用于薄晶片处理的改进的晶片边缘形状的制作方法

本申请涉及晶片，具体地，涉及具有弯曲的边缘轮廓的晶片。

背景技术：

诸如单晶硅晶片的半导体晶片用于制造集成电路。通过将圆柱形晶体晶锭切割成薄圆盘形晶片来形成晶片。切割晶片的正方形边缘被圆化以减少机械缺陷，诸如在晶片的处理期间会发生的边缘碎片和破裂。可以通过利用晶片边缘研磨轮的研磨工艺来执行圆化。由于边缘碎片和破裂可增加应力并利于热处理期间的晶片破裂或变形的发生，所以圆化将提高晶片产量。具体地，边缘圆化的较大半径导致更多的机械稳定性。

晶片的尺寸在25毫米(1英寸)到300毫米(12英寸)的范围内可得，并且具有300微米到800微米的范围内的对应厚度。如果晶片在制造工艺期间要求薄化，则如果最终厚度的值小于原始晶片圆化的半径，厚晶片边缘的原始圆化的应力减小效果将消失。例如，如果300毫米晶片具有200微米的边缘圆化半径并且被减薄至100微米以下的最终厚度，则所得到的尖锐晶片边缘将在制造工艺的随后步骤期间机械不稳定，从而导致增加的晶片产量损失。

一种已经使用的方法是与薄化之后的晶片期望目标厚度成比例地圆化晶片的边缘。然而，边缘圆化至与它们的初始厚度成比例地相对较小的曲率半径的晶片将在薄化至其目标厚度之前的处理期间更加易受到机械损伤。该问题将随着时间更加严重，因为薄化之后的晶片目标厚度的半导体工业技术路线已经进行到100微米以下的厚度。

技术实现要素：

根据晶片的实施例，晶片包括前表面、后表面以及位于前表面与后表面之间的边缘，该边缘具有位于前表面的边缘与晶片的边缘的侧面之间的弯曲边缘轮廓。边缘轮廓包括接合前表面的边缘的第一凸曲线、接合侧面的第二凸曲线以及接合第一凸曲线和第二凸曲线的中间凹曲线。

根据晶片的实施例，该晶片包括前表面、后表面和位于前表面与后表面之间的圆周边缘，该圆周边缘具有位于前表面的边缘与晶片的圆周边缘的侧面之间的弯曲边缘轮廓。边缘轮廓包括与距侧面第一径向距离的前表面的边缘接合的第一凸曲线。边缘轮廓包括接合侧面的第二凸曲线。边缘轮廓包括位于第一凸曲线与第二凸曲线之间的与距侧面第二径向距离的第一凸曲线接合且与距侧面第三径向距离的第二凸曲线接合的中间凹曲线。第一径向距离大于第二径向距离且第二径向距离大于第三径向距离。

根据形成晶片的方法的实施例，该方法包括：提供包括前表面、后表面和位于前表面与后表面之间的边缘的晶片；以及在前表面的边缘与晶片的边缘的侧面之间形成弯曲边缘轮廓。弯曲边缘轮廓包括接合前表面的边缘的第一凸曲线、接合侧面的第二凸曲线以及接合第一凸曲线和第二凸曲线的中间凹曲线。

