專利名稱：用于生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與生產(chǎn)半導(dǎo)體器件有關(guān)。特別是，本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的工藝，其中可容易地在極薄的芯片背面上形成適量的粘合層，從而可以避免芯片斷裂，芯片開裂或封裝開裂，所以可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)率的提高。
近幾年，促進(jìn)了IC卡的推廣，現(xiàn)在要求進(jìn)一步降低其厚度。相應(yīng)地，現(xiàn)在需要約350μm的半導(dǎo)體芯片的厚度減小到50-100μm甚至更小。
通過首先把一用于背研磨(back grinding)的表面保護(hù)帶粘到晶片的電路表面上，隨后研磨晶片背面，此后對此晶片進(jìn)行切片(dice)，可獲得薄的半導(dǎo)體芯片。當(dāng)晶片的厚度在研磨后變得極小時，則在對晶片切片時極有可能發(fā)生芯片斷裂和芯片開裂。
作為另一種能降低芯片厚度的方法，日本專利公開公告(Laid-openPublicatipn)第5(1993)-335411號揭示了一種生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片的工藝，其中從晶片表面形成給定深度的凹槽，此后研磨晶片的背面。此外，這個公告揭示了一種方法，其中在研磨晶片背面的步驟之后，把粘到裝配帶上的小片(pellet)從裝配帶上分離并固定在一個引線框上。
用這個工藝獲得的芯片極薄且有可能在以后的裝配步驟中發(fā)生斷裂。
當(dāng)想要拾取粘在裝配帶上的半導(dǎo)體芯片并把拾取的半導(dǎo)體芯片固定在一襯底上時，通常使用公知的方法“撒布器(dispenser)方法”或采用薄膜粘合劑的方法。
在此撒布器方法中，用撒布器把給定數(shù)量的液體粘合劑加到為固定半導(dǎo)體芯片所確定的襯底上的某些位置上，接著把半導(dǎo)體芯片壓力接合/固定在其上。然而，這種撒布器的缺點(diǎn)在于，難于控制粘合劑的卸料數(shù)量，從而導(dǎo)致粘合劑數(shù)量波動，造成質(zhì)量的變化，還有一個缺點(diǎn)在于滲漏現(xiàn)象，這是因?yàn)檎澈蟿┦且后w。在發(fā)生粘合劑滲漏時，粘合劑有可能翻卷到芯片的上表面或使半導(dǎo)體芯片傾斜，從而在導(dǎo)線接合時有可能發(fā)生故障。而且，當(dāng)把樹脂密封后的封裝放在高溫環(huán)境中時，可能因從任何滲漏的粘合劑中蒸發(fā)的揮發(fā)性成分造成封裝開裂。
在那種采用薄膜粘合劑的方法中，把切割成與芯片基本上一樣形狀的薄膜粘合劑粘到預(yù)先為固定半導(dǎo)體芯片而確定的襯底的某些位置上或把切割成與芯片基本上一樣形狀的薄膜粘合劑粘到芯片上，而通過薄膜粘合劑把芯片固定到襯底上。然而，在這個方法中，需要預(yù)先把薄膜粘合劑切割成與芯片基本上一樣的形狀，所以實(shí)施這個方法是費(fèi)時的。而且，具有與芯片一樣的極小尺寸的薄膜粘合劑的粘合工作是必不可少的，所以這個方法是很費(fèi)力。
即使使用了上述的任一方法，仍舊需要處理已經(jīng)被研磨到極小厚度從而變得非常脆弱易碎的微小芯片，所以稍有誤操作就會造成芯片斷裂。
所以，需要開發(fā)一種容易而安全地形成粘合層(尤其是在芯片背面上)的方法。
