專利名稱：半導體晶片和半導體器件的制造工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體晶片和制造半導體器件的方法，特別涉及一種通過劃片將半導體晶片分成單獨的半導體芯片的工藝和該工藝所使用的半導體晶片。
背景技術：
通常，如下制造半導體芯片。首先，在半導體晶片1上形成多個半導體芯片2(圖1)。然后，沿著具有半導體芯片2的區(qū)域之間的劃片線3，用已知為劃片刀(dicing blade)的切割機來切割半導體晶片1。因此，形成刀片切割區(qū)(blade-cut area)13以將晶片分成獨立的半導體芯片12(圖4)。用于將晶片分成獨立的半導體芯片12的這種工藝通常稱為劃片。
對于劃片，劃片刀必須沿著劃片線3精確地切割半導體晶片1。因此，如圖2所示，在劃片線3上形成對準標記41，用于利用對準標記41作為導引標記來對準劃片刀。對準標記41可由金屬膜制成，在半導體晶片1和金屬對準標記41之間產生了反射率差。因此，可以由反射率差來檢查對準標記41的位置，能對準劃片刀。例如，在特開專利公開No.1989-304721中公開了這種技術。
另外，可在劃片線3上形成TEG(測試元件組)42，其可包含金屬。例如，在特開專利公開No.2002-176140中公開了這種技術。
近來，已顯著地縮減了半導體芯片的尺寸。半導體芯片的尺寸縮減增加了由一片半導體晶片獲得的半導體器件的數目。然而，當劃片線具有與常規(guī)半導體晶片中的劃片線相同的寬度時，在半導體晶片上的區(qū)域中增加了劃片線的比例。因此必須縮減劃片線的寬度，用于進一步增加由一片半導體晶片獲得的半導體芯片的數目。
然而，當劃片線具有比常規(guī)半導體晶片中的更短的寬度時，在劃片期間的破壞現象(chipping)會導致半導體芯片損壞。特別地，形成于半導體晶片上的層間絕緣膜比半導體晶片本身更易碎，以致劃片線上的層間絕緣膜中的破壞現象很可能到達半導體芯片區(qū)中的層間絕緣膜。
因此，如圖3所示，開發(fā)了在用劃片刀切割之前，用激光束照射劃片線3以預先除去劃片線3中的層間絕緣膜的技術。例如，在特開專利公開No.2003-320466中公開了該技術。利用該技術，在劃片線3中形成激光照射區(qū)10。由于該區(qū)域不具有層間絕緣膜，所以在用劃片刀切割期間可以避免劃片線上的層間絕緣膜中的破壞現象。因此，破壞現象決不會到達其中形成了半導體芯片的區(qū)域。
特開專利公開No.1988-250119描述了用于使由一片半導體晶片獲得的半導體芯片的數目最大化的措施。具體地，公開了一種半導體晶片，其中在條型半導體芯片中較短邊緣之間的劃片線具有比較長邊緣之間的劃片線短的寬度，且在較短邊緣之間的劃片線上形成了輔助圖案(accessory pattern)(參見，其中的圖2)。

發(fā)明內容
現在本發(fā)明人發(fā)現了上述的現有技術具有以下問題。
如果激光照射在劃片線上期間用激光照射輔助圖案，則使輔助圖案中包含的金屬散開了。在此，當在半導體芯片中的劃片線附近的區(qū)域中形成電極焊盤時，散開的金屬會污染電極焊盤。電極焊盤的這種污染引起了隨后工藝如絲焊中的問題。隨著劃片線的寬度變短，該問題變得更顯著。
根據本發(fā)明，提供了一種半導體晶片，包括在兩個相互垂直的方向上的第一劃片線，其具有第一寬度并將半導體晶片分成多個區(qū)域；第二劃片線，其具有比第一寬度小的第二寬度并將所述區(qū)域分成多個芯片區(qū)；沿著芯片區(qū)的邊緣形成的電極焊盤；以及設置在劃片線中的含金屬的輔助圖案；其中在第二劃片線中，在與芯片區(qū)中具有電極焊盤的邊緣相鄰的區(qū)域中的至少最外表面中不存在輔助圖案。
