專利名稱：半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造方法，特別是涉及具有用切割刀片 (dicing blade )切斷在基板上形成了 SiOC膜等低介電常數(shù)膜的晶片的 工序的半導(dǎo)體器件的制造方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的制造方法中，如果晶片上的制造工序結(jié)束，則用 切割刀片等按半導(dǎo)體芯片單位進(jìn)行切斷.近年來，為了降低布線間電 容，在晶片上形成SiOC膜等低介電常數(shù)膜，
由于低介電常數(shù)膜是脆弱的膜，所以在用切割刀片切削形成有低 介電常數(shù)膜的晶片的情況下，往往容易引入裂痕，引起切割缺陷.因 此，在專利文獻(xiàn)1中公開了在切割上述晶片的情況下使用樹脂粘結(jié)刀 片或金屬樹脂粘結(jié)刀片等的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)l).
專利文獻(xiàn)ll日本專利公開2003-197564號(hào)公報(bào)
由于樹脂刀片的刃面柔軟，所以對(duì)晶片造成的損傷小.因此，可 防止低介電常數(shù)膜的剝離及裂痕發(fā)生，可減小因切削而產(chǎn)生的碎裂 (chipping)尺寸。但是，上述刀片在切削加工時(shí)的消耗大，耐久性低。 因此，夾具更換頻度增加，制造成本上升。
因此，研究了使用比樹脂刀片壽命長的金屬粘結(jié)刀片以抑制低介 電常數(shù)膜的剝離及裂痕的切斷方法(金屬粘結(jié)刀片是用金屬使金剛石 等磨粒粘結(jié)在一起的切斷刀片)。其結(jié)果是可知，為了抑制低介電常 數(shù)膜的剝離及裂痕，刀片剖面的尖端(tip)部形狀呈V字形并減小磨 粒的粒徑是有效的.當(dāng)用上述刀片切削晶片表面時(shí)，會(huì)有切削屑附著于刀片表面，高
頻度發(fā)生刀片的孔眼堵塞(blinding)的問題，如果上述孔眼堵塞的情 況發(fā)生，則刀片的切削能力降低。另外，還有切斷面的碎裂尺寸增大， 切削面的品質(zhì)降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述課題而進(jìn)行的，其目的在于，在切斷形成 有低介電常數(shù)膜的晶片時(shí)，防止刀片的孔眼堵塞以抑制切削能力降低， 防止切削面的品質(zhì)下降.
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法利用刀片來切削基板，其特征在 于，進(jìn)行笫l工序，其中使用磨粒的粒度為#3000以上、與行進(jìn)方向 垂直的剖面的尖端部平坦面的寬度為刀片寬度的40%以下的呈V字形 的笫1刀片，使上述V字形的肩部分比上述基板表面更深入內(nèi)部側(cè)， 從而切削上述基板.本發(fā)明的其它特征在以下將進(jìn)行詳細(xì)說明.
按照本發(fā)明，在切斷形成有低介電常數(shù)膜的晶片時(shí)，可防止刀片 的孔眼堵塞以抑制切削能力降低，可防止切削面的品質(zhì)下降。


圖1是在硅基板上形成了元件等以后的晶片的立體固。
圖2是在硅基板上形成了元件等以后的晶片的剖面圖。
圖3是將晶片貼附在切割帶上以后的剖面圖。
圖4是切削晶片表面時(shí)的剖面圖，
圖5是在晶片表面所形成的溝槽的剖面圖。
圖6是表示刀片的尖端部的剖面的圖。
圖7是表示刀片的尖端部形狀的定義的圖。
圖8是切削晶片表面時(shí)的剖面圖，
圖9是在晶片表面所形成的溝槽的剖面圖.
圖IO是切削晶片表面時(shí)的剖面圖。
圖ll是在晶片表面所形成的溝槽的剖面圖.
圖12是用V字形的刀片切削晶片時(shí)的剖面圖。
圖13是困12的刀片的透視立體圖。
困14是用平坦形的刀片切削晶片時(shí)的剖面圖，圖15是圖14的刀片的透視立體圖，
圖16是刀片上所含的磨粒的粒徑大時(shí)的剖面圖。
圖17是刀片上所含的磨粒的粒徑小時(shí)的剖面圖。
圖18是表示分配磨粒的網(wǎng)格(mesh)的圖。
圖19是表示V字形的刀片的尖端部的圖。
圖20是切入晶片較淺時(shí)的刀片的透視立體圖。
圖21是切入晶片較深時(shí)的刀片的透視立體圖。
圖22是圖20、圖21的剖面圖.
圖23是全切割晶片時(shí)的剖面圖，
圖24是全切割晶片后的剖面圖，
圖25是從切割工序到進(jìn)行出廠的工序流程圖。
圖26是剝離切割帶時(shí)的剖面圖。
圖27是布線基板的俯視圖.
圖28是布線基板的剖面圖，
圖29是在布線基板上貼附了小片粘結(jié)(die bond)膜后的剖面圖。 圖30是在布線基板上對(duì)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行了焊線后的剖面圖， 圖31是將半導(dǎo)體芯片進(jìn)行了樹脂密封后的剖面圖。 圖32是完成后的半導(dǎo)體器件的剖面圖.
具體實(shí)施例方式
下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式.再有，在各圖中，對(duì)相 同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)以相同的符號(hào)而簡化以至省略其說明， 實(shí)施方式l
現(xiàn)說明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法.在此處，說明通過切割 將在硅基板上形成了晶體管等元件、布線、絕緣膜的晶片按半導(dǎo)體芯 片狀切割的例子.
