。在一些构造中，晶片可在侧壁上包含弯曲的(包括凹的)形状，而不是如上所述 的直线。在一些实施例中，整个侧壁可具有基本上凹进的形状。然而，在其它实施例 中，仅仅背面附近的侧壁的下部包括基本上凹进的形状。具有这些构造的器件可通过顺 着图1中概述的工艺、直到晶圆100和载体110已经彼此粘贴而形成。这些工艺之后， 如图1的框5中所示，在衬底100的背面上提供第一图形化PR掩模205。该第一 PR掩 模205可利用任何公知的工艺被形成，包括沉积该PR材料、而后利用如上所述的光刻和
9前后对准将其图形化。图16中示出了图形化工艺之后所形成的结构，其中PR层的一部 分已经在想要的区域(此处稍后将利用该PR掩模205在下层中进行蚀刻)被去除。如图1的框15所示，而后第一 PR掩模205可被用以通过各向同性蚀刻工艺去除 衬底100的一部分。如图16中所示，该各向同性蚀刻工艺能够利用选择性去除衬底100 而不去除任何第一 PR掩模205的任何蚀刻剂实施。在一些实施例中，该蚀刻工艺能够利 用MaTech机器实施。在其它实施例中，Si是衬底时，该蚀刻工艺能够利用含氢氟酸、 硝酸和乙酸的组合(整体上，HNA蚀刻溶液)的蚀刻溶液实施。在该蚀刻溶液中HNA 的浓度可从约25到小于100wt%的范围变化。该蚀刻工艺之后，PR掩模205能够利用任 何公知的工艺被去除，诸如，使用丙酮的剥离工艺或干式蚀刻(灰化)工艺。图17示出 了 PR掩模205去除之后的最后结构，其中该衬底100包含已经被去除的凸起部分210。当材料被任选地沉积在晶圆的背表面以形成背层(backside layer)时，该方法在 图1的框25处继续。在这种实施例中，适合于沉积在晶圆的背表面的任何材料能够被沉 积在晶圆上。适合的材料的一些非限制性实例包括金属(例如，银、金、铅、镍、钼、 钛、锡、及/或其组合(例如，NiPdAu、TiNiAgAu、或TiNiAgSn))、抗氧化层、硅层、 或粘合次层。在一些实施例中，背面材料包括如图18中所示的TiNiAg背金属层215。 该背金属层215填在衬底的凹进部分210中。在其它实施例中，如上所述，不使用背金 属层。接着，如图1的框35中所示，在背金属层215的背面上提供第二图形化PR掩 模220。该第二 PR掩模220可利用任何公知的工艺被形成，包括沉积第二 PR材料、而 后使用如上所述的前后对准利用光刻将其图形化。图18中示出了由图形化工艺形成的结 构，其中该第二 PR层的一部分延伸到背金属层215的凸起形状中。如图1的框45所示，而后第二 PR掩模220可被用以通过任何各向同性蚀刻工艺 去除背金属层215的一部分，包括上述参照图1的框50描述的各向同性工艺。该各向同 性蚀刻工艺去除背金属层215的填在衬底的凸起形状中的部分。因此，如图19中所示， 该凸起衬底形状210的上部暴露。如图1的框55中所示，第二 PR掩模220利用任何公知的工艺被去除，诸如，使 用丙酮的剥离工艺，因为其被攻击粘合剂层。随着第二 PR掩模220的去除，如图1的框 65中所示，通过各向异性蚀刻工艺去除附加量的衬底100。在一些实施例中，该各向异 性蚀刻工艺可基本上类似于如上所述的用TMAH作为蚀刻剂的工艺。如上所述，TMAH 工艺的参数可被控制以形成光滑表面(如图20所示)或粗糙表面(如图21所示)。如图1中所示，该方法以上述工艺的剩余部分继续。晶圆100被粘贴至切片框架 150的晶片粘贴带145，载体110被去除，以及粘合剂层105被去除，如图24所示。图 22中示出了器件的含光滑侧壁的结构，图23中示出了器件的含粗糙侧壁的结构。如图 22和23中所示，衬底的底部包含凹进部分210，背金属层的端部还包含凹进部分225。这些方法的最终结果是形成包含位于晶片粘贴带145上的背金属层的个体晶片 160。所述个体晶片可利用任何公知的方法被从晶片粘贴带145上去除。在其中晶片160 的上表面被粘贴至相邻晶片的实施例中，可用标准取放(PnP)工具首先使所述晶片彼此 割开或断开，所述标准取放工具用以将晶片排出切片胶带并放到引线框架上的焊料或环 氧树脂上。