為了顯著地縮減劃片線的寬度以從一片半導體晶片獲得盡可能多的半導體芯片，需要在劃片之前通過激光照射來除去層間絕緣膜。在本發(fā)明中，在第二劃片線中與電極焊盤相鄰的區(qū)域的至少最外表面中不存在含金屬的輔助圖案。因此，甚至當用激光束照射第二劃片線時，電極焊盤決不會由于金屬散開而被污染。輔助圖案可以設置在第一劃片線上，其足夠寬以消除劃片之前激光照射的必要性。
本發(fā)明還提供了一種半導體器件的制造方法，包括如下步驟制備上述的半導體晶片；通過激光照射在第二劃片線中形成溝槽；以及用刀片切割第一和第二劃片線；其中除了與第二劃片線相交之外的第一劃片線中的至少部分沒有被激光束照射。
在該制造方法中，沒有用激光束照射包括含金屬的輔助圖案的第一劃片線，從而避免由于金屬散開而污染電極焊盤。在此，甚至當用激光束照射第一和第二劃片線之間的交叉區(qū)時，因為交叉區(qū)通常遠離電極，所以金屬散開而污染電極焊盤是不顯著的。
可以將第一劃片線的寬度縮減到只要劃片期間的破壞現象對半導體芯片沒有不利影響的范圍，以消除對第一劃片線激光照射的必要性，且由此從一片半導體晶片獲得盡可能多的半導體芯片。
本發(fā)明可以增加由一片半導體晶片獲得的半導體芯片的數目。此外，本發(fā)明可以防止在用于除去半導體晶片中的層間絕緣膜的激光照射期間電極焊盤被從形成在劃片線上的輔助圖案散開的金屬污染。


自下面的說明并結合附圖，本發(fā)明的以上和其它目的、優(yōu)點和特征將變得更顯而易見，其中圖1是根據現有技術的半導體晶片的平面示意圖。
圖2是圖1的部分放大圖。
圖3示出了在常規(guī)的劃片方法中的激光照射工藝。
圖4示出了劃片之后圖3中的半導體晶片。
圖5是實例1中的半導體晶片的平面示意圖。
圖6是圖5的部分放大圖。
圖7示出了根據本發(fā)明的工藝中的激光照射工藝。
圖8示出了根據本發(fā)明的工藝中的激光照射工藝。
圖9示出了劃片之后圖7和8中的半導體晶片。
圖10A是圖7的線A-A′的剖面圖。
圖10B是圖7的線A-A′的剖面圖。
圖11A是圖8的線B-B′的剖面圖。
圖11B是圖8的線B-B′的剖面圖。
圖12A是劃片之后圖10A和11A中的半導體晶片的剖面圖。
圖12B是劃片之后圖10B和11B中的半導體晶片的剖面圖。
圖13是實例2中的半導體晶片的部分放大圖。
圖14是實例3中的半導體晶片的部分放大圖。
圖15是示出劃片之后圖14中的半導體晶片的部分放大圖。
圖16是實例4中的半導體晶片的部分放大圖。
圖17說明了對準TEG為十字的優(yōu)點。
具體實施例方式
現在在此將參考說明性的實施例描述本發(fā)明。本領域技術人員將認識到，利用本發(fā)明的技術可以實現許多的可選實施例，且本發(fā)明并不局限于為了說明目的說明的實施例。
實例1作為本發(fā)明的最優(yōu)選實施例，將參考圖5和6描述實例1。在圖5中，X-Y坐標軸系統(tǒng)用于便于表示說明時的方向。
圖5是根據該實例中的半導體晶片的總圖。
在半導體晶片1上，形成了多個半導體芯片(芯片區(qū))2。第一劃片線31和第二劃片線32介于相鄰的半導體芯片2之間。換句話說，通過第一劃片線31和第二劃片線32將半導體晶片1劃分為多個芯片區(qū)2。
在此使用的術語“劃片線”涉及當將半導體晶片1分成獨立的半導體芯片2時，通過切割刀片或切割激光切割的區(qū)域。
由于半導體芯片2對準為矩陣，所以在兩個基本上彼此垂直的方向上形成第一劃片線31和第二劃片線32。在圖5的實例中，第一劃片線31和第二劃片線32分別形成在X和Y方向上。
具有第一寬度的劃片線是第一劃片線31，而具有比第一寬度小的第二寬度的劃片線是第二劃片線32。輔助圖案4設置在較寬的第一劃片線31處。在多個基本上平行的第一劃片線31之間，形成了幾個第二劃片線32。