在圖1中示出了在硅基板上形成了晶體管等元件、布線、絕緣膜 后的晶片的立體困，在困2中示出了其剖面圖。晶片的厚度借助于未 圖示的晶片背面的背面研磨工序，進(jìn)行背面研磨至250nm左右的厚 度，作為背面研磨的方法，可適當(dāng)?shù)剡x擇機(jī)械方法、化學(xué)方法、以及 兼用機(jī)械方法和化學(xué)方法的情形等.在硅基板1上形成器件區(qū)Al、 A2， 這些區(qū)域相鄰接.另外，在這些區(qū)域之間，設(shè)置在以后的工序中成為晶片的切斷部分的切割線A。本實(shí)施方式中的切割線的寬度被規(guī)定為 形成有晶片上的焊區(qū)或晶體管等有源元件的區(qū)域與外側(cè)區(qū)域之間所形 成的保護(hù)環(huán)間的距離A，在本實(shí)施方式中為180mhk半導(dǎo)體芯片表面 的表面保護(hù)膜ll由氮化硅膜或聚酰亞胺膜等構(gòu)成，在切割區(qū)形成開口， 使之不覆蓋在要用切割刀片切斷的部分上.表面保護(hù)膜ll的開口的寬 度B在本實(shí)施方式中為140Mm.保護(hù)環(huán)通過層疊與芯片內(nèi)布線為同一 層的導(dǎo)電體膜而形成，隔著在切割后露出于半導(dǎo)體芯片側(cè)面的層間絕 緣膜，具有將水分侵入至作為產(chǎn)品發(fā)揮功能的部分的內(nèi)部的情形抑制 到最小限度的效果.另外，保護(hù)環(huán)沿著芯片上電極的外側(cè)，被布局成 包圍住形成了作為產(chǎn)品發(fā)揮功能的有源元件的區(qū)域。通過將保護(hù)環(huán)形 成為無縫隙包圍的形狀，能夠可靠地防止水分的侵入。如以后將要說 明的那樣，用于切斷的切割刀片的寬度為IOOmbi。另外，在半導(dǎo)體芯 片主面上，在焊線或倒裝芯片連接時(shí)用作電極的Al布線20露出。在 切割工序時(shí)，切割刀片往往引起最大土2.5Mm左右的位置偏差，在這 樣的結(jié)構(gòu)中，如果切割工序時(shí)的碎裂大于40nm,則由于損傷保護(hù)環(huán)， 所以會(huì)形成向作為產(chǎn)品發(fā)揮功能的區(qū)域的水分的侵入路徑，產(chǎn)品的可 靠性顯著降低，另外，如果碎裂變得更大，則由于損傷作為產(chǎn)品發(fā)揮 功能的布線等，所以半導(dǎo)體芯片本身也有因損傷而發(fā)揮不了功能的可 能性，因此，優(yōu)選在還考慮到制造分散性等因素的基礎(chǔ)上，將切割工 序時(shí)的碎裂抑制到從芯片切斷面至保護(hù)環(huán)的距離的一半以下.另外， 在本實(shí)施方式中，如果還考慮到切割刀片的位置偏差等，碎裂的大小 最大為15pm以下，則可確保產(chǎn)品的可靠性.
如圖2所示，在硅基板1上，設(shè)置元件隔離區(qū)2、源極/漏極3、晶 體管的柵極4.在它們之上形成絕緣膜5~10，在其上形成表面保護(hù)膜 n.絕緣膜7、 9是SiOC膜等低介電常數(shù)膜，相對(duì)介電常數(shù)為3左右. 其它的絕緣膜是氧化硅膜等，在絕緣膜6-IO之中，埋入銅布線14、 16、 18,另外，在銅布線18之上，設(shè)置A1布線20.
作為上述低介電常數(shù)膜，除SiOC膜之外，還包含SiOF膜、SiLK 膜、SiCN膜、含甲基的SiOi膜、MSQ ( Methyl SUses Quioxane:甲基 倍半硅氧烷)等，這些低介電常數(shù)膜均為相對(duì)介電常數(shù)比Si02膜(相 對(duì)介電常數(shù)為3.9~4左右)低的膜，
低介電常數(shù)膜與SK)2膜相比一般密度低，另外，因膜的種類不同，形成多孔形狀，空孔率高，從而膜本身是脆弱的，在結(jié)構(gòu)方面弱，與
SiOz膜的界面的粘結(jié)力弱.因此，當(dāng)?shù)徒殡姵?shù)膜在晶片上形成的情 況下，在進(jìn)行切割時(shí)，容易產(chǎn)生裂痕或碎裂。
在切割線A內(nèi)，形成最上層的Al布線20和與Al布線20的下層 連接的多層銅布線14、 16、 18.在最下層的銅布線14與晶體管的半導(dǎo) 體區(qū)域之間，設(shè)置由W (鴒)等構(gòu)成的栓13，將最下層的銅布線14 與在半導(dǎo)體基板上形成的半導(dǎo)體區(qū)域相互連接在一起。借助于這些銅 布線14、 16、 18、 Al布線20、栓13，構(gòu)成用于進(jìn)行電測試的TEG(Test Element Group:測試元件組)圖形.
接著，如圖3所示，將晶片34貼附在切割帶38上。切割帶38的 周圍靠金屬制的框體39保持，接著，在圖4中示出了切削圖1所示的 晶片表面時(shí)的剖面圖。在該圖中，示出了切割線A (參照?qǐng)D2)的表面 被金屬粘結(jié)刀片切斷的狀態(tài)。另外，由圖4的工序切斷的結(jié)果是，在 半導(dǎo)體晶片的表面上，沿著切割區(qū)形成圖5所示的溝槽.
