半導體芯片的制造方法

專利名稱：半導體芯片的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體芯片的制造方法，半導體晶片在表面上呈格 子狀地形成有多條間隔道，并在通過多條間隔道劃分出的多個區域中分 別形成有器件，并且在半導體晶片背面上覆蓋有金屬膜，上述半導體芯 片的制造方法是沿著間隔道將上述半導體晶片分割成一個個半導體芯片 (器件)的方法。
背景技術：
關于在表面上形成有多個IC (Integrated Circuit:集成電路)、LSI (Large Scale Integration:大規模集成電路)等器件的半導體晶片，在對 背面進行磨削而形成為所希望的厚度后，沿著稱為間隔道的分割預定線 被分割成一個個半導體芯片，并應用于各種電子設備中。
作為將半導體晶片分割成一個個芯片的方法， 一般有這樣的方法 使用具有厚度大約為20 40um的切削刃的切削刀具沿間隔道對半導體 晶片進行切削的切割方法；以及使用相對于半導體晶片具有透射性的波 長的脈沖激光束的方法。
在使用相對于半導體晶片具有透射性的波長的脈沖激光束的方法 中，將聚光點對準半導體晶片內部，沿著間隔道照射相對于晶片具有透 射性的波長的脈沖激光束，從而在半導體晶片內部連續地形成變質層， 通過沿著因形成變質層而導致強度降低的間隔道施加外力，將半導體晶 片分割成一個個芯片(例如參照日本特許第3408805號公報)。
另一方面，關于在表面上形成有大功率晶體管等器件的半導體晶片， 一般在其背面形成有覆蓋幾nm (納米)厚的金、銀、鈦等金屬膜而成的 接地層。
專利文獻l:日本特許第3408805號公報但是，由于金屬膜具有粘性，所以當利用切削裝置的切削刀具對在 背面覆蓋有金屬膜的半導體晶片進行切削時，在分割出的半導體芯片的 背面外周會產生飛邊。此外，金屬屑會附著在切削刀具上而產生孔眼堵 塞，存在切削刀具的壽命下降的問題。
另一方面，在利用相對于半導體晶片具有透射性的波長的脈沖激光 束進行切削的方法中，由于激光束不能透過金屬膜，所以無法在金屬膜 內部形成變質層。
在使用激光束加工金屬時，有使激光束會聚在金屬表面從而使聚光 點處的金屬熔融的方法、以及使金屬氣化或等離子化的稱為燒蝕的方法， 但同時會產生稱為熔解物或碎屑的加工屑，不適于厭忌加工屑的半導體 芯片的制造。

發明內容
本發明鑒于這樣的問題而完成，其目的在于，提供一種高效率且不 產生加工屑地將在背面形成有金屬膜的半導體晶片分割成一個個芯片的 半導體芯片的制造方法。
根據本發明，提供一種半導體芯片的制造方法，其是將半導體晶片 分割成一個個半導體芯片的方法，上述半導體晶片在表面上呈格子狀地 形成有多條間隔道，并且上述半導體晶片具有器件區域和圍繞該器件區 域的外周剩余區域，上述器件區域是在通過上述多條間隔道劃分出的多 個區域中分別形成有器件的區域，其特征在于，
上述半導體芯片的制造方法包括以下工序
變質層形成工序，從上述半導體晶片的背面側將聚光點對準上述半 導體晶片內部，沿著上述間隔道照射相對于上述半導體晶片具有透射性 的波長的激光束，從而在上述半導體晶片的內部形成沿著上述間隔道的 變質層；
金屬膜成膜工序，在實施了上述變質層形成工序后，在上述半導體
晶片的背面形成金屬膜；
半導體晶片粘貼工序，在安裝于環狀框架的粘貼帶上粘貼上述半導體晶片；禾口