上面形成的晶片可如本领域公知和使用的被封装成各种电子器件，诸如，功率 MOSFETs、模拟器件、存储器件、和/或微处理器。作为封装工艺的一部分，可利用本 领域任何公知的连接将晶圆(多个)连接至引线框架，包括倒装芯片技术、引线键合技术 等。例如，在一些实施例中，如图25所示，具有粗糙的织构化侧壁142并且不含背或背 金属层的晶片300被粘贴至引线框架。集成电路器件(即，MOSFET 170)利用引线键合 310被电连接至引线框架305。晶片300的背表面可利用任何公知的晶片粘贴工艺被粘贴 至引线框架305。由这些方法形成的晶片包含几个关键特征。首先，所述晶片的Si顶表面(包含 晶体管)比Si底表面(包含漏极/热沉，不包含所粘贴的引线框架)包含更多的表面面 积。这种增加的表面面积允许较少的Si和较多的晶片粘贴材料使热能垂直地和水平地热 传导离开该半导体器件。在一些实施例中，上表面的表面面积比底表面的表面面积大大 约1到约75%。在其它实施例中，上表面的表面面积比底表面的表面面积大大约5%到 约 50%。另一个特征是所述晶片包含不垂直于该晶片的上表面和/或下表面的表面的侧 缘或侧壁。反而，如上面详细说明的，侧壁相对于基本垂直于所述晶片的上表面和/或 下表面的表面的垂直面倾斜。当背面蚀刻从晶圆去除硅时，该倾斜的侧壁允许该蚀刻技 术不遭受负载效应并且慢下来。另一特征是所述晶片可沿任何想要的侧壁部分包含粗糙或光滑织构。对于想要 的侧壁部分，该粗糙或光滑织构可被选择以满足想要的封装或工作特性。这些方法提供了利于形成半导体晶片的几个益处。首先，由于晶圆中形成的晶 片街区可从约60 μ m降低到约5 μ m或更小，由此能够在每个晶圆上制造更多的晶片，因 而它们使形成晶片的成本降低10%。因源于由锯造成的微碎裂(micro-fracture)的晶片缘 缺口(chip-outs)，使用锯(诸如金刚石锯)的其它单一化方法具有1到0.1% DPW损失。 上述的湿式蚀刻方法改进了 Si电特性，因为不像通过由研磨金刚石刀片去除Si的机械特 性造成的Si微碎裂，其没有Si微碎裂。出现这种情况是因为湿式蚀刻是软去除程序。 同样，湿式蚀刻工艺没有热损坏，其经常出现在激光或机械刀片单一化方法中。在激光 或机械刀片单一化方法中，这些方法的局部热在晶片街区中引起局部热材料膨胀。这种 局部热膨胀造成Si间微碎裂和Si间应力，这改变硅电特性。第三，新的湿式蚀刻技术改进了粘合层厚度(BLT)的控制。背面附近的侧壁的 粗糙织构降低灯芯效应(环氧树脂或焊料沿晶片的侧缘的蔓延)，灯芯效应常常导致BLT 失控以及并此造成Si晶片边缘破裂。该方法提供包含提坝的晶片结构以阻止环氧树脂或 焊料沿晶片缘蔓延。第四，由这些方法中的一些制得的晶片结构在拐角部分包含增大的背面接触面 积，在背面上提供了更紧密的接触并改善了导通电阻(RDS。n)。最后，不像分离作用源自晶圆的正面的其它单一化方法，此文描述的方法源自 晶圆的背面。当与晶片正面相比时，这种作用允许晶片背面具有较小的表面面积。在一些实施例中，半导体晶片可通过下面的方法形成，所述方法包括在衬底 晶圆的上表面上提供粘合剂层；将粘合剂层连接至载体；在晶圆的底表面上提供图形 层；利用图形层和TMAH蚀刻溶液各向异性蚀刻衬底，直到粘合剂层暴露；将晶片粘贴至晶片粘贴带；以及去除载体和粘合剂层。在其它实施例中，半导体晶片可通过下面的方法形成，所述方法包括在晶圆 的上表面上提供粘合剂层；将粘合剂层连接至载体；在晶圆的底表面上提供第一图形化 光刻胶层、并利用第一图形化光刻胶层各向同性蚀刻底表面的第一部分；去除第一图形 化光刻胶层；在衬底上提供第二图形层、并利用第二图形层和TMAH蚀刻溶液各向异性 蚀刻衬底，直到粘合剂层暴露；将晶片粘贴至晶片粘贴带；以及去除载体和粘合剂层。已经描述了用于将半导体器件单一化的方法的优选方面，应明白，所附的权利 要求不受上面呈现的说明书中上述的特定细节限制，许多显而易见的变化是可能的，不 脱离本发明的实质和范围。
1权利要求
1 一种包含集成电路的半导体晶片，所述晶片包括 半导体材料上表面；半导体下表面，所述下表面的面积比所述上表面的面积小约1到75% ；以及 位于所述上表面和下表面之间的侧壁，所述侧壁不垂直于所述上表面或下表面。
2.根据权利要求1所述的晶片，其特征在于，较小表面的面积比所述上表面的面积小 约5到50%。
3.根据权利要求1所述的晶片，其特征在于，所述侧壁的倾角相对于垂直面大于0度 但小于约65度，所述垂直面基本垂直于所述上表面或下表面。
4.根据权利要求3所述的晶片，其特征在于，所述侧壁的倾角从约10到约25度的范围变化。