本發(fā)明是針對已有技術(shù)的以上現(xiàn)狀作出的。具體來說，本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的工藝，其中可在極薄的芯片背面容易地形成有適量的粘合層，從而可避免芯片斷裂，芯片開裂或封裝開裂，從而可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)率的提高。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)工藝包括以下步驟提供一具有給定厚度的晶片，該晶片具有設(shè)有半導(dǎo)體電路的表面和背面；形成切割深度小于晶片厚度的凹槽，這些凹槽從晶片電路表面延伸；把表面保護(hù)薄層(sheet)粘到晶片電路表面上；研磨晶片的背面來減小晶片的厚度，從而最終導(dǎo)致把晶片分割成各個芯片，各個芯片之間有間隔；把-切片/模片(die)接合薄層粘到晶片的已研磨背面上，該切片/模片接合薄層包括基底及疊合在其上的粘合層，如此進(jìn)行粘合，從而使粘合層與晶片的已研磨背面形成接觸；從晶片的電路表面剝離表面保護(hù)薄層，從而使切片/模片接合薄層通過相鄰各芯片之間的每個間隔暴露出來；切割切片/模片接合薄膜的暴露粘合層；把其上粘有經(jīng)切割的粘合層的各芯片從切片/模片接合薄層上分離；以及通過此粘合層把各芯片接合到一給定的襯底上。
本發(fā)明的這個工藝能使有效地進(jìn)行半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)成為可能。


圖1到6示出按照本發(fā)明的用于生產(chǎn)半導(dǎo)體器件工藝的步驟。
下面將參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明。
第一步驟參考圖1，提供給定厚度的晶片1，它具有設(shè)有電路的表面和背面，形成切割深度小于晶片1的厚度的凹槽2，這些凹槽從晶片電路表面延伸。例如，通過沿晶片1的切割位置進(jìn)行切割工作來形成從晶片1的表面延伸的給定深度的凹槽2，以便把多個半導(dǎo)體電路相互分開。
用常規(guī)的晶片切片機(jī)來進(jìn)行通過切割工作而形成凹槽2，其中適當(dāng)?shù)卣{(diào)整切割深度。在切割工作中，根據(jù)需要，可使用例如通常在對晶片1進(jìn)行切片時所使用的切片帶來固定晶片1。雖然未特別地加以限定，但晶片1的厚度一般在約350到800μm的范圍內(nèi)。依照想要的芯片厚度適當(dāng)?shù)卮_定凹槽2的深度，一般來說它在約20到500μm的范圍內(nèi)。另一方面，凹槽2的寬度W與所使用的切片刀片的厚度相等，一般來說在約10至100μm的范圍內(nèi)。
第二步驟參考圖2，把表面保護(hù)薄層10粘到晶片1的電路表面上。具體來說，如此進(jìn)行表面保護(hù)薄層10的粘合，從而覆蓋晶片1的整個電路表面。
表面保護(hù)薄層10包括基底11和疊合在其上的可移去粘合層12。粘合層12具有在一預(yù)定使用后能容易地移去的特性。可移去的粘合層12可由一種可通過能量輻射(能量射線或能量光束)固化的粘合劑組成。這種可通過能量輻射固化的粘合劑具有這樣的特性，即暴露于能量輻射前能以令人滿意的粘合強(qiáng)度固定被粘物，但暴露于能量輻射就可把它固化到失去粘合強(qiáng)度，繼而能容易剝離。
例如，可把通常在各種零件的保護(hù)和半導(dǎo)體晶片處理中所使用的各種保護(hù)薄層用作以上的表面保護(hù)薄層10。尤其是，最好在本發(fā)明中使用申請人在日本專利申請第10(1998)-231602和11(1999)-305673號中提出的表面保護(hù)薄層。