本领域技术人员将在阅读以下详细描述并阅读附图的基础上意识到附加特征和优势。

附图说明

附图的元件不需要相对按比例绘制。类似的参考标号表示对应类似部分。各个所示实施例的特征可以组合，除非它们相互排除。如下在附图中示出且在说明书中描述实施例。

图1示出了具有弯曲边缘轮廓的晶片的实施例的顶视图。

图2示出了具有弯曲边缘轮廓的晶片的实施例的截面图。

图2A示出了图2所示晶片的实施例的截面图。

图3示出了被薄化的晶片的实施例的截面图。

图4示出了图2和图2A所示的弯曲边缘轮廓的实施例的截面图。

图5示出了具有弯曲边缘轮廓的晶片的实施例的截面图。

图5A示出了图5所示晶片的实施例的截面图。

图6示出了图5和图5A所示弯曲边缘轮廓的实施例的截面图。

图7示出了形成具有弯曲边缘轮廓的晶片的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

图1以100示出了晶片的实施例的顶视图。通过图1中参考图2、图2A、图5和图5A的虚线，在图2、图2A、图5和图5A中示出晶片100的截面图。在所示实施例中，晶片100包括衬底102。在一个实施例中，衬底102是硅(Si)衬底。在其他实施例中，衬底102可以由其他适当的材料形成，包括但不限于硅锗(SiGe)、绝缘体上硅(SOI)、碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)和氮化镓(GaN)。

在所示实施例中，晶片100包括具有边缘106的前表面104。晶片100还包括位于前表面104与后表面(未示出，参见图2)之间的边缘108。在所示实施例中，边缘108是圆周边缘108。在其他实施例中，边缘108可以具有其他适当的形状。在所示实施例中，边缘108包括弯曲边缘轮廓110，其位于前表面104的边缘106与边缘108的侧面(未示出，参见图2)之间。

图2示出了图1所示晶片100的实施例的截面图。晶片200包括前表面204、后表面224以及位于前表面204和后表面224之间的边缘208。边缘208包括位于前表面204的边缘206与边缘208的侧面222之间的弯曲边缘轮廓210。边缘轮廓210包括接合前表面204的边缘206的第一凸曲线216、接合侧面222的第二凸曲线220以及接合第一凸曲线216和第二凸曲线220的中间凹曲线218。

图2示出了在执行晶片薄化之前的晶片200的实施例，214处的虚线示出了晶片200薄化之后的最终晶片厚度，并且衬底部分212示出了薄化之后保留的衬底102的部分。在薄化之后，晶片200的衬底部分212包括前表面204和接合前表面204的边缘206的第一凸曲线216。214处的虚线对应于晶片300的后表面314(参见图3)。

图2A以200A示出了图2所示晶片200的实施例的截面图。在该实施例中，晶片200是SOI衬底，其包括隐埋氧化物层230。隐埋氧化物层230位于前表面204下方且位于虚线214上方。在其他实施例中，隐埋氧化物层230可以位于虚线214下方。

图3示出了薄化之后的300处的晶片的实施例的截面图。在一个实施例中，晶片300对应于晶片200被薄化之后的晶片200。在一个实施例中，晶片300对应于晶片500被薄化(参见图5)之后的晶片500。在所示实施例中，晶片300包括衬底部分312，并具有前表面304、后表面314以及位于前表面304与后表面314之间的边缘308。在薄化之后，边缘308的边缘轮廓310包括第一凸曲线316。在各个实施例中，第一凸曲线316具有在第一凸曲线316与边缘306相遇和与后表面314相遇的端点处的高值与边缘306和后表面314之前的最小值之间连续变化的曲率半径。在一个实施例中，第一凸曲线316具有不变化的曲率半径。在其他实施例中，第一凸曲线316具有在一个或多个高值与一个或多个低值之间变化的曲率半径。

图4示出了图2和图2A所示弯曲边缘轮廓210的实施例的截面图。边缘208包括位于前表面204的边缘206与边缘208的侧面222之间的弯曲边缘轮廓210。边缘轮廓210包括接合前表面204的边缘206的第一凸曲线216、接合侧面222的第二凸曲线220以及接合第一凸曲线216和第二凸曲线220的中间凹曲线218。径向460示出了作为圆周边缘208的半径的方向。垂直方向462示出了垂直于前表面204的方向。