半導體晶片分割工序，在上述半導體晶片粘貼于上述粘貼帶的狀態 下對上述半導體晶片作用外力，從而沿著上述變質層將上述半導體晶片 與上述金屬膜一起分割成一個個芯片。
優選的是，半導體晶片分割工序通過擴展粘貼帶，來對粘貼帶作用 張力，從而將半導體晶片分割成一個個芯片。
優選的是，關于半導體晶片，在實施變質層形成工序之前，預先對 半導體晶片的與器件區域對應的背面進行磨削，從而在半導體晶片的與 外周剩余區域對應的背面形成了環狀凸部。
根據本發明，在利用脈沖激光束在半導體晶片內部形成了變質層之 后，在晶片背面形成作為接地層的金屬膜，然后沿著形成有變質層的間 隔道將半導體晶片和金屬膜一起分割成一個個芯片，因此，對于在背面 形成有作為接地層的金屬膜的半導體晶片，也能夠不產生加工屑且高效 率地分割成一個個芯片。
此外，由于不是如使用切削刀具的切割那樣來切削除去間隔道的方 法，所以能夠減小間隔道相對于器件區域所占的面積比，能夠提高生產 效率。


圖1是半導體晶片的表面側立體圖。 圖2是粘貼有保護帶的半導體晶片的背面側立體圖。 圖3是表示對與器件區域對應的背面進行磨削、在外周剩余區域形 成有環狀凸部的半導體晶片的圖。
圖4是用于實施變質層形成工序的激光加工裝置的主要部分立體圖。
圖5是實施變質層形成工序的說明圖。
圖6是表示在半導體晶片的內部形成有多個變質層的狀態的說明圖。
圖7是減壓成膜裝置的概略剖視圖。圖8是在安裝于環狀框架的粘貼帶上粘貼有半導體晶片的狀態的立體圖。
圖9是分割裝置的立體圖。
圖IO是晶片分割工序的說明圖。
標號說明
2:半導體晶片；4:間隔道；6:器件；8:器件區域；10:外周剩 余區域；12:保護帶；16:環狀凸部(環狀加強部)；18:激光加工裝置； 20:卡盤工作臺；22:激光束照射構件；24:攝像構件；28:聚光器； 30:變質層；32:減壓成膜裝置；42:濺射源；44:高頻電源；50:環 狀框架；54:粘貼帶；60:分割裝置；62:框架保持構件；64:帶擴展 構件；66:框架保持部件；70:擴展鼓；76:空氣缸。
具體實施例方式
下面，參照附圖詳細說明本發明的半導體芯片的制造方法的優選實 施方式。圖1表示半導體晶片2的表面側立體圖。
半導體晶片2例如由厚度為300 U m的硅晶片構成，在半導體晶片2 的表面2a上呈格子狀地形成有多條間隔道(分割預定線)4。并且，在 半導體晶片2的表面2a上，在通過呈格子狀地形成的多條間隔道4劃分 出的多個區域中分別形成有IC、 LSI等器件6。
這樣構成的半導體晶片2具有形成有器件6的器件區域8、和圍 繞器件區域8的外周剩余區域10。在半導體晶片2的表面2a上通過保護 帶粘貼工序粘貼保護帶12。
這樣，半導體晶片2的表面2a被保護帶12保護起來，如圖2所示 成為露出背面2b的形態。將分割成一個個芯片的半導體晶片在沿間隔道 切斷之前，通過磨削背面而形成為預定的厚度。
近年來，為了實現電氣設備的輕量化、小型化，要求使晶片的厚度 變得更薄，例如為50um左右。關于這樣磨削得很薄的半導體晶片，其 處理變得困難，存在在搬送等中破損的危險。