在此處，說明上述金屬粘結(jié)刀片。此處所用的金屬粘結(jié)刀片呈圃 盤狀，使之圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)，并使圓周部分接觸被加工面，進(jìn)行切削 加工。圖6示出該刀片的圓周部分附近的剖面。如圖6所示，金屬粘 結(jié)刀片21的尖端部呈V字形(以下，所謂"尖端部"是指刀片剖面的 尖端部).該金屬粘結(jié)刀片以Ni等金屬27為主粘結(jié)劑使金剛石等磨 粒26粘結(jié)在一起，作為上述粘結(jié)刑，為了確保刀片的耐磨耗性，優(yōu)選 使用不含樹脂的物質(zhì).在本實(shí)施方式中，以利用電解鍍法電鍍制造的 Ni作為粘結(jié)材料，使用使金剛石磨粒26粘結(jié)在一起的Ni電鑄金屬粘 結(jié)刀片。但是，在磨粒26中，包含樹脂亦可.
如金屬粘結(jié)刀片那樣，在包含磨粒的刀片中，磨粒有助于加工， 也就是說，在切削加工中使粘結(jié)劑(金屬)磨耗， 一邊露出新的磨粒 (自發(fā)生刀刃)， 一邊加工晶片的表面.金屬粘結(jié)刀片與粘結(jié)劑中含 大量樹脂的刀片相比，具有粘結(jié)刑的消耗小、耐久性高的優(yōu)點(diǎn).因此， 可使刀片的夾具更換頻度減少.由此，可使生產(chǎn)率提高，使制造成本 減少。
在此處，參照?qǐng)D7說明刀片的尖端部形狀的定義。將刀片的寬度 定為Wo。在刀片使用前尖端部為銳利形狀(a)的情況下，尖端部因 切削加工而磨耗，成為形成了寬度為Wi的平坦面、曲率為！^的倒角部的形狀(b)。此時(shí)，在滿足Wt 0.4Wo的關(guān)系的情況下，定義為 尖端部呈V字形.即，當(dāng)與刀片的行進(jìn)方向垂直的剖面的尖端部平坦 面的寬度(W!)為刀片寬度(Wo)的40%以下時(shí)，定義為刀片的尖 端部呈V字形，例如，在Wo-100ym的情況下，當(dāng)W， 40pm時(shí)， 尖端部呈V字形.即，作為其尖端部呈V字形的刀片的定義，該刀片 不僅是在尖端部全然沒有平坦部的完全尖端V字形或尖端半圓形的刀 片，而且還是適當(dāng)?shù)匕鄬?duì)于刀片寬度具有40%以下的平坦部的多 邊形或?qū)⑶媾c平面組合在一起的形狀等的物體.另外，不僅有在尖 端部形成平坦面的情形，還有因呈磨耗狀態(tài)而形成凹面的情形，但此 時(shí)，將平坦面與凹面合在一起的部分的寬度定為Wl關(guān)于尖端部呈V 字形的刀片，在因半導(dǎo)體晶片的切斷而磨耗增進(jìn)了的情況下，往往變 成圖8那樣的形狀.用圖8的刀片切斷后的結(jié)果是，圖9形狀的溝槽 在半導(dǎo)體晶片上形成，即使在這種情況下，如果平坦面或?qū)⑵教姑媾c 凹面合在一起的區(qū)域G為刀片寬度的40%以下，則可保持良好的切斷 狀態(tài)，另外，關(guān)于在平坦面的兩側(cè)形成的曲面區(qū)域，雖然不作特別限 定，但優(yōu)選與平坦面的傾角被形成為某種程度以上。特別是，如果從 刀片側(cè)面起在厚度30%的距離E內(nèi)側(cè)的部分的尖端部的長度F為距離 E以上的大小，則由于充分確保了曲面區(qū)域或倒角區(qū)域的面的傾斜， 故切斷狀態(tài)被保持得比較良好.
另外，如圖7所示，在刀片使用前，尖端部呈矩形形狀(c)的情 況下，尖端部因切削加工而磨耗，平坦面的寬度變?yōu)閃2，成為形成了 曲率為Rz的倒角部的形狀(d),此時(shí)，在滿足\￥2>0.4\￥0的關(guān)系的 情況下，定義為尖端部呈平坦形(不是V字形)。例如，當(dāng)Wo = 100 pm 、 Wi-60Mm時(shí)，尖端部呈平坦形。關(guān)于尖端部呈矩形的刀片， 在因半導(dǎo)體晶片的切斷而磨耗增進(jìn)了的情況下，往往變成圖IO那樣的 形狀。另外，用圖10的刀片切斷后的結(jié)果是，在半導(dǎo)體晶片中圖11 形狀的溝槽在半導(dǎo)體晶片上形成。關(guān)于尖端部呈矩形的刀片，即使磨 耗增進(jìn)，尖端部的平坦部和凹部的寬度仍然相當(dāng)大。另外，關(guān)于矩形 的刀片，因?yàn)樵瓉淼钠教共康膶挾容^寬，隨著磨耗增進(jìn)，有在尖端部 形成凹部的趨勢。在采用尖端部的平坦部與凹部合在一起的區(qū)域的寬 度占據(jù)刀片厚度的4(T/。以上的形狀的刀片，切斷形成了由低介電常數(shù) 膜構(gòu)成的層間絕緣膜的半導(dǎo)體晶片的情況下，如圖11所示，發(fā)生起因
10于低介電常數(shù)膜的界面的碎裂12及剝離15等的可能性增高。如果大
尺寸的碎裂及層間剝離發(fā)生，則成為發(fā)生因保護(hù)環(huán)的損傷而顯著地?fù)p 害了半導(dǎo)體器件的可靠性，或者因產(chǎn)品區(qū)域內(nèi)布線的損傷而使半導(dǎo)體
器件本身喪失功能這類問題的原因.