在該實例中，如圖5所示，在第一劃片線31之間形成三個第二劃片線32。在X和Y方向上，在多個基本上平行的第一劃片線31之間形成幾個第二劃片線32。如圖5所示，由第一劃片線31將半導體晶片1劃分成給定區(qū)域。由第二劃片線32將給定區(qū)域劃分成芯片區(qū)。
在此，可以通過以盡可能低的頻率形成第一劃片線31，來增加由一片半導體晶片1獲得的半導體芯片2的數目。
只要可以進行劃片，就盡可能多地縮減第二劃片線32的寬度，以使由一片半導體晶片1獲得的半導體芯片2的數目最大。只要可以形成輔助圖案4且在劃片期間的破壞現象對半導體芯片2沒有影響，就盡可能多地縮減第一劃片線31的寬度。
例如，第一劃片線31的第一寬度可以為60μm至120μm，而第二劃片線32的寬度可以小于60μm。
圖6放大了圖5中的區(qū)域S(圖5中的陰影線區(qū))。
如圖6所示，半導體芯片2包括在與劃片線31、32相鄰的區(qū)域中的電極焊盤5。
此外，輔助圖案4僅設置在第一劃片線31中，而沒有設置在第二劃片線32中。但假設輔助圖案4可以設置在第一劃片線31和第二劃片線32之間的交叉區(qū)域中。在該實例中，對準標記41和TEG 42的組合共同地稱為輔助圖案4。
接下來，將參考圖7、8和9描述如圖6所示的半導體晶片的劃片工藝。
如圖7或8所示，用激光束照射第二劃片線32，以除去第二劃片線32中的層間絕緣膜。結果，在第二劃片線32中形成溝槽(激光照射區(qū)10)。由于在第二劃片線32中沒有形成輔助圖案，所以通過激光照射散開包含在輔助圖案中的金屬決不會污染電極焊盤5。
圖7示出了通過激光照射在一個第二劃片線32中形成兩個平行溝槽(激光照射區(qū)10)的實例。圖10A和10B是圖7的線A-A′的剖面圖。圖10A示出了溝槽6穿入層間絕緣膜7并到達半導體晶片1中的硅層16的實例，而圖10B示出了溝槽6沒有到達硅層16的實例。
圖8示出了通過激光照射在一個第二劃片線32中形成一個溝槽(激光照射區(qū)10)的實例。圖11A和11B是圖8的線B-B′的剖面圖。圖11A示出了溝槽6穿入層間絕緣膜7并到達半導體晶片1中的硅層16的實例，而圖11B示出了溝槽6沒有到達硅層16的實例。
在此，由于沒有用激光束照射具有輔助圖案4的第一劃片線31，所以電極焊盤5沒有由于散開包含在輔助圖案中的金屬污染。
隨后，如圖9所示，用切割刀片切割第一劃片線31和第二劃片線32。因此，形成刀片切割區(qū)13以給出獨立的半導體芯片12。如圖9所示，在根據該實例的劃片工藝的一些半導體芯片20中，具有激光照射跡線14的邊緣可不具有輔助圖案4的剩余跡線，而沒有激光照射跡線14的邊緣可具有輔助圖案的剩余跡線17。
圖12示出了劃片之后圖10和11中的一部分。圖12A示出了劃片之后圖10A和11A中的第二劃片線32。圖12B示出了劃片之后圖10B和11B中的第二劃片線32。由于通過激光照射預先除去了在第二劃片線32中的層間絕緣膜7，所以劃片線中出現的破壞現象沒有通過層間絕緣膜7在半導體芯片2的層間絕緣膜7中產生影響。
雖然第一劃片線31不包括溝槽，但劃片線本身足夠寬以防止破壞現象影響半導體芯片中的層間絕緣膜7。
可選地，作為對準標記的輔助圖案可不由金屬而由摻雜劑擴散層形成。在此，通過由于摻雜劑濃度差引起的反射率差來識別對準標記。因為在激光照射期間決不會發(fā)生由散開的金屬引起的電極焊盤的污染，所以由摻雜劑擴散層形成的對準標記可設置在第二劃片線上。