因此，提出了這樣的磨削方法如圖3所示，只對半導體晶片2'的與器件區域8對應的背面進行磨削形成圓形凹部14，從而在與圍繞器 件區域8的外周剩余區域IO對應的晶片背面形成環狀凸部(環狀加強部) 16。參照圖4，表示在半導體晶片2內部沿間隔道形成變質層的激光加 工裝置18的概略結構圖。激光加工裝置18包括保持半導體晶片2的 卡盤工作臺20;對保持在卡盤工作臺20上的半導體晶片2照射激光束的 激光束照射構件22;以及對保持在卡盤工作臺20上的半導體晶片2進行 攝像的CCD照相機等攝像構件24。卡盤工作臺20構成為吸引保持半導體晶片2，卡盤工作臺20通過 未圖示的移動機構在圖4中箭頭X所示的加工進給方向和箭頭Y所示的 分度進給方向上移動。激光束照射構件22具有實質上水平配置的圓筒形狀的殼體26。在 殼體26內配設有脈沖激光束振蕩構件，該脈沖激光束振蕩構件包括:YAG 激光振蕩器或YV04激光振蕩器等脈沖激光束振蕩器、和重復頻率設定 構件。在殼體26的前端部安裝有聚光器28，該聚光器28用來使從脈沖 激光束振蕩構件振蕩出的脈沖激光束會聚。攝像構件24除了包括利用可見光線進行拍攝的通常的攝像元件 (CCD)以外，還包括對半導體晶片2照射紅外線的紅外線照射構件、 和輸出與紅外線對應的電信號的攝像元件(紅外線CCD)等，上述攝像 構件24將所拍攝到的圖像信號發送至未圖示的控制構件。在使用激光加工裝置18在半導體晶片2內形成變質層時，如圖4所 示，將半導體晶片2以保護帶12側朝下的方式載置在激光加工裝置18 的卡盤工作臺20上。然后，通過未圖示的吸引構件將半導體晶片2吸附保持在卡盤工作 臺20上。因此，吸引保持在卡盤工作臺20上的半導體晶片2的背面2b 處于上側。將吸引保持有半導體晶片2的卡盤工作臺20通過未圖示的移動機構 定位到攝像構件24的正下方。然后通過攝像構件24來實施檢測半導體 晶片2的應進行激光加工的加工區域的校準。艮P，攝像構件24和未圖示的控制構件執行圖案匹配等圖像處理，從 而完成激光束照射位置的校準，所述圖案匹配等圖像處理用來進行形成在半導體晶片2的預定方向上的間隔道4、與沿著間隔道4照射激光束的 激光束照射構件22的聚光器28的位置對準。接著，對形成在半導體晶 片2上的、與上述預定方向正交的方向上的間隔道4，也同樣地完成激光 束照射位置的校準。此時，半導體晶片2的形成有間隔道4的表面2a位于下側，但是由 于攝像構件24包括紅外線CCD,所以能夠從背面2b透射地拍攝間隔道 4。在如上所述地實施了校準工序之后，如圖5中(A)所示，將卡盤工 作臺20移動至照射激光束的激光束照射構件22的聚光器28所處的激光 束照射區域，并將預定的間隔道4的一端定位于激光束照射構件22的聚 光器28的正下方。然后，從聚光器28照射相對于半導體晶片2具有透射性的脈沖激光 束，同時使卡盤工作臺20以預定的進給速度在圖5的(A)中箭頭XI 所示的方向上移動。然后如圖5的(B)所示，在聚光器28的照射位置到達間隔道4的 另一端的位置之后，停止照射脈沖激光束，并且使卡盤工作臺20停止移 動。通過使脈沖激光束的聚光點P對準半導體晶片2的表面2a(下表面) 附近，以露出于半導體晶片2的表面2a并且從表面2a朝向內部的方式 形成變質層30。該變質層30形成為瑢融再硬化層。該變質層形成工序中的加工條件例如如下所示地設定。光源 LD激發Q開關Nd: YV04脈沖激光波長 1064nm重復頻率 100kHz脈沖輸出 10yJ聚光點直徑 ①lym加工進給速度 100mm/秒此外，在半導體晶片2的厚度較厚的情況下，如圖6所示，通過分階段地改變聚光點p來多次執行上述的變質層形成工序，來形成多個變質層30。例如在上述的加工條件下， 一次形成的變質層30的厚度約為 50nm，所以通過實施例如三次變質層形成工序，來形成150um的變質 層30。