接著，說明刀片的尖端部的形狀與可加工性的關(guān)系.在刀片的尖 端部呈V字形的情況下，在圖12中示出了切削加工晶片表面時(shí)的剖面 圖.晶片的表面受到刀片的V字形的部分切削，被加工部成為V字形 的溝槽28,因此，切削加工中的溝槽28中的排水性及切削粉末的排出 性良好。
在圖13中示出了圖12的刀片31的透視立體圖，刀片31—邊圍繞 其中心軸(未圖示)旋轉(zhuǎn)， 一邊沿箭頭29的方向前進(jìn)，切削加工晶片 表面。此時(shí)，由于刀片31的尖端部呈V字形，所以晶片表面的被加工 部的尖端部分32從晶片的表面?zhèn)瓤闯蔞字形。因此，被加工部的起點(diǎn) 遠(yuǎn)離切斷邊緣部30。從而，可減小切斷邊緣部30受刀片31的沖擊。
在刀片的尖端部呈平坦形的情況下，在圖14中示出了切削加工晶 片表面時(shí)的被加工部的剖面圖.被加工部的剖面形成U字形的溝槽. 在加工晶片時(shí)，切削屑積存在溝槽的肩部28a，難以被排出。因此，溝 槽部的排水性及切削時(shí)切削粉末的排出性比尖端部呈V字形的情形 差。
在圖15中示出了圖14的刀片31的透視立體圖。由于刀片31的尖 端部呈平坦?fàn)?，所以晶片表面的被加工部的尖端部?2為線狀，因此， 被加工部分的起點(diǎn)與切斷邊緣部30接觸。從而，切斷邊緣部30受刀 片21的沖擊比尖端部呈V字形的情形大。
在刀片的尖端部呈V字形的情況下，有助于尖端部分32加工的長 度如圖13所示，為U的2倍，比刀片的寬度長.與此相比，在刀片的 尖端部呈平坦形的情況下，有助于尖端部分32加工的長度L2如圖15 所示，為與刀片的寬度相同的長度。
因此，在刀片的尖端部呈V字形的情況下，與平坦形的情形相比， 有助于刀片加工的部分的面積增大.由此，有助于每1個(gè)磨粒加工的 工作減少，可減小切削阻力。從而，通過使刀片的尖端部呈V字形， 可將進(jìn)行晶片加工時(shí)所發(fā)生的碎裂的尺寸抑制得很小。
接著，說明刀片中所含磨粒的粒徑與加工性的關(guān)系.在磨粒的粒
ii徑為dp d2 (dpd2)的情況下，在圖16、圖17中分別示出了切削加 工晶片的表面時(shí)的被加工部的剖面圖.通過刀片旋轉(zhuǎn)、磨粒與晶片的 表面接觸，來切削加工晶片的表面。此時(shí)，與圖16的情形(磨粒26 的粒徑-(h)相比，圖H的情形(磨粒26的粒徑-d2)給予晶片的沖 擊更小.從而，通過減小磨粒的粒徑，可將進(jìn)行晶片加工時(shí)所發(fā)生的 碎裂的尺寸抑制得很小。
優(yōu)選上述磨粒的粒徑其粒度為#3000以上(為圖18所示的由每1 英寸的網(wǎng)眼數(shù)是3000以上的網(wǎng)格33所分配的磨粒，粒度的數(shù)值越大， 最大粒徑就越小) 通過設(shè)定上述粒徑，在使用金屬粘結(jié)刀片加工晶
片時(shí)，可將碎裂的尺寸抑制得很小。
從以上情形可知，在用金屬粘結(jié)刀片切削加工晶片時(shí)，為了將晶 片的切斷面上所發(fā)生的碎裂抑制得很小，優(yōu)選使用刀片的尖端部呈V 字形、磨粒的粒徑小(粒度為#3000以上)的金屬粘結(jié)刀片。
如上所述，在使用尖端部呈V字形的金屬粘結(jié)刀片、如圖12所示 進(jìn)行切削的情況下，溝槽28中的切削粉末的排出性良好.因此，加工 時(shí)的切削阻力小，難以引起刀片的自發(fā)生刀刃。另外，如果減小磨粒 的粒徑，則磨粒的粒徑成為與切削屑相同的大小，切削屑容易堵塞在 鄰接的磨粒之間.即，容易發(fā)生孔眼堵塞.特別是，在使用包含粒度 為#3000以上的磨粒、尖端部呈V字形的金屬粘結(jié)刀片、如圖12所示 進(jìn)行加工時(shí)，磨粒孔眼堵塞的發(fā)生變得顯著。
另外， 一般來說，在切削加工低介電常數(shù)膜時(shí)，由于在低介電常 數(shù)膜中包含容易孔眼堵塞的物質(zhì)，所以孔眼堵塞容易發(fā)生.進(jìn)而，在 圖2所示的切割線A的TEG圖形中，存在銅布線.由于銅的延展性高， 所以容易成為孔眼堵塞的原因.
為了抑制上述孔眼堵塞，在本實(shí)施方式中，使用包含粒度為#3000 以上的磨粒、尖端部呈V字形的金屬粘結(jié)刀片，使從晶片表面到內(nèi)部 的刀片的切入深度比V字形的肩部分深。以下，就該方法作出說明.
在此處，如圖19所示，將上述V字形的刀片(第1刀片)的寬度 定為Wo，將刀片的從V字的肩部到尖端部的深度定為Zo。在進(jìn)行晶 片表面的切削加工時(shí)，在圖20中示出了至晶片表面的刀片的切入深度 比Zo淺的情形的立體圖，另外，在圖21中示出了上述切入深度比Zo 深的情形的立體圖。
12如圖20所示，以向晶片34的表面的刀片的切入深度為Z!( Z^Zo ), 刀片31 —邊沿1131的方向旋轉(zhuǎn)， 一邊沿29的方向行進(jìn)。在從晶片34 的上表面?zhèn)瓤吹那闆r下，溝槽以34a為頂點(diǎn)沿著與刀片的行進(jìn)方向29 相反的方向呈V字形擴(kuò)展。此時(shí)，如果以通過刀片31的中心軸的直線 A與被加工面的交點(diǎn)為原點(diǎn)，則朝向行進(jìn)方向29在0~乂1的范圍內(nèi)進(jìn) 行切削加工.