在所示实施例中，第一凸曲线216具有第一端点432，其在前表面204的水平下方处于第一深度440。在一个实施例中，中间凹曲线218的至少一部分在第一深度440下方。在一个实施例中，第一深度440等于或小于150微米。在一个实施例中，第一深度440等于或小于100微米。在一个实施例中，第一深度440等于或小于50微米。在其他实施例中，第一深度440可具有其他适当的值。

在所示实施例中，第二凸曲线220在第二端点438处接合侧面222，该第二端点处于前表面204的水平下方的第二深度444处。第二深度444大于第一深度440。中间凹曲线218在中间端点436处接合第二凸曲线220，该中间端点处于前表面204的水平下方处于中间深度442。在所示实施例中，中间深度442大于第一深度440且小于第二深度444。在其他实施例中，中间深度442可小于第一深度440。

在所示实施例中，第一凸曲线216以与圆周边缘208的侧面222相距第一径向距离426与前表面204的边缘206相遇。第一端点432与侧面222相距第二径向距离430。中间端点436与侧面222相距第三径向距离434。在所示实施例中，第一径向距离426大于第二径向距离430，并且第二径向距离430大于第三径向距离434。在其他实施例中，第一径向距离426、第二径向距离430和第三径向距离434可具有其他适当的关系。

在所示实施例中，第一凸曲线216具有由径向箭头446示出的曲率半径。该曲率半径是正的，因为由半径箭头446示出的曲率半径的中心位于晶片200内或者位于晶片200的衬底102内。在各个实施例中，第一凸曲线216具有从边缘206和第一端点432处的高值到边缘206与第一端点432之间的点处的低值或最小值连续变化的曲率半径。在一个实施例中，最小值发生在边缘206和第一端点432之间的中点处，并且由图4中的半径箭头446的位置示出。在一个实施例中，第一凸曲线216的最小曲率半径等于或小于第一深度440。在其他实施例中，第一凸曲线216的最小曲率半径大于第一深度440。在一些实施例中，第一凸曲线216具有不变化的曲率半径。在其他实施例中，第一凸曲线216具有在一个或多个高值与一个或多个低值之间变化的曲率半径。

在所示实施例中，第二凸曲线220具有由半径箭头450示出的曲率半径。该曲率半径是正的，因为由半径箭头450示出的曲率半径的中心位于晶片200内或者位于晶片200的衬底102内。在各个实施例中，第二凸曲线220具有从中间端点436和第二端点438处的高值到中间端点436与第二端点438之间的点处的低值或最小值连续变化的曲率半径。在一个实施例中，最小值发生在中间端点436与第二端点438之间的中点处，并且由图4中的半径箭头450的位置示出。在其他实施例中，第二凸曲线220具有不变化的曲率半径。在其他实施例中，第二凸曲线220具有在一个或多个高值与一个或多个低值之间变化的曲率半径。在所示实施例中，第一凸曲线216的最小曲率半径446小于第二凸曲线220的最小曲率半径450。

在所示实施例中，中间凹曲线218具有由半径箭头448示出的曲率半径。该曲率半径是负的，因为由半径箭头448所示的曲率半径的中心位于晶片200外或者位于晶片200的衬底102外。在各个实施例中，中间凹曲线218具有从第一端点432和中间端点436处的高值到第一端点432与中间端点436之间的点处的低值或最小值连续变化的曲率半径。在一个实施例中，最小值发生在第一端点432与中间端点436之间并且由图4中的半径箭头448的位置示出。在其他实施例中，中间凹曲线218不变化的曲率半径。在其他实施例中，中间凹曲线218具有在一个或多个高值与一个或多个低值之间变化的曲率半径。

在所示实施例中，中间凹曲线218在第一端点432处接合第一凸曲线216。在一个实施例中，第一凸曲线216和中间凹曲线218的至少一部分452具有正梯度。部分452是中间凹曲线218的接合第一凸曲线216的部分。梯度被定义为针对中间凹曲线218的部分452和针对第一凸曲线216的垂直方向454上的变化与径向460上的变化的比率。

