本發(fā)明涉及一種能夠抑制晶片加工時(shí)的晶片破損而不會(huì)使生產(chǎn)率下降的半導(dǎo)體裝置的制造方法。

背景技術(shù)：

就LSI而言，進(jìn)行了通過3維安裝等實(shí)現(xiàn)的封裝的高密度化，薄晶片化發(fā)展到工藝完成時(shí)的晶片厚度為25μm左右。另外，諸如IGBT(絕緣柵型雙極晶體管)、MOSFET(MOS型場效應(yīng)晶體管)這樣的功率器件作為工業(yè)用電動(dòng)機(jī)、汽車用電動(dòng)機(jī)等的逆變器電路、大容量服務(wù)器的電源裝置、以及不間斷電源裝置等的半導(dǎo)體開關(guān)而被廣泛使用。對(duì)于這些功率半導(dǎo)體裝置，為了改善以導(dǎo)通特性等為代表的通電性能而將半導(dǎo)體襯底加工得薄。近年來，為了對(duì)成本方面、特性方面進(jìn)行改善，使用極薄晶片工藝制造出半導(dǎo)體裝置，該極薄晶片工藝使通過FZ(Floating Zone)法而制作出的晶片薄型化至50μm左右。

通常，就晶片的薄型加工而言，使用通過背磨、拋光進(jìn)行的研磨、以及用于將在機(jī)械研磨中產(chǎn)生的加工畸變?nèi)コ臐袷轿g刻、干式蝕刻。并且，在對(duì)背面?zhèn)韧ㄟ^離子注入、熱處理而形成擴(kuò)散層后，通過濺射法等形成電極。在上述狀況下，晶片的背面加工時(shí)的晶片破裂的產(chǎn)生頻度變高。因此，關(guān)于晶片的薄型化，近年來，提出了將晶片外周部作為肋部而保留得較厚、僅將晶片中心部加工得較薄的加工方法(例如參照專利文獻(xiàn)1)。

通過使用上述的帶肋部的晶片，從而晶片的翹曲大幅度地得以緩和，工藝裝置處的晶片輸送變得容易。并且，在進(jìn)行晶片的處理(handling)時(shí)，晶片的強(qiáng)度大幅度地提高，能夠減輕晶片的破裂、缺口。另外，針對(duì)上述帶肋部的晶片，還提出有下述方法，即，通過在從肋部至薄化部設(shè)置使晶片的厚度逐漸變薄的過渡區(qū)域，從而防止帶肋部的晶片在熱處理工序中的晶片破損(例如參照專利文獻(xiàn)2)。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2007－19379號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利第5266869號(hào)說明書

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

由于在形成肋部時(shí)，如果在肋部產(chǎn)生碎片(chipping)等缺陷，則晶片的強(qiáng)度下降，因此在晶片加工時(shí)發(fā)生晶片破損。另外，在設(shè)置過渡區(qū)域的情況下，由于在晶片的端部形成15度至45度的錐面，因此晶片外周部的能夠作為器件利用的有效區(qū)域減少，生產(chǎn)率下降。

本發(fā)明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在于得到一種能夠抑制晶片加工時(shí)的晶片破損而不使生產(chǎn)率下降的半導(dǎo)體裝置的制造方法。

本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于，具有下述工序，即：在晶片的表面形成多個(gè)半導(dǎo)體裝置的工序；第1磨削工序，由第1磨石對(duì)所述晶片的背面的外周部進(jìn)行磨削而在所述外周部形成破碎層；第2磨削工序，將形成了所述破碎層的所述外周部作為肋部保留，并且由所述第1磨石對(duì)所述晶片的背面的中央部進(jìn)行磨削而形成凹部；以及第3磨削工序，使用與所述第1磨石相比磨粒粒徑小的第2磨石對(duì)所述凹部的底面進(jìn)行磨削而將所述晶片薄化。