第三步驟參考圖3，研磨半導(dǎo)體晶片1的背面來減小晶片1的厚度，從而導(dǎo)致把半導(dǎo)體晶片1分割成各個芯片3，在芯片3之間有間隔。具體來說，除去凹槽2的底部，并繼續(xù)晶片1的研磨直至晶片1的給定厚度，從而實(shí)現(xiàn)把分割成各個芯片3。用常規(guī)的研磨機(jī)來完成對晶片背面的研磨。
第四步驟參考圖4，把切片/模片接合薄層20粘到晶片1的已研磨背面上，并剝離表面保護(hù)薄層10。
這種切片/模片接合薄層20包括基底21和疊合其上的粘合層22。粘合層22是這樣形成的，從而可把它從基底21上剝離。在室溫時或在適度的熱壓接合環(huán)境下把粘合層22粘到芯片3上。在把粘合層22加到芯片3后，在拾取芯片3時，粘合層22仍舊粘在芯片3的背面但從基底21上剝離。
可把通常在半導(dǎo)體晶片的切片和模片接合中所使用的各種薄層用作以上的切片/模片接合薄層20，而沒有任何特定限制。
例如，可使用例如，如在日本專利公開公告第2(1990)-32181、8(1996)-53655、8(1996)-239639、9(1997)-100450和9(1997)-202872號中所述的包括一粘合層的切片/模片接合薄層，該粘合層包含可通過能量輻射固化的壓敏粘合觸成分和熱固性粘合成分作為基本成分，以及如在日本專利公開公告第9(1997)-67558號中所述的包括一粘合層的切片/模片接合薄層，該粘合層由聚酰亞胺樹脂和與其相容的含氮有機(jī)化合物所組成。
此外，可適當(dāng)?shù)厥褂冒ㄒ徽澈蠈拥那衅?模片接合薄層，該粘合層由環(huán)氧樹脂、酰亞胺樹脂、酰胺樹脂、硅酮樹脂、丙烯酸樹脂、這些材料的變性(modification)產(chǎn)品及其混合物中的任一種所組成。
在把上述的切片/模片接合薄層20粘到晶片1的已研磨背面后，把表面保護(hù)薄層10從晶片1上剝離。當(dāng)表面保護(hù)薄層10的粘合層由一種可通過能量輻射固化的粘合劑所組成時，在剝離薄層10前把它暴露于能量輻射，從而降低粘合層的粘合強(qiáng)度。
第五步驟參考圖5，切割通過相鄰各芯片之間的每個間隔暴露出來的切片/模片接合薄層20的粘合層。
從晶片電路表面上剝離的表面保護(hù)薄層10使得通過切割而分開的相鄰各芯片之間的間隔把切片/模片接合薄層20的粘合層22暴露出來。用切片刀片4把粘合層22完全切開。切片刀片4的寬度W1略小于前面提到的凹槽2的寬度W。例如，寬度W1最好約為寬度W的30到90％。
雖然只要完全切割粘合層就可使切割深度令人滿意，但切割一般要達(dá)到基底21被部分切割的程度，從而能完成把粘合層22分成片。結(jié)果，把粘合層22切割成其尺寸和形狀與芯片3基本上相同的片。
第六步驟參考圖6，把粘合層22同芯片3一起從切片/模片接合薄層20的基底21上分離。如上所述，粘合層22是這樣形成的，從而使得可把它從基底21上分離。相應(yīng)地，在把粘合層22加到芯片3后，在拾取芯片3時，粘合層22仍舊粘在芯片3的背面但從基底21上剝離。
當(dāng)粘合層22是由上述包含可通過能量輻射固化的壓敏粘合劑成分和熱固性粘合劑成分作為基本成分的粘合劑組成時，在拾取芯片3前最好把粘合層22暴露于能量輻射。在這個情況下，暴露于能量輻射使粘合層22的粘合強(qiáng)度降低，從而可有效地完成把粘合層22從基底21上剝離?？稍谝陨系谖宀襟E前進(jìn)行暴露于能量輻射。
第七步驟通過粘合層22把各芯片3接合到給定的襯底(未示出)。芯片3的背面已設(shè)有以上步驟6中的粘合層22。通過粘合層22把芯片3放置在襯底上并用所需的裝置使粘合層22發(fā)揮其粘合強(qiáng)度，可把芯片3固定到襯底上。