图5以500示出了图1所示晶片100的实施例的截面图。晶片500包括前表面504、后表面524以及位于前表面504和后表面524之间的边缘508。边缘508包括位于前表面504的边缘506与边缘508的侧面522之间的弯曲边缘轮廓510。边缘轮廓510包括接合前表面504的边缘506的第一凸曲线516、接合侧面522的第二凸曲线520以及接合第一凸曲线516和第二凸曲线520的中间凹曲线518。

图5示出了在执行晶片薄化之前的晶片500的实施例。514处的虚线示出了晶片500薄化之后的最终晶片厚度，并且衬底部分512示出了薄化之后保留的衬底102的部分。在薄化之后，晶片500的衬底部分512包括前表面504和接合前表面504的边缘506的第一凸曲线516。514处的虚线对应于薄化之后的晶片500的后表面(也参见图3)。

图5A以500A示出了图5所示晶片500的实施例的截面图。在该实施例中，晶片500是SOI衬底，其包括隐埋氧化物层530。隐埋氧化物层530位于前表面504下方且位于虚线514上方。在其他实施例中，隐埋氧化物层530可以位于虚线514下方。

图6以600示出了图5和图5A所示弯曲边缘轮廓510的实施例的截面图。边缘508包括位于前表面504的边缘506与边缘508的侧面522之间的弯曲边缘轮廓510。边缘轮廓510包括接合前表面504的边缘506的第一凸曲线516、接合侧面522的第二凸曲线520以及接合第一凸曲线516和第二凸曲线520的中间凹曲线518。径向660示出了圆周边缘508的径向。垂直方向662示出了垂直于前表面504的方向。

在所示实施例中，第一凸曲线516具有第一端点632，其在前表面504的水平下方处于第一深度640。在一个实施例中，中间凹曲线518的至少一部分在第一深度640下方。在一个实施例中，第一深度640等于或小于150微米。在一个实施例中，第一深度640等于或小于100微米。在一个实施例中，第一深度640等于或小于50微米。在其他实施例中，第一深度640可具有其他适当的值。

在所示实施例中，第二凸曲线520在第二端点638处接合侧面522，端点638在前表面504的水平下方处于第二深度644。第二深度644大于第一深度640。中间凹曲线518在中间端点636处接合第二凸曲线520，端点636在前表面504的水平下方处于中间深度642。在所示实施例中，中间深度642大于第一深度640且小于第二深度644。在其他实施例中，中间深度642可小于第一深度640。

在所示实施例中，第一凸曲线516以与圆周边缘508的侧面522相距第一径向距离626与前表面504的边缘506相遇。第一端点632与侧面522相距第二径向距离630。中间端点636与侧面522相距第三径向距离634。在所示实施例中，第一径向距离626大于第二径向距离630，并且第二径向距离630大于第三径向距离634。在其他实施例中，第一径向距离626、第二径向距离630和第三径向距离634可具有其他适当的关系。

在所示实施例中，第一凸曲线516具有由径向箭头646示出的曲率半径。该曲率半径是正的，因为由半径箭头646示出的曲率半径的中心位于晶片500内或者位于晶片500的衬底102内。在各个实施例中，第一凸曲线516具有连续从边缘506和第一端点632处的高值到边缘506与第一端点632之间的点处的低值或最小值连续变化的曲率半径。在一个实施例中，最小值发生在边缘506和第一端点632之间的中点处并且由图6中的半径箭头646的位置示出。在一个实施例中，第一凸曲线516的最小曲率半径等于或小于第一深度640。在其他实施例中，第一凸曲线516的最小曲率半径大于第一深度640。在一些实施例中，第一凸曲线516具有不变化的曲率半径。在其他实施例中，第一凸曲线516具有在一个或多个高值与一个或多个低值之间变化的曲率半径。