如圖21所示，以向晶片34的表面的刀片的切入深度為Z2( Z2>Z0 )， 刀片31 —邊沿Rw的方向旋轉(zhuǎn)， 一邊沿29的方向行進(jìn)。在從晶片34 的上表面看的情況下，溝槽以34a為頂點(diǎn)沿著與刀片的行進(jìn)方向29相 反的方向呈V字形擴(kuò)展，進(jìn)而該V字形的溝槽以刀片的寬度Wo在與 刀片的行進(jìn)方向相反的方向沿續(xù)，此時(shí)，朝向行進(jìn)方向34在0-X2的 范圍內(nèi)進(jìn)行切削加工。向晶片34表面的切入深度越深，進(jìn)行該切削加 工的范圍就越增加。在此處，從Zi〈Zo 〈Z2的關(guān)系得到X！ <X2,即， 刀片31的切入深度從Z廣深入到Z2,使V字形的肩部分深入到晶片34 的表面的內(nèi)部側(cè)，使刀片31所切削加工的范圍從0 X!增加到0~X2。
在圖22中示出了通過圖20、圖21的直線A，與刀片行進(jìn)方向垂 直的方向的晶片的剖面，通過使刀片31向晶片表面的切入深度從Zi 深入到Z2，從而使溝槽的剖面形狀成為具有V字溝槽部35、垂直于晶 片表面的側(cè)面36和連接它們的肩部37的形狀。
通過使溝槽的剖面為上迷形狀，可使切削加工時(shí)的切削屑容易滯 留在肩部37，使得比圖20的情形更增加切削阻力.由此，可使自發(fā)生 刀刃得到促進(jìn)，從而可抑制孔眼堵塞的發(fā)生，在刀片的尖端部分的倒 角部及曲面部與切斷溝槽的底面的界面上，對(duì)切削屑的排斥作用較大， 而在刀片的側(cè)面與切削溝槽的側(cè)面的界面上，對(duì)切削屑的排斥作用變 得較小.從而，因切削而產(chǎn)生的切削屑充分滯留在V字溝槽部35的底 部。通過使切削屑滯留在溝槽內(nèi)，在有助于刀片加工的部分，即本實(shí) 施方式中，對(duì)刀片的V字形的尖端部的切削阻力增加.從而，即使在 使用了包含粒度為#3000以上的磨粒、尖端部呈V字形的金屬粘結(jié)刀 片的情況下，也可使自發(fā)生刀刃得到促進(jìn)，從而可抑制孔眼堵塞的發(fā) 生。
接著，說明通過分2個(gè)階段的切削加工來切斷圖2所示的晶片(厚 度約為250nm)的例子。例如，使用圖6所示的金屬粘結(jié)刀片21 (第l刀片)，將圖21所示的深度Z2定為200pm以上，來切削加工晶片 的表面.此時(shí)，不使因該切削加工而形成的溝槽貫通晶片.即，進(jìn)行 在晶片的表面形成溝槽的半切割。
作為上述笫1刀片，使用鎳電鑄刀片(金屬粘結(jié)刀片)，使磨粒 的粒度為#3000 ~ 3500.另外，刀片的寬度為70~110 im，刀片的旋 轉(zhuǎn)速度為30000-35000rpm，刀片的行進(jìn)速度為50mm/sec左右，使刀 片的尖端部與晶片的表面以90度的角度接觸，進(jìn)行切削加工。
在表l中示出了以上述的切入深度Z2、粒度、尖端部形狀為下列 條件進(jìn)行晶片表面的研削加工并評(píng)價(jià)了所產(chǎn)生的碎裂的尺寸的結(jié)果. 在從上表面看切削加工后的晶片的情況下，碎裂的尺寸定義為從加工 端部所產(chǎn)生的缺損和表面膜的剝落部分(碎裂)的平均尺寸.碎裂尺 寸越小越好，優(yōu)選是不足10Mm。
l表l]樣品No.深度Z2粒度#尖端部 形狀碎裂備注
1100 pm#2000平坦15 m m45000 ~ 50000 rpm、 50mm/sec
2100 Mm#3000 -3500平坦10 m m
3100 pm#2000V字
4100 Mm#3000 ~3500v字5 m m因加工中的孔眼堵塞， 碎裂增大 (初始5 pm —100 pm)
5200 Mm#3000v字5 y m與刀片寬度無關(guān)，有孔
(本發(fā)明)-3500眼堵塞抑制效果
如果將表l的樣品1、 2進(jìn)行比較，可知在刀片的尖端部為平坦形、 將深度Z2定為l(M)Mm進(jìn)行了切削的情況下，通過增大磨粒的粒度(減 小磨粒的粒徑)，碎裂尺寸有變小的趨勢，另外，通過樣品3、 4的比 較可知，也在刀片的尖端部為平坦形、將深度Z2定為100ym進(jìn)行了 切削的情況下，如果增大磨粒的粒度，則碎裂的尺寸變小.從而，通
14過增大磨粒的粒度(減小磨粒的粒徑)，可減小碎裂尺寸，在粒度小 的刀片及尖端為平坦形的刀片中，不僅產(chǎn)生大的碎裂，而且往往從碎 裂所發(fā)生的部分起，以低介電常數(shù)膜的界面為起點(diǎn)，有碎裂數(shù)倍大小 的界面剝離向芯片內(nèi)部行進(jìn)的情況。