雖然由金屬制成的輔助圖案4形成在圖6中的半導體晶片1的表面上，但它可以形成在層間絕緣膜7內。例如，對應于擴散工藝中使用的對準圖案。在該實例中，如果包含金屬的輔助圖案4位于自半導體晶片1最外表面的預定深度中，則這種輔助圖案4可以設置在與第二劃片線32中的電極焊盤5相鄰的區(qū)域中。在這種情況下，至少在半導體晶片1的最外表面上，不能設置包含金屬的輔助圖案4。因為，當含金屬的輔助圖案4位于自半導體晶片1最外表面的預定深度中時，可以防止由于散開的金屬引起電極焊盤5的污染。實驗表明，當在自第二劃片線32最外表面的至少1.5μm深度處形成了形成輔助圖案4時，則通過激光照射第二劃片線32不會出現金屬污染電極焊盤。輔助圖案可以設置在第二劃片線32中的深度可隨著構成輔助圖案的金屬類型、層間絕緣膜的類型和所用的激光強度而變化。然而優(yōu)選的是，將不含金屬的輔助圖案設置在與第二劃片線32中的電極焊盤5相鄰的區(qū)域中。
在圖6中，在第一劃片線31彼此相交的區(qū)域中形成對準標記41，并在第一劃片線31中的另一區(qū)域中形成TEG 42。然而，不局限于該結構，TEG 42可以形成在第一劃片線31彼此相交的區(qū)域中，而對準標記41可以形成在另一區(qū)域中。
實例2將參考圖13描述本發(fā)明的實例2。
本實例與實例1的差別在于輔助圖案410設置在第二劃片線32彼此相交的區(qū)域中。將描述該差別，而將省略其它元件的描述。
由于劃片線彼此相交的區(qū)域遠離半導體芯片2上形成的電極焊盤5，所以甚至當金屬從設置于該區(qū)域中的對準標記410散開時，也能夠基本上防止電極焊盤5的污染。
希望設置于第二劃片線32彼此相交區(qū)域中的輔助圖案410是對準標記，因為設置多個對準標記可改善對準精度。
在本實例中半導體晶片1的劃片方法如實例1中描述的。然而，希望用激光束照射除了第二劃片線32彼此相交的區(qū)域中形成的對準標記410之外的第二劃片線，以留下對準標記410。這是因為可在刀片切割的隨后工藝中利用完整的對準標記410。
實例3將參考圖14描述本發(fā)明的實例3。
該實例與實例1的差別在于在每個半導體芯片2中，僅在一個方向上沿著兩個相對的邊緣8形成了電極焊盤5，以及與在另一個方向上的沒有形成電極焊盤5的兩個相對的邊緣9相鄰的給定的第二劃片線32上形成了輔助圖案4。將描述這些差別，而省略其它元件的描述。
輔助圖案4可以設置在與沒有電極焊盤5的兩個邊緣9相鄰的第二劃片線32中，從而甚至當通過激光照射散開金屬時也能防止電極焊盤5被污染。
在該實例中的半導體晶片1的劃片方法如實例1中描述的。圖15示出了劃片之后該實例的半導體晶片1。在該實例中，由于輔助圖案4形成在沒有與電極焊盤5相鄰的第二劃片線32中，所以激光照射跡線14和輔助圖案跡線17都可以保留在獨立芯片中沒有電極焊盤5的邊緣中。
實例4將參考圖16描述本發(fā)明的實例4。
該實例與實例1的差別在于有比第一劃片線31寬的第三劃片線33。例如，第三劃片線33可具有大于120μm的寬度。將描述該差別，而省略其它元件的描述。
第三劃片線33足夠寬，以防止半導體芯片2被刀片切割期間出現的破壞現象影響。此外，甚至當輔助圖案4設置在第三劃片線33中且構成輔助圖案4的金屬被激光照射散開時，金屬也不會達到半導體芯片2中的電極焊盤5。
因此沿著相鄰半導體芯片2中具有電極焊盤5的邊緣，可以在第三劃片線33上形成輔助圖案4。在激光照射或不進行激光照射之后，可以用刀片切割第三劃片線33。
如實例1中描述的切割第一劃片線31和第二劃片線32。
在本發(fā)明中，例如圖6所示，第一劃片線31形成在兩個相互垂直的方向上，且輔助圖案4尤其是TEG 42設置為十字。以下將描述該結構的優(yōu)點。