當(dāng)粘合層22由上述包含可通過能量輻射固化的壓敏粘合劑成分和熱固性粘合劑成分作為基本成分的粘合劑組成時，可通過加熱來發(fā)揮熱固性粘合劑成分的結(jié)合能力，從而把芯片3和襯底彼此牢牢地結(jié)合起來。當(dāng)粘合層22由聚酰亞胺樹脂和其相容的含氮有機(jī)化合物組成時，同樣，可通過加熱來固化聚酰亞胺樹脂，從而使芯片3和襯底彼此能牢牢地結(jié)合起來。
此外，粘合層22是形狀基本上與芯片3相同的固體粘合劑，所以不會發(fā)生諸如滲漏的問題，從而能減少導(dǎo)線接合故障、封裝開裂等的發(fā)生。
從前面所述很顯然，按照本發(fā)明的半導(dǎo)體器件生產(chǎn)工藝能在極薄的芯片背面容易地形成適量的粘合層，由此可以避免芯片斷裂、芯片開裂或封裝開裂，所以可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)率的提高。
例子將參考下面的一些例子對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，這些例子決不是對本發(fā)明范圍的限制。
以下，通過以下方式來進(jìn)行“芯片切割(chipping)測試”，“導(dǎo)線接合測試”和“封裝開裂測試”。
“芯片切割測試”相對于芯片斷裂和開裂的存在，通過光學(xué)顯微鏡觀察在以上例子和比較例子中所生產(chǎn)的設(shè)有粘合層的每50個硅芯片的側(cè)面，在開裂的情況下，測量開裂寬度。
“導(dǎo)線接合測試”相對于在以下的例子和比較例子中所生產(chǎn)的100個半導(dǎo)體器件，檢查硅芯片上表面上的鋁焊盤(pad)與引線框上的布線部分之間的導(dǎo)線接合特性(因粘合劑的擠出、卷起和滲漏引起的故障和成品率)。此鋁焊盤離開硅芯片的一個端面有100μm，而布線的導(dǎo)線接合部分離開硅芯片的一個端面有500μm。
“封裝開裂測試”使用密封劑樹脂(聯(lián)苯環(huán)氧樹脂)，把在下面的例子和比較例子中獲得的半導(dǎo)體器件在高壓下予以密封。把該樹脂在175℃下進(jìn)行6小時的固化。如此，獲得了用于封裝測試的100個封裝。讓每個封裝在高溫、高濕度(85℃，85％的相對濕度)下放置168小時。此后，讓每個封裝在與汽相焊接(VPS)相同的環(huán)境(215℃)下放置1分鐘，然后冷卻到室溫。這樣做三次，然后用掃描聲學(xué)層析X射線照相術(shù)(Scanning Acoustic TomographySAT)檢查密封劑樹脂的任何開裂。封裝開裂率是開裂封裝數(shù)與被檢查封裝數(shù)(也就是100)之比。
對在下面的例子和比較例子中所使用的背面研磨的表面保護(hù)薄層，切片帶，切片/模片接合薄層，裝配帶和表面保護(hù)帶作詳細(xì)說明如下。
(1)用下面的方式準(zhǔn)備表面保護(hù)薄層。
取重量份為100的25％的丙烯酸共聚物的醋酸乙酯溶液，該共聚物的重均分子量為300,000，該溶液是由重量份為60的丙烯酸丁酯、重量份為10的異丁烯酸甲酯與重量份為30的丙烯酸2-羥乙基酯制備的，再取重量份為7.0的異丁烯酰氧基乙基異氰酸酯(methacryloyloxyethyl isocyanate)與該溶液反應(yīng)，從而獲得可通過能量輻射固化的共聚物。取作為交聯(lián)劑的重量份為0.5的聚異氰酸酯化合物(Coronate L，由Nippon Polyurethane有限公司生產(chǎn))和作為光聚作用引發(fā)劑的重量份為1的1-羥基環(huán)巳基二苯(甲)酮(Irgacure184，由Ciba Specialty Chemicals生產(chǎn))，把它們與重量份為100(就固體含量而言)的可通過能量輻射固化的共聚物相混合，從而獲得可通過能量輻射固化的壓敏粘合劑。