如果將表l的樣品l、 3進(jìn)行比較，可知將深度Z2定為lOOpm、 將磨粒的粒度定為#2000進(jìn)行了切削的情況下，通過將刀片的尖端部 從平坦形變?yōu)閂字形，碎裂尺寸有變小的趨勢.另外，通過樣品2、 4 的比較可知，也在深度Z2為100 ym、磨粒的粒度為#3000 ~ 3500的 情況下，通過將刀片的尖端部從平坦形變?yōu)閂字形，碎裂尺寸有變小 的趨勢。從而，通過將刀片的尖端形狀從平坦形變?yōu)閂字形，可減小 碎裂尺寸，
在表1的樣品1~4之中，磨粒的粒度為#3000 ~ 3500、將刀片的 尖端部定為V字形的樣品4的切斷初期的碎裂最小。但是，在樣品4 中，在切削加工中發(fā)生孔眼堵塞，隨之有碎裂尺寸增大的趨勢.例如， 雖然切斷初期的碎裂為5Mm，但只要切斷直徑30厘米的晶片一次， 在切斷后期，孔眼堵塞不斷推進(jìn)，碎裂的大小往往增大至100nm以上。 與此相比，在磨粒的粒度、尖端部的形狀與樣品4相同，而使深度Z2 深至200Mm的樣品5 (本發(fā)明)中，可知由于能將切斷初期的碎裂的 尺寸減小至與樣品4 一樣，而且能有效地抑制切削加工中的孔眼堵塞 的發(fā)生，所以能有效地抑制因切斷性能的下降導(dǎo)致的碎裂的大型化. 另外，可知能夠與刀片寬度(70nm~110Mm)無關(guān)地抑制孔眼堵塞 效果。在樣品5中，也可充分地減小碎裂和低介電常數(shù)膜的界面剝離. 樣品5中的碎裂和界面剝離最大可被抑制到切斷面與保護(hù)環(huán)的距離的 一半以下，如能抑制到15nm以下則更好。
一般認(rèn)為，上述孔眼堵塞抑制效果可通過使深度Zr深至200 i m、 使V字形的肩部分比晶片34的表面更深入到內(nèi)部側(cè)進(jìn)行切削，并通過 增加加工中的切削阻力而得到.通過上述切削方法，可一邊抑制因孔 眼堵塞引起的碎裂隨時(shí)間而增大， 一邊將碎裂的尺寸抑制得較小，
另外，與圖13所示的情況同樣地，從晶片表面?zhèn)瓤吹降谋患庸げ?的尖端部分呈V字形.因此，被加工部的起點(diǎn)遠(yuǎn)離切斷邊緣部。由此， 可減小晶片的切斷邊緣部受刀片沖擊.從而，可兼顧尖端部呈V字形 的優(yōu)點(diǎn)與磨粒的粒徑小(粒度為#3000以上)的優(yōu)點(diǎn).
15其后，用寬度D為30-40nm的刀片對(duì)通過上述半切割而形成的 溝槽的底面進(jìn)行切削加工，如圖23所示，進(jìn)行使溝槽貫通到硅基板l 的背面(全切割)的工序。如圖24所示，利用圖23所示的切斷工序 來切斷整個(gè)半導(dǎo)體晶片，并且切斷切割刀片38的一部分。在上述的半 切割中，使用了具有粒度為#3000以上的磨粒的第1刀片。與此相比， 全切割所用的刀片(第2刀片)的磨粒的粒度比半切割所用的刀片(第 1刀片)的磨粒的粒度小，優(yōu)選例如使用#2000 (圖18所示的由眼開 口 d為6Mm左右的網(wǎng)格分配的磨粒)。
通過使用上述粒度的磨粒，與使用粒度大的磨粒的情形進(jìn)行比較， 可容易使切削速度得到提高。另外，可抑制貼附在圖23的硅基板1的 背面的切割帶38由摩擦熱造成的損傷.
在上述全切割工序中，優(yōu)選使用笫2刀片的寬度比半切割工序中 所使用的第1刀片的寬度小的刀片。由此，可不使笫2刀片與晶片的 表面接觸而進(jìn)行全切割.從而，可抑制全切割所造成的碎裂的發(fā)生。
另外，在上述全切割的工序中，優(yōu)選使用第2刀片的刀片寬度比 第1刀片的尖端部的平坦面的寬度(圖7中所示的Wi的寬度)大的刀 片，由此，在進(jìn)行全切割時(shí)，可使第2刀片的尖端部與通過半切割所 形成的V字形的斜面接觸，從而進(jìn)行切削.由此，在進(jìn)行全切割時(shí)， 可緩和第2刀片給予晶片的應(yīng)力.從而，可抑制全切割所造成的硅基 板的裂痕、缺損的發(fā)生.
在本實(shí)施方式中，在對(duì)晶片進(jìn)行半切割后，通過全切割的2個(gè)階 段的切削，進(jìn)行晶片的切割，由此，在半切割的階段，可抑制刀片的 孔眼堵塞，防止切削能力的下降，可進(jìn)行將碎裂的大小抑制得較小的 切削加工，另外，在全切割的階段，由于在加工對(duì)象中不包含低介電 常數(shù)膜及TEG圖形，所以可增大切削速度.在同時(shí)進(jìn)行半切割與全切 割的情況下，也可用相同的切削速度進(jìn)行切削.
另外，如圖2所示，在硅基板1上形成低介電常數(shù)膜.另外，在 切割線A的區(qū)域存在TEG，埋入銅布線.這些低介電常數(shù)膜及銅布線 雖然容易成為切削加工中孔眼堵塞的原因，但可在進(jìn)行晶片表面的研 削時(shí)除去。即使是這樣的情形，也可通過應(yīng)用本實(shí)施方式中所示的研 削方法來有效地抑制孔眼堵塞的發(fā)生.