發(fā)明的效果

在本發(fā)明中，在形成肋部前對(duì)晶片的背面的外周部進(jìn)行磨削而導(dǎo)入破碎層。由此，能夠抑制成為晶片破裂起點(diǎn)的肋部的碎片，因此能夠抑制晶片加工時(shí)的晶片破損。另外，由于不需要像以往那樣在晶片的端部形成錐面，因此有效區(qū)域不會(huì)減少，生產(chǎn)率不會(huì)下降。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的背磨裝置的平面圖。

圖2是表示磨削工序的情況的剖視圖。

圖3是表示磨削工序的情況的俯視圖。

圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。

圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。

圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。

圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。

圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。

圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖。

圖10是表示薄化后的晶片的外端部的俯視圖。

圖11是圖10的沿I－II的剖視圖。

圖12是表示導(dǎo)入破碎層的工序中的磨削量和大于或等于50μm的碎片數(shù)的圖。

圖13是表示第1磨石的平均粒徑和磨削時(shí)的面灼燒率的圖。

圖14是表示第1磨石的平均粒徑和磨削時(shí)的破裂率的圖。

圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的未磨削區(qū)域的寬度的測定方法的剖視圖。

圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的未磨削區(qū)域的寬度的其他測定方法的剖視圖。

圖17是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的未磨削區(qū)域的寬度的其他測定方法的平面圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說明。對(duì)相同或者相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，有時(shí)省略重復(fù)的說明。

實(shí)施方式1

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的背磨裝置的平面圖。將粘貼了表面保護(hù)帶的晶片1設(shè)置于晶片盒2，由輸送機(jī)器人3輸送至校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)4。然后，由校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)4進(jìn)行晶片定心，晶片1被輸送臂5輸送至晶片交接部6。然后，使磨削處理臺(tái)7沿紙面逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，將晶片1移動(dòng)至1軸磨削臺(tái)8。在1軸磨削臺(tái)8進(jìn)行第1及第2磨削工序。

然后，使磨削處理臺(tái)7進(jìn)一步沿紙面逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，將晶片1移動(dòng)至2軸磨削臺(tái)9。在2軸磨削臺(tái)9進(jìn)行第3磨削工序。通過上述第1、第2及第3磨削工序，在晶片1的外周形成肋部。然后，晶片1由輸送臂5輸送至晶片清洗機(jī)構(gòu)10，進(jìn)行水洗及干燥處理。然后，晶片1由輸送機(jī)器人3回收至晶片盒11。

圖2及圖3分別是表示上述磨削工序的情況的剖視圖及俯視圖。吸附臺(tái)12及臺(tái)蓋13與圖1的1軸磨削臺(tái)8、2軸磨削臺(tái)9相對(duì)應(yīng)。使貼附了保護(hù)帶14的晶片1的表面?zhèn)任接谖脚_(tái)12，在規(guī)定的方向上以例如300rpm左右的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。設(shè)置了磨削磨石15的磨削輪16從上方以4000rpm左右的速度緩慢地與晶片1接觸而進(jìn)行磨削工序。

圖4～8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖。所制造的半導(dǎo)體裝置是IGBT、MOSFET、二極管等縱型半導(dǎo)體器件。

首先，準(zhǔn)備n型半導(dǎo)體的晶片1，在晶片1的表面形成了p型、n型的雜質(zhì)層后，通過多晶硅等而形成柵極電極。然后，在表面使用鋁等金屬材料形成用于將晶體管及柵極電極引出至外部的配線層。由此，形成晶片表面?zhèn)入娐?步驟S1)。晶片表面?zhèn)入娐肪哂校河煞指铑A(yù)定線對(duì)多個(gè)半導(dǎo)體裝置進(jìn)行了劃分的器件區(qū)域；以及外周剩余區(qū)域，其圍繞該器件區(qū)域。