也可以對厚度為300"m的半導體晶片形成六層變質層30，在半導 體晶片2的內部沿著間隔道4從表面2a直至背面2b都形成變質層30。 此外，變質層30也可以僅形成在內部而不露出于表面2a和背面2b。在如上所述地沿著半導體晶片2的在預定方向上延伸的所有間隔道 4實施了變質層形成工序之后，將卡盤工作臺20旋轉90度，沿著與上述 預定方向垂直地延伸的各間隔道4實施變質層形成工序。在本實施方式中，在實施了變質層形成工序后，實施在半導體晶片 2的背面2b形成由金、銀、鈦等構成的金屬膜的金屬膜成膜工序。當在 半導體晶片2的背面2b形成金屬膜時，使用例如圖7所示的減壓成膜裝 置32來形成金屬膜。該減壓成膜裝置32包括保持部38，該保持部38利用靜電方式將半 導體晶片2保持在由殼體34劃分出的腔室36內，在保持部38上方的與 保持部38對置的位置，以支承于勵磁部件40的狀態配設有由金屬構成 的濺射源42。在濺射源42上連接有高頻電源44。在殼體34的一個側部設置有導 入氬氣等濺射氣體的導入口 46，在殼體34另一側部設置有與減壓源連通 的減壓口48。通過將半導體晶片2的保護帶12側靜電式地保持在保持部38上， 半導體晶片2的背面2b被保持成與濺射源42對置。然后，從高頻電源 44對被勵磁部件40磁化了的濺射源42附加40kHz左右的高頻電力，從 減壓口 48將腔室36內減壓至大約10—2Pa 10—4 Pa，使腔室內形成減壓 環境，并且從導入口46導入氬氣并使其產生等離子體。由此，等離子體中的氬氣與濺射源42碰撞，使得粒子從濺射源42 彈出并堆積在半導體晶片2的背面2b上，從而在半導體晶片2的背面上形成預定厚度、例如大約30 60nrn的金屬膜。該金屬膜成膜工序中也可 以利用蒸鍍或CVD等來實施以代替濺鍍。在這樣利用金屬膜覆蓋了半導體晶片2的背面2b后，將半導體晶片 2搭載在安裝于環狀框架的粘貼帶上。即，如圖8所示，使半導體晶片2 的表面2a朝上，將覆蓋有金屬膜的背面2b粘貼在粘貼帶54上，該粘貼 帶54以覆蓋環狀框架50的開口部52的方式將外周部安裝在環狀框架50 上。接著，將保護帶12從半導體晶片2的表面剝離。在這樣將半導體晶片2搭載在安裝于環狀框架50的粘貼帶54上后， 接下來使用圖9所示的分割裝置60實施晶片分割工序，即、將半導體晶 片2沿著形成有變質層30的間隔道4分割成一個個芯片。圖9所示的分割裝置60包括:保持環狀框架50的框架保持構件62; 和對在保持于框架保持構件62的環狀框架50上安裝的粘貼帶54進行擴 展的帶擴展構件64。框架保持構件62由環狀的框架保持部件66、和配設在框架保持部 件66的外周的作為固定構件的多個夾緊器68構成。框架保持部件66的 上表面形成載置環狀框架50的載置面66a，在該載置面66a上載置環狀 框架50。另外，載置在載置面66a上的環狀框架50通過夾緊器68固定在框 架保持部件66上。這樣構成的框架保持構件62被帶擴展構件64支承成 能夠在上下方向上移動。帶擴展構件64包括配設在環狀的框架保持部件66內側的擴展鼓70。 該擴展鼓70的內徑小于環狀框架50的內徑、且比粘貼在切割帶54上的 半導體晶片2的外徑大，其中，上述切割帶54安裝于上述環狀框架50。擴展鼓70在下端具有一體形成的支承凸緣72。帶擴展構件64還包 括使環狀的框架保持部件66在上下方向移動的驅動構件74。該驅動構件 74由配設在支承凸緣72上的多個空氣缸76構成，其活塞桿78與框架保 持部件66的下表面連接。