在所示实施例中，第二凸曲线520具有由半径箭头650示出的曲率半径。该曲率半径是正的，因为由半径箭头650示出的曲率半径的中心在晶片500内或晶片500的衬底102内。在各个实施例中，第二凸曲线520具有从中间端点636和第二端点638处的高值到中间端点636与第二端点638之间的点处的低值或最小值连续变化的曲率半径。在一个实施例中，最小值发生在中间端点636与第二端点638之间的中点处，并且由图6中的半径箭头650的位置示出。在其他实施例中，第二凸曲线520具有不变化的曲率半径。在其他实施例中，第二凸曲线520具有在一个或多个高值与一个或多个低值之间变化的曲率半径。在所示实施例中，第一凸曲线516的最小曲率半径646小于第二凸曲线520的最小曲率半径650。

在所示实施例中，中间凹曲线518具有由半径箭头648示出的曲率半径。该曲率半径是负的，因为由半径箭头648所示的曲率半径的中心在晶片500外或晶片500的衬底102外。在各个实施例中，中间凹曲线518具有从第一端点632和中间端点636处的高值到第一端点632与中间端点636之间的点处的低值或最小值连续变化的曲率半径。在一个实施例中，最小值发生在第一端点632与中间端点636之间的中点处并且由图6中的半径箭头648的位置示出。在其他实施例中，中间凹曲线518具有不变化的曲率半径。在其他实施例中，中间凹曲线518具有在一个或多个高值与一个或多个低值之间变化的曲率半径。

在所示实施例中，中间凹曲线518在第一端点632处接合第一凸曲线516。在一个实施例中，第一凸曲线516和中间凹曲线518的至少一部分652具有正梯度。部分652是中间凹曲线518的接合第一凸曲线516的部分。梯度被定义为针对中间凹曲线518的部分652和针对第一凸曲线616的垂直方向654上的变化与径向660上的变化的比率。

图7示出了形成具有弯曲边缘轮廓的晶片的方法的实施例的流程图。以700示出该方法。在702中，提供晶片200，其包括前表面204、后表面224以及位于前表面204和后表面224之间的边缘208。在704中，在前表面204的边缘206与晶片200的边缘208的侧面222之间形成弯曲边缘轮廓210。弯曲边缘轮廓210包括接合前表面204的边缘206的第一凸曲线216、接合侧面222的第二凸曲线220以及接合第一凸曲线216和第二凸曲线220的中间凹曲线218。

在一个实施例中，形成弯曲边缘轮廓210包括：形成第一凸曲线216以具有小于第二凸曲线220的最小曲率半径450的最小曲率半径446。在一个实施例中，形成弯曲边缘轮廓210包括：形成第一凸曲线216以具有在前表面204的水平下方处于第一深度440的第一端点432。在一个实施例中，形成弯曲边缘轮廓210包括：形成第一凸曲线216以具有等于或小于第一深度440的最小曲率半径。在另一实施例中，第一凸曲线216的最小曲率半径大于第一深度440。在一个实施例中，第一深度440等于或小于150微米。在一个实施例中，第一深度440等于或小于100微米。在一个实施例中，第一深度440等于或小于50微米。在其他实施例中，第一深度440可具有其他适当值。

在一个实施例中，形成弯曲边缘轮廓210包括：形成第二凸曲线220以在前表面204的水平下方的第二深度444处接合侧面222。在该实施例中，第二深度444大于第一深度440。在一个实施例中，形成弯曲边缘轮廓210包括：形成中间凹曲线218以在前表面204的水平下方的中间深度442处接合第二凸曲线220。在该实施例中，中间深度442大于第一深度440且小于第二深度444。