TEG 42由如晶體管的器件構成，用于檢查半導體芯片2的制造工藝和焊盤將器件電連接到外部構件上的性能。根據檢查的類型和/或要檢查的步驟，形成了多個類型的TEG。在當前的半導體晶片中，可形成20種類型的TEG。
此外，在半導體晶片的整個表面上方形成TEG，因為近來隨著半導體晶片的尺寸變大，而在一片半導體晶片上產生了制造時的位置變化。
在此，將描述用于檢查在如圖17所示的半導體晶片1上的區(qū)域P和Q之內的制造工藝的性能的情況，在這些區(qū)域中有規(guī)則間隔的相等數目的TEG。區(qū)域P和Q具有相等的面積。
如果將TEG排列為直線，則隨著TEG數目增加，一些TEG位于區(qū)域P的外面。因此不能使用它們來檢查P之內的區(qū)域。
另一方面，在本發(fā)明中將它們排列為十字是非常有利的，因為在區(qū)域Q中可以比在區(qū)域P中放置更多的TEG。
顯而易見的是，本發(fā)明不局限于上述實施例，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的條件下，可以對它們進行修改和改變。
權利要求
1.一種半導體晶片，包括多個第一劃片線，其在兩個相互垂直的方向上延伸，所述第一劃片線具有第一寬度并將半導體晶片分成多個區(qū)域；多個第二劃片線，其具有比第一寬度小的第二寬度，所述第二劃片線將區(qū)域分成多個半導體芯片區(qū)；沿著芯片區(qū)的邊緣形成的電極焊盤；以及設置在劃片線中的含金屬的輔助圖案，其中在第二劃片線中，在與半導體芯片區(qū)中具有電極焊盤的邊緣相鄰的區(qū)域中的至少最外表面中不存在含金屬的輔助圖案。
2.如權利要求1的半導體晶片，其中在第二劃片線中不存在含金屬的輔助圖案。
3.如權利要求1的半導體晶片，其中含金屬的輔助圖案形成在第二劃片線彼此相交的區(qū)域中。
4.如權利要求3的半導體晶片，其中含金屬的輔助圖案是對準標記。
5.如權利要求1的半導體晶片，其中第一寬度是60μm至120μm并包括60μm和120μm，第二寬度小于60μm。
6.如權利要求1的半導體晶片，其中多個含金屬的輔助圖案在兩個交叉的第一劃片線中設置為十字。
7.如權利要求1的半導體晶片，進一步包括多個第三劃片線，其具有比第一寬度大的第三寬度，其中含金屬的輔助圖案形成于所述第三劃片線中。
8.如權利要求7的半導體晶片，其中第一寬度是60μm至120μm并包括60μm和120μm，第二寬度小于60μm，且第三寬度大于120μm。
9.一種半導體器件的制造方法，包括如下步驟制備如權利要求1至8中任何一個的半導體晶片；通過用激光束照射在第二劃片線中形成溝槽；并用刀片切割第一劃片線和第二劃片線；其中在除了與第二劃片線相交之外的第一劃片線中至少部分處沒有被激光束照射。
10.一種半導體器件的制造方法，包括如下步驟制備如權利要求4的半導體晶片；通過激光照射在除了對準標記之外的第二劃片線中形成溝槽；以及用刀片切割第一劃片線和第二劃片線。
全文摘要
根據本發(fā)明的半導體晶片(1)，包括在兩個相互垂直的方向上的第一劃片線(31)，其具有第一寬度并將半導體晶片(1)分成多個區(qū)域；第二劃片線(32)，其具有比第一寬度小的第二寬度并將區(qū)域分成多個半導體芯片區(qū)(2)；沿著半導體芯片區(qū)(2)的邊緣形成的電極焊盤(5)；以及設置在劃片線中的含金屬的輔助圖案(4)。在第二劃片線(32)中，在與芯片區(qū)(2)中具有電極焊盤5的邊緣相鄰的區(qū)域中的至少最外表面中不存在輔助圖案(4)。
文檔編號H01L21/301GK1713354SQ200510079519
公開日2005年12月28日 申請日期2005年6月22日 優(yōu)先權日2004年6月22日
發(fā)明者木田剛, 野田貴三 申請人:恩益禧電子股份有限公司