如以上說明那樣，在本實(shí)施方式中，使用包含粒度為#3000以上的磨粒、尖端部呈V字形的金屬粘結(jié)刀片，使從晶片表面到內(nèi)部的刀 片的切入深度比V字形的肩部深來切削晶片表面.由此，可使切削加
工時(shí)的切削阻力增加。從而，可抑制晶片上的切削加工時(shí)孔眼堵塞的 發(fā)生，防止切削能力的下降。另外，可將切割時(shí)所發(fā)生的碎裂大小抑 制得很小，防止切削面的品質(zhì)下降.
在本實(shí)施方式中，說明加工在硅基板上形成有低介電常數(shù)膜的晶 片的例子。但是，本發(fā)明的應(yīng)用對(duì)象不限于切斷上述晶片的情形，也
可應(yīng)用于切斷SOI (絕緣體上的硅)用的晶片等的情形.另外，在本 實(shí)施方式中，記述了半導(dǎo)體晶片的厚度為250 p m的情形，但不限于此， 也可應(yīng)用于更薄半導(dǎo)體晶片的情形.例如，在半導(dǎo)體晶片的厚度為100 pm以下的情況下，在用尖端部呈V字形的金屬粘結(jié)刀片進(jìn)行切斷時(shí)， 如果半導(dǎo)體晶片的切剩部分的厚度變得過小，則由于有在切斷中發(fā)生
因半導(dǎo)體晶片開裂引起的問題的可能性，所以在半導(dǎo)體晶片的厚度為 100 m m以下的情況下，在用尖端部呈V字形的金屬粘結(jié)刀片切斷半導(dǎo) 體晶片時(shí)，優(yōu)選至少切剩晶片厚度的三分之一以上，更優(yōu)選切剩半導(dǎo) 體晶片的厚度的一半以上.在這種情況下，尖端為V字形的刀片的切 入深度變得非常淺。因此，為了充分地確保至尖端為V字形的刀片的 側(cè)面部分的切入，必須縮短呈V字形的尖端部分的長度。在這種情況 下，優(yōu)選刀片的厚度為半導(dǎo)體晶片的厚度的三分之二以下，更優(yōu)選使 用晶片厚度的一半以下的刀片。例如，在切斷100nm厚度的半導(dǎo)體晶 片時(shí)，通過使用刀片的厚度為50Mm、 V字形的尖端部分的長度為25 Mm的刀片，以切入深度50 im進(jìn)行切斷，可防止在切斷中途的半導(dǎo) 體晶片的開裂，同時(shí)可確保良好的切斷狀態(tài)， 實(shí)施方式2
在本實(shí)施方式中，說明在進(jìn)行了實(shí)施方式l中所示的切割工序后， 進(jìn)行半導(dǎo)體芯片的組裝，直至出廠的工序.
在圖25中示出了包含實(shí)施方式1中所示的切割工序和其后直至進(jìn) 行出廠的工序的工序流程.首先，如圖1中所述^/那樣，準(zhǔn)備在硅基 板上形成了晶體管等元件的晶片34 (Sl)。接著，如圖3中所述的那 樣，在晶片34的背面貼附切割帶38，并進(jìn)行安裝(S2),接著，采用 實(shí)施方式l中所示的方法，進(jìn)行切割(S3)。接著，為使切割帶38的 粘結(jié)力降低，要照射紫外線(S4)。由此，可使在以后的工序中切割帶38容易剝離。接著，如圖26中所述的那樣，剝離切割帶38,拾取 按芯片單位切斷的半導(dǎo)體芯片41 (S5)。
為了組裝按上述工序S5所拾取的半導(dǎo)體芯片41，如圖27 (俯視 圖)、圖28 (剖面圖)中所迷的那樣，準(zhǔn)備用環(huán)氧類樹脂等有機(jī)樹脂 形成的布線基板42 (S6).接著，進(jìn)行在200t:的溫度下對(duì)布線基板 42熱處理30秒左右使吸濕率降低并除去殘存的溶劑的預(yù)烘焙(S7).
接著，如圖29中所述的那樣，在按S7進(jìn)行了預(yù)烘焙的布線基板 42上在120 190t:的溫度下貼附小片粘結(jié)膜43 (S8).接著，對(duì)該膜 在120 2501C的溫度下進(jìn)行2~20分鐘左右的熱處理(S9 )，以促進(jìn) 小片粘結(jié)膜的固化收縮.由此，在布線基板42的表面與小片粘結(jié)膜43 之間發(fā)生了粘結(jié)的情況下，可擠出粘結(jié)劑，使粘結(jié)力降低.
接著，在小片粘結(jié)膜43上，安裝按S5所拾取的半導(dǎo)體芯片(S10). 此時(shí)，對(duì)半導(dǎo)體芯片41施加150-250"C左右的熱'接著，在150~250 1C的溫度下使進(jìn)行小片粘結(jié)用的樹脂固化(S11).接著，如圖30中 所述的那樣，進(jìn)行焊線(S12).此時(shí)，對(duì)半導(dǎo)體芯片施加130~180 x:左右的溫度，接著，如圖31中所述的那樣，進(jìn)行樹脂密封(S13)。 此時(shí)，對(duì)半導(dǎo)體芯片41施加150~200匸左右的溫度.