然后，如圖4所示，將表面保護(hù)帶14粘貼至晶片1的表面(步驟S2)。然后，如圖5所示，作為第1磨削工序，由第1磨石17對(duì)晶片1的背面的外周部進(jìn)行磨削(步驟S3)。此時(shí)，不對(duì)晶片1的背面的中央部進(jìn)行磨削而是作為未磨削區(qū)域18保留。在磨削后的外周部形成由機(jī)械加工導(dǎo)致的破碎層19。

然后，如圖6所示，對(duì)第1磨石17和晶片1的相對(duì)位置進(jìn)行變更(步驟S4)。例如使用伺服電動(dòng)機(jī)將第1磨石17的位置錯(cuò)開規(guī)定量。然后，作為第2磨削工序，將形成了破碎層19的外周部的一部分作為肋部20保留，并且由第1磨石17將包含未磨削區(qū)域18的晶片1背面的中央部以規(guī)定量進(jìn)行磨削而形成凹部21(步驟S5)。

然后，如圖7所示，作為第3磨削工序，使用與第1磨石17相比磨粒粒徑小的第2磨石22對(duì)凹部21的底面進(jìn)行磨削而將晶片1薄化至所設(shè)定的厚度(步驟S6)。進(jìn)行晶片1的水洗和干燥(步驟S7)。然后，如圖8所示，通過使用含有氫氟酸和硝酸的混合酸進(jìn)行的濕式蝕刻而將破碎層19去除。通過以上的工序而形成具有肋部20的晶片1。

然后，在晶片1的背面，通過離子注入而進(jìn)行雜質(zhì)導(dǎo)入，使用擴(kuò)散爐、激光器進(jìn)行雜質(zhì)的激活，形成用于將電氣引出至外部的配線層、用于與電路基板進(jìn)行連接的電極。此時(shí)，由晶片1的薄化所導(dǎo)致的晶片翹曲使得晶片輸送變得困難。但是，如上所述，通過背磨而形成肋部20，從而晶片1的翹曲大幅度地得以緩和，工藝裝置處的晶片輸送變得容易。另外，由于晶片的強(qiáng)度大幅度提高，因此在進(jìn)行晶片1的處理時(shí)能夠減輕晶片1的破裂、缺口。

圖10是表示薄化后的晶片的外端部的俯視圖。圖11是圖10的沿I－II的剖視圖。晶片1的外端部的變厚的部分是肋部20，晶片1的加工得薄的部分是器件區(qū)域。通過第1、第2及第3磨削工序，在肋部20的器件區(qū)域側(cè)產(chǎn)生碎片23。在對(duì)晶片1進(jìn)行處理時(shí)如果對(duì)晶片1施加應(yīng)力，則晶片1以碎片23為起點(diǎn)而產(chǎn)生破裂。

在本實(shí)施方式中，在形成凹部前，對(duì)晶片1的背面的外周部進(jìn)行磨削而導(dǎo)入破碎層19。由此，能夠抑制成為晶片破裂起點(diǎn)的肋部20的碎片23，因此能夠抑制晶片加工時(shí)的晶片破損。另外，由于不需要像以往那樣在晶片1的端部形成錐面，因此有效區(qū)域不會(huì)減少，生產(chǎn)率不會(huì)下降。

另外，在晶片表面?zhèn)刃纬砂雽?dǎo)體裝置時(shí)，還會(huì)在晶片背面?zhèn)刃纬裳趸枘さ冉^緣膜。當(dāng)前，絕緣膜在磨削后的濕式蝕刻中成為掩模，在肋部20形成大的臺(tái)階，在后續(xù)工序中，在為了進(jìn)行晶片處理而對(duì)肋部進(jìn)行吸附時(shí)發(fā)生吸附不良。另一方面，在本實(shí)施方式中，由于通過第1磨削工序而將晶片1的背面的外周部的絕緣膜去除，因此能夠防止在肋部20形成大的臺(tái)階。