給110μm厚的聚乙烯膜(楊氏模量×厚度=14.3kg/cm)涂敷可通過能量輻射固化的壓敏粘合劑，從而干燥后的涂層厚度為20μm。干燥在100℃下進(jìn)行1分鐘，從而獲得壓敏粘合劑薄層。
(2)切片帶Adwill D-628(110μm厚的聚烯烴基底和20μm厚的可通過能量輻射固化的壓敏粘合層，由LINTEC公司生產(chǎn))。
(3)切片/模片接合薄層Adwill LE 5000(100μm厚的聚烯烴基底和20μm厚的熱固性粘合層，由LINTEC公司生產(chǎn))，或熱塑性聚酰亞胺薄層(25μm厚的聚萘二甲酸乙二酯和20μm厚的熱塑性聚酰亞胺粘合層)。
(4)裝配帶Adwill D-650(110μm厚的聚烯烴基底和20μm厚的可通過能量輻射固化的壓敏粘合層，由LINTEC公司生產(chǎn))。
(5)用于背面研磨的表面保護(hù)帶Adwill E-6142S(110μm厚的聚烯烴基底和30μm厚的可通過能量輻射固化的壓敏粘合層，由LINTEC公司生產(chǎn))。
例1把直徑為6英寸厚度為700μm的硅晶片粘到切片帶(Adwill D-628)上，采用刀片寬度為35μm的晶片切片機(jī)(DAD 2H/6T，由Disco公司制造)，在切割深度為400μm和芯片尺寸為6平方毫米的條件下形成凹槽。隨后，把表面保護(hù)薄層粘到晶片的已開槽表面上。剝離切片帶，并利用背面研磨機(jī)(DFG 840，由Disco公司制造)對晶片的背面進(jìn)行研磨，直至其厚度變?yōu)?0μm，從而實(shí)現(xiàn)把晶片分割成各個芯片。此后，把切片/模片接合薄層(Adwill LE5000)粘到晶片(芯片)的已研磨背面，用紫外光照射并剝離表面保護(hù)薄層。用紫外光照射切片/模片接合薄層，而用刀片寬度為30μm的晶片切片機(jī)(DAD 2H/6T，由Disco公司制造)，在切割深度為35μm的條件下切割位于已分割的相鄰各硅芯片之間的粘合層。最后，從切片/模片接合薄層拾取已分割的各個硅芯片，而把其上粘有切片/模片接合薄層的粘合層的硅芯片直接模片接合到引線框的模片焊盤部分。在給定的固化條件下(160°,30分鐘)進(jìn)行熱固化。這樣，得到了半導(dǎo)體器件。
其結(jié)果于表1中給出。
例2把直徑為6英寸厚度為700μm的硅晶片粘到切割帶上(Adwill D-628)，采用刀片寬度為35μm的晶片切片機(jī)(DAD 2H/6T，由Disco公司制造)，在切割深度為400μm且芯片尺寸為5平方毫米的條件下形成凹槽。隨后，把表面保護(hù)薄層粘到晶片的已開槽表面上。剝離切片帶，并利用背面研磨機(jī)(DFG 840，由Disco公司制造)對晶片的背面進(jìn)行研磨，直至其厚度變?yōu)?0μm，從而實(shí)現(xiàn)把晶片分割成各個芯片。此后，在約130℃下對切片/模片接合薄層(熱塑性聚酰亞胺膜)加熱并粘到晶片(芯片)的已研磨背面，并剝離表面保護(hù)薄層。用刀片寬度為30μm的晶片切片機(jī)(DAD 2H/6T，由Disco公司制造)，在切割深度為35μm的條件下切割位于已分割的相鄰各硅芯片之間的粘合層。最后，從切片/模片接合薄層拾取已分割的各個硅芯片，而把其上粘有切片/模片接合薄層的粘合層的硅芯片在150℃下直接模片接合到引線框的模片焊盤部分。這樣，得到了半導(dǎo)體器件。