在一个实施例中，形成弯曲边缘轮廓210包括：在径向460上形成晶片200的边缘208以形成凸曲线216、凸曲线220和中间曲线218。在该实施例中，径向460包括相对于径向460具有多达且包括30°的角度偏移。在一个实施例中，形成弯曲边缘轮廓210可以通过利用晶片边缘研磨轮的研磨工艺来完成。在一个实施例中，边缘研磨轮具有与弯曲边缘轮廓210相反的表面形状。在一个实施例中，晶片200的边缘208可以在垂直方向462上形成以形成凸曲线216、凸曲线220和中间凹曲线218。在该实施例中，垂直方向462包括与垂直方向462具有多达且包括30°的角度偏差。

在一个实施例中，形成弯曲边缘轮廓210包括：在径向460上形成晶片200的边缘208以形成凸曲线216和凸曲线220的至少一部分；以及在垂直方向462上形成晶片200的边缘208以形成中间凹曲线218。在该实施例中，径向460包括与径向460具有多达且包括30°的角度偏差。在该实施例中，垂直方向462包括与垂直方向462具有多达且包括30°的角度偏差。在各个实施例中，形成弯曲边缘轮廓210可以通过利用在径向460、垂直方向462或者径向460和垂直方向462两者上施加的晶片边缘研磨轮的研磨工艺来完成。在一个实施例中，边缘研磨轮具有与弯曲边缘轮廓210相反的表面形状。在其他实施例中，凸曲线216、凸曲线220和中间凹曲线218可以在径向460、垂直方向462或者径向460和垂直方向462两者上顺次或独立形成。在其他实施例中，弯曲边缘轮廓210可使用其他适当的方法来形成。

在一个实施例中，形成弯曲边缘轮廓510包括：在径向660上形成晶片500的边缘508以形成凸曲线516、凸曲线520和中间曲线518。在该实施例中，径向660包括与径向660具有多达且包括30°的角度偏移的方向。在一个实施例中，形成弯曲边缘轮廓510可以通过使用晶片边缘研磨轮的研磨工艺来完成。在一个实施例中，边缘研磨轮具有与弯曲边缘轮廓510的相反的表面形状。在一个实施例中，晶片500的边缘508可以形成在垂直方向662中以形成凸曲线516、凸曲线520和中间凹曲线518。在该实施例中，垂直方向662包括与垂直方向662具有多达且包括30°的角度偏移的方向。

在一个实施例中，形成弯曲边缘轮廓510包括：在径向660上形成晶片500的边缘508以形成凸曲线516和凸曲线520中的至少一个，并且在垂直方向662上形成晶片500的边缘508以形成中间凹曲线518。在该实施例中，径向660包括与径向660具有多达且包括30°的角度偏移的方向。在该实施例中，垂直方向662包括与垂直方向662具有多达且包括30°的角度偏移的方向。在各个实施例中，形成弯曲边缘轮廓510可以通过使用在径向660、垂直方向662或者径向660和垂直方向662两者上施加的晶片边缘研磨轮的研磨工艺来完成。在一个实施例中，边缘研磨轮具有与弯曲边缘轮廓510相反的表面形状。在其他实施例中，凸曲线516、凸曲线520和中间凹曲线518可以在径向660、垂直方向662或者径向660和垂直方向662两者上顺次或单独形成。在其他实施例中，弯曲边缘轮廓510可使用其他适当的方法来形成。

诸如“下方”、“之下”、“下部”、“上方”、“上部”等的空间相对术语用于描述的方便，用于解释一个元件相对于第二元件的定位。这些术语用于包括除附图所示不同定向之外的设备的不同定向。此外，诸如“第一”、“第二”等的术语也用于描述各种元件、区域、部分等，并且也不用于限制。类似的术语在说明书中表示相似的元件。

如本文所使用的，术语“具有”、“包含”、“包括”等是开放性术语，其表示所提元件或特征的存在，但是不排除附加的元件或特征。定冠词“一个”和“该”用于包括多个和单个，除非另有明确指定。

虽然考虑变形和申请的上述范围，但应该理解，本发明不限于上述描述，也不被附图所限制。相反，本发明仅通过以下权利要求及其等效物来限制。