5.根据权利要求4所述的晶片，其特征在于，所述侧壁的倾角从约10到约15度的范 围变化。
6.根据权利要求1所述的晶片，其特征在于，所述侧壁在所述晶片的下表面附近包括 凹进形状，以及在所述上表面附近包括直线形状。
7.根据权利要求1所述的晶片，其特征在于，所述侧壁包括粗糙部分和光滑部分。
8.根据权利要求7所述的晶片，其特征在于，所述侧壁的粗糙部分自所述下表面延伸 约5到约250 μ m。
9.根据权利要求8所述的晶片，其特征在于，所述粗糙部分占所述侧壁的约10到约 90 %，所述光滑部分占约90到约10 %。
10.根据权利要求1所述的晶片，所述晶片进一步包括形成在所述下表面上的背层。
11.根据权利要求1所述的晶片，其特征在于，所述晶片被连接至引线框架。
12.—种包含集成电路的半导体晶片，所述晶片包括 上表面；下表面，所述下表面的面积比所述上表面的面积小约1到75% ； 形成在所述下表面上的背层；以及位于所述上表面和下表面之间的侧壁，所述侧壁不垂直于所述上表面或下表面，并 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.根据权利要求3所述的晶片，其特征在于，所述侧壁的倾角相对于垂直面从约10 到约25度的范围变化，所述垂直面基本垂直于所述上表面或下表面。
14.根据权利要求13所述的晶片，其特征在于，所述侧壁的倾角从约10到约15度的 范围变化。
15.根据权利要求12所述的晶片，其特征在于，所述侧壁在所述晶片的下表面附近包 括凹进形状，以及在所述上表面附近包括直线形状。
16.根据权利要求15所述的晶片，其特征在于，所述凹进形状的弯曲斜面自所述下表 面延伸约10到约200 μ m。
17.根据权利要求12所述的晶片，其特征在于，所述侧壁的粗糙部分自所述下表面延 伸约5到约250 μ m。
18.根据权利要求17所述的晶片，其特征在于，所述粗糙部分占所述侧壁的约10到 约90 %，所述光滑部分占约90到约10 %。
19.一种包含具有集成电路的半导体晶片的电子器件，所述器件包括 上表面；下表面，所述下表面的面积比所述上表面的面积小约1到75% ； 形成在所述下表面上的背层；以及位于所述上表面和下表面之间的侧壁，所述侧壁不垂直于所述上表面或下表面，并 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.根据权利要求19所述的器件，其特征在于，所述侧壁的倾角相对于垂直面从约 10到约25度的范围变化，所述垂直面基本垂直于所述上表面或下表面。
21.根据权利要求19所述的器件，其特征在于，所述侧壁在所述晶片的下表面附近包 括凹进形状，以及在所述上表面附近包括直线形状。
22.根据权利要求19所述的器件，其特征在于，所述侧壁的粗糙部分自所述下表面延 伸约5到约250 μ m。
23.根据权利要求22所述的器件，其特征在于，所述粗糙部分占所述侧壁的约10到 约90 %，所述光滑部分占约90到约10 %。
24.根据权利要求19所述的器件，所述器件进一步包括被连接至所述晶片的引线框架 O
25.由一种方法制成的半导体晶片，所述方法包括 在晶圆的上表面上提供粘合剂层；将所述粘合剂层连接至载体； 在所述晶圆的下表面上提供图形层；利用所述图形层和TMAH蚀刻溶液各向异性蚀刻所述晶圆的所述下表面，直到所述 粘合剂层暴露；去除所述图形层；将所述晶圆的所述下表面粘贴至晶片粘贴带；以及 去除所述载体和所述粘合剂层。
全文摘要
本申请提供了用于将半导体晶圆单一化成多个含侧缘或侧壁的个体晶片的方法以及通过这些方法形成的半导体晶片。晶圆由下面的方法形成，该方法使用前至后光刻对准工艺以形成光刻胶掩模，并且通过该光刻胶掩模对晶圆的背面用HNA和/或TMAH溶液各向异性湿式蚀刻以形成倾斜的侧壁和/或织构。该TMAH蚀刻工艺的条件能够被控制以形成任何想要的粗糙或光滑侧壁的组合。因此，所形成的晶片的Si正面的面积比背面和不垂直于晶片的正或背表面的侧面或侧缘的面积大。也描述了其它实施例。
文档编号H01L21/02GK102024685SQ201010286789
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月16日 优先权日2009年9月17日
发明者罗希特·迪克西特, 迈克尔·D.·格林哈根 申请人:仙童半导体公司