圖12是示出了導(dǎo)入破碎層的工序中的磨削量和大于或等于50μm的碎片數(shù)的圖。大于或等于50μm的碎片會(huì)導(dǎo)致晶片破裂。在磨削量小于1μm的情況下，晶片的背面的外周部的磨削面保持硅晶片的單晶狀態(tài)。因此，在第2磨削工序中，在從磨石受到了力的晶片處產(chǎn)生超過50μm的大碎片。另一方面，在第1磨削工序中進(jìn)行了大于或等于1μm的磨削的情況下，由于在晶片端部的磨削面導(dǎo)入由機(jī)械加工導(dǎo)致的破碎層，因此雖然從磨石承受了力的晶片產(chǎn)生細(xì)的碎片，但是導(dǎo)致晶片破裂的超過50μm的碎片數(shù)大幅度減少。

圖13是表示第1磨石的平均粒徑和磨削時(shí)的面灼燒(surface burning)率的圖。所謂面灼燒，是指如果將磨削力減小后的磨石以一定速度推入晶片，則由磨石摩擦的晶片表面變黑。如果第1磨石17的平均粒徑變小，則磨削力變低，如果粒徑變得小于或等于20μm，則面灼燒的頻度增加。因此，優(yōu)選第1磨石17的平均粒徑大于或等于20μm。由此，即使在晶片背面?zhèn)葰埩粲薪^緣膜、多晶硅膜等情況下，也能夠穩(wěn)定地進(jìn)行磨削，而不會(huì)因第1磨石17而引起面灼燒。

圖14是表示第1磨石的平均粒徑和磨削時(shí)的破裂率的圖。如果第1磨石17的平均粒徑大于100μm，則破裂率增加。因此，優(yōu)選第1磨石17的平均粒徑小于或等于100μm。由此，能夠防止磨削時(shí)的晶片破裂。

另外，優(yōu)選第2磨石22的平均粒徑小于或等于10μm。由此，即使在將晶片1薄化后，也能夠確保晶片1的強(qiáng)度，抑制由處理所導(dǎo)致的晶片破裂。

實(shí)施方式2

在實(shí)施方式2中，在第1磨削工序后對(duì)未磨削區(qū)域18的寬度進(jìn)行測定，基于其測定的值而決定第2磨削工序中的第1磨石的位置。其他工序與實(shí)施方式1相同。

圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的未磨削區(qū)域的寬度的測定方法的剖視圖。對(duì)由照相機(jī)24拍攝到的晶片影像進(jìn)行圖像處理而對(duì)未磨削區(qū)域18的寬度進(jìn)行測定。由于根據(jù)未磨削區(qū)域18的寬度可知第1磨石17的磨損量，因此通過與第1磨石17的磨損量相應(yīng)地決定第1磨石17的位置，從而能夠?qū)⒗卟?0的寬度設(shè)為所期望的值。另外，通過對(duì)晶片影像進(jìn)行圖像處理，從而能夠高速且非接觸地對(duì)第1磨石17的磨損量進(jìn)行測定。

圖16及圖17分別是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的未磨削區(qū)域的寬度的其他測定方法的剖視圖及平面圖。以經(jīng)過晶片1的中心附近的方式直線式地使臺(tái)階測定件25進(jìn)行掃描。以經(jīng)過由此求得的未磨削區(qū)域18的凸部的寬度的中央的方式在垂直方向上使臺(tái)階測定件25進(jìn)行掃描。在將通過各測定而得到的未磨削區(qū)域18的凸部的寬度設(shè)為2×a、2×b時(shí)，未磨削區(qū)域18的寬度D能夠通過使用勾股定理而基于D＝(a2+b2)/b求出。通過該測定方法，即使在第1磨削工序中的磨削量小、圖像的對(duì)比度低的情況下，也能夠高精度地求出未磨削區(qū)域的寬度。

標(biāo)號(hào)的說明

1晶片，17第1磨石，18未磨削區(qū)域，19破碎層，20肋部，21凹部，22第2磨石。