其結(jié)果于表1中給出。
比較例子1把直徑為6英寸厚度為700μm的硅晶片粘到切割帶上(Adwill D-628)，采用刀片寬度為35μm的晶片切片機(jī)(DAD 2H/6T，由Disco公司制造)，在切割深度為400μm且芯片尺寸為5平方毫米的條件下形成凹槽。隨后，把表面保護(hù)薄層粘到晶片的已開槽表面上。剝離切片帶，并利用背面研磨機(jī)(DFG 840，由Disco公司制造)對晶片的背面進(jìn)行研磨，直至其厚度變?yōu)?0μm，從而實(shí)現(xiàn)把晶片分割成各個芯片。此后，把裝配帶(Adwill D-650)粘到晶片(芯片)的已研磨背面，剝離表面保護(hù)薄層。拾取各硅芯片，并把它們接合到引線框架的模片焊盤部分，這些部分已預(yù)先涂敷了用于接合的膏狀粘合劑。在給定的固化條件下進(jìn)行熱固化。這樣，得到了半導(dǎo)體器件。
其結(jié)果于表1給出。
比較例子2把用于背面研磨的表面保護(hù)帶(Adwill E-6142S)粘到直徑為6英寸厚度為700μm的硅晶片上，并用背面研磨機(jī)(DFG 840，由Disco公司制造)對晶片的背面進(jìn)行研磨，直至晶片厚度變?yōu)?0μm。剝離用于背面研磨的表面保護(hù)帶。把切片/模片接合薄層(Adwill LE5000)粘到晶片的已研磨背面，并用紫外光照射。用刀片寬度為35μm的晶片切片機(jī)(DAD 2H/6T，由Disco公司制造)，在切割深度為115μm且芯片尺寸為5平方毫米的條件下進(jìn)行切割(切片)。把這樣得到的具有粘合層的硅芯片直接模片接合到引線框的模片焊盤部分。在給定的固化條件(160℃，30分鐘)下進(jìn)行熱固化。這樣，得到了半導(dǎo)體器件。
其結(jié)果于表1給出。
表權(quán)利要求
1．一種用于生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的工藝，其特征在于包括以下步驟提供給定厚度的晶片，該晶片具有設(shè)有半導(dǎo)體電路的表面和背面；形成切割深度小于晶片厚度的凹槽，所述凹槽從晶片電路表面延伸；把表面保護(hù)薄層粘到晶片電路表面上；研磨晶體的背面來減小其厚度，從而最終導(dǎo)致把晶片分割成各個芯片，所述各芯片之間有間隔；把切片/模片接合薄層粘到晶片的已研磨背面上，所述切片/模片接合薄層包括基底和疊合在其上的粘合層，如此進(jìn)行所述粘合，從而使粘合層與晶片的已研磨背面形成接觸；從晶片電路表面上剝離表面保護(hù)薄層，從而使切片/模片接合薄層的粘合層通過相鄰各芯片之間的每個間隔暴露出來；切割切片/模片接合薄層的暴露粘合層；把其上粘有經(jīng)切割的粘合層的各芯片從切片/模片接合薄層的基底上分離；以及通過粘合層把各個芯片接合到給定的襯底上。
全文摘要
一種工藝:在帶電路表面和背面的晶片中形成切割深度小于晶片厚度且從電路表面延伸的凹槽;表面保護(hù)層粘到電路表面后研磨背面,把晶片分成間隔的芯片;把包括基底和粘合層的切片/模片接合層粘到背面形成接觸;剝離表面保護(hù)層暴露切片/模片接合層的粘合層;切割該粘合層;把粘有粘合層的芯片從切片/模片接合層的基底上分離;把這樣的芯片接合到襯底上?？稍跇O薄的芯片背面形成適量粘合層,避免芯片或封裝斷裂、開裂,提高生產(chǎn)率。
文檔編號H01L21/58GK1298204SQ00135078
公開日2001年6月6日 申請日期2000年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月30日
發(fā)明者杉野貴志, 妹尾秀男 申請人:琳得科株式會社