接著，在布線基板42的背面的電極上，形成用作外部端子的焊球 (S14)，使半導(dǎo)體芯片單片化(S15)，打標(biāo)記(S16)，最終經(jīng)測試 (S17)，使如圖32中所述那樣完成的半導(dǎo)體器件44出廠。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，具有(a)準(zhǔn)備半導(dǎo)體晶片的工序，該半導(dǎo)體晶片具有通過切割線區(qū)分的多個(gè)半導(dǎo)體芯片區(qū)域，并包含硅基板；多個(gè)晶體管，形成在所述硅基板的表面上；第一絕緣膜，由在所述多個(gè)晶體管上形成的硅氧化膜構(gòu)成；多層布線層，形成在所述第一絕緣膜上；以及第二絕緣膜，其是在所述多層布線層間形成并具有比所述硅氧化膜低的介電常數(shù)的第二絕緣層，其一部分形成在所述刻劃線上；(b)準(zhǔn)備第一刀片和第二刀片的工序，其中，所述第一刀片具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一寬度，所述第二部分與所述第一部分一體形成并以尖端具有比所述第一寬度小的第二寬度的方式被加工成V字形狀，所述第二刀片是尖端具有比所述第一寬度小、比所述第二寬度大的第三寬度；(c)第一切割工序，沿著所述切割線以所述第一刀片切削所述半導(dǎo)體晶片，其中，以所述第一刀片的所述第一部分到達(dá)所述硅基板中的方式切削所述半導(dǎo)體晶片，在所述切割線處的所述硅基板中形成第一溝槽；以及(d)第二切割工序，在所述第一切割工序之后，沿著所述切割線以所述第二刀片切削所述半導(dǎo)體晶片，其中，通過進(jìn)一步切削所述第一溝槽的底面部，從而在所述切割線處的所述硅基板中，形成比所述第一溝槽更深的第二溝槽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于， 通過所述笫二切割工序，將所述半導(dǎo)體晶片分割為多個(gè)半導(dǎo)體芯片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于， 所述第二絕緣層是SiOC膜.
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于， 所述第二絕緣層是SiOF膜、SiLK膜、SiCN膜、含有甲基的Si02膜、 MSQ的任一種.
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于， 所述第一刀片的所述第二寬度是所述笫一寬度的40%以下.
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于， 所述笫一刀片是將金屬作為粘結(jié)材料而使磨粒粘結(jié)的金屬粘結(jié)刀片，
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于， 所述第二刀片是將金屬作為粘結(jié)材料而使磨粒粘結(jié)的金屬粘結(jié)刀片， 所述第一刀片的磨粒的粒度比所述笫二刀片的磨粒的粒度大。
8. —種半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，具有(a) 準(zhǔn)備半導(dǎo)體晶片的工序，該半導(dǎo)體晶片具有通過切割線區(qū)分 的多個(gè)半導(dǎo)體芯片區(qū)域，并包含硅基板；元件分離用溝槽，形成在 所述硅基板的表面上；多個(gè)晶體管，形成在通過所述元件分離用溝槽 區(qū)分的區(qū)域中；第一絕緣膜，由在所述多個(gè)晶體管上形成的硅氧化膜 構(gòu)成；多層布線層，形成在所述第一絕緣膜上；以及第二絕緣膜，其 是在所述多層布線層間形成并具有比所述硅氧化膜低的介電常數(shù)的第 二絕緣層，其一部分形成在所述刻劃線上；(b) 準(zhǔn)備笫一刀片和笫二刀片的工序，其中，所述笫一刀片具有 第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一寬度，所述第二部分與 所述第一部分一體形成并以尖端具有比所述第一寬度小的第二寬度的 方式被加工成V字形狀，所述第二刀片是尖端具有比所述第一寬度小、 比所述第二寬度大的第三寬度；(c) 笫一切割工序，沿著所述切割線以所述笫一刀片切削所述半 導(dǎo)體晶片，其中，以所述第一刀片的所述第一部分到達(dá)比所述元件分離用溝槽的底面部深的位置的方式切削所述半導(dǎo)體晶片，在所述切割 線處的所述硅基板中形成第一溝槽；以及(d) 第二切割工序，在所述第一切割工序之后，沿著所述切割線 以所述第二刀片切削所述半導(dǎo)體晶片，其中，通過進(jìn)一步切削所迷笫 一溝槽的底面部，從而在所述切割線處的所述硅基板中，形成比所述 第一溝槽更深的第二溝槽。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于， 通過所述第二切割工序，將所述半導(dǎo)體晶片分割為多個(gè)半導(dǎo)體芯片.
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于， 所述第二絕緣層是SiOC膜.
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于， 所述第二絕緣層是SiOF膜、SiLK膜、SiCN膜、含有甲基的&02膜、 MSQ的任一種。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述第一刀片的所述第二寬度是所述第一寬度的40%以下。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于， 所述第一刀片是將金屬作為粘結(jié)材料而使磨粒粘結(jié)的金屬粘結(jié)刀片。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于， 所述第二刀片是將金屬作為粘結(jié)材料而使磨粒粘結(jié)的金屬粘結(jié)刀片， 所述笫一刀片的磨粒的粒度比所述笫二刀片的磨粒的粒度大。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造方法，其目的是在進(jìn)行晶片的切割時(shí)，一邊抑制刀片的孔眼堵塞，一邊減小碎裂的尺寸。在切削晶片(34)時(shí)，使用包含粒度為#3000以上的磨粒、尖端部呈V字形的金屬粘結(jié)刀片(31)，使V字形的肩部分深入到晶片(34)的表面下側(cè)(從基板表面起算的深度Z₂)進(jìn)行切削。通過如此加工，切削阻力上升，可防止刀片的孔眼堵塞。由此，可一邊防止刀片的孔眼堵塞，一邊將碎裂的尺寸抑制得很小。
文檔編號(hào)H01L21/82GK101471293SQ200910005088
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2006年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月20日
發(fā)明者和泉直生 申請(qǐng)人:株式會(huì)社瑞薩科技