由多個空氣缸76構成的驅動構件74使環狀的框架保持部件66在基 準位置和擴展位置之間沿上下方向移動，上述基準位置為框架保持部件擴展鼓70的上端處于大致同一高度的位置，上述擴展 位置為載置面66a比擴展鼓70的上端向下方低預定量的位置。參照圖10的(A)和圖10的(B)，對使用如上所述地構成的分割 裝置60所實施的半導體晶片分割工序進行說明。如圖10中(A)所示， 將經粘貼帶54支承有半導體晶片2的環狀框架50載置在框架保持部件 66的載置面66a上，并利用夾緊器68固定框架保持部件66。此時，框 架保持部件66定位于基準位置，該基準位置為框架保持部件66的載置 面66a與擴展鼓70的上端處于大致同一高度的位置。接著驅動空氣缸76，使得框架保持部件66下降至圖10中(B)所 示的擴展位置。由此，固定在框架保持部件66的載置面66a上的環狀框 架50也下降，所以安裝在環狀框架50上的粘貼帶54與擴展鼓70的上 端緣抵接，從而粘貼帶54主要在半徑方向上被擴展。其結果為，對粘貼在粘貼帶54上的半導體晶片2呈放射狀地作用拉 伸力。當這樣對半導體晶片2呈放射狀地作用拉伸力時，由于沿著間隔 道4形成的變質層30的強度降低，因此，半導體晶片2以該變質層30 為分割基點沿著變質層30斷裂，從而分割成一個個半導體芯片(器件) 6。在上述說明中，使用普通的半導體晶片2對在半導體晶片2的背面 2b形成金屬膜的工序以后的各工序進行了說明，但是，這些工序當然也 同樣可以應用于如圖3所示那樣的具有環狀凸部16的半導體晶片2'。此外，半導體晶片分割工序除了可以采用上述方法以外，也可以采 用如下所述的分割方法。例如可以采用以下方法等將粘貼在粘貼帶50 上的半導體晶片2載置到柔性的橡膠片上，通過利用輥子按壓半導體晶 片2的上表面，使半導體晶片2沿著形成有變質層30的、強度降低了的 間隔道4斷裂的方法；或者通過沿著形成有變質層30、強度降低了的間 隔道4作用按壓部件，使半導體晶片2斷裂的方法。
權利要求
1.一種半導體芯片的制造方法，其是將半導體晶片分割成一個個半導體芯片的方法，上述半導體晶片在表面上呈格子狀地形成有多條間隔道，并且上述半導體晶片具有器件區域和圍繞該器件區域的外周剩余區域，上述器件區域是在通過上述多條間隔道劃分出的多個區域中分別形成有器件的區域，其特征在于，上述半導體芯片的制造方法包括以下工序變質層形成工序，從上述半導體晶片的背面側將聚光點對準上述半導體晶片內部，沿著上述間隔道照射相對于上述半導體晶片具有透射性的波長的激光束，從而在上述半導體晶片的內部形成沿著上述間隔道的變質層；金屬膜成膜工序，在實施了上述變質層形成工序后，在上述半導體晶片的背面形成金屬膜；半導體晶片粘貼工序，在安裝于環狀框架的粘貼帶上粘貼上述半導體晶片；和半導體晶片分割工序，在上述半導體晶片粘貼于上述粘貼帶的狀態下對上述半導體晶片作用外力，從而沿著上述變質層將上述半導體晶片與上述金屬膜一起分割成一個個芯片。
2. 如權利要求1所述的半導體芯片的制造方法，其特征在于， 在上述半導體晶片分割工序中，通過擴展上述粘貼帶，來對該粘貼帶作用張力，從而分割上述半導體晶片。
3. 如權利要求1或2所述的半導體芯片的制造方法，其特征在于，關于上述半導體晶片，在實施上述變質層形成工序之前，預先對上 述半導體晶片的與上述器件區域對應的背面進行磨削，從而在上述半導 體晶片的與上述外周剩余區域對應的背面形成了環狀凸部。
4. 如權利要求3所述的半導體芯片的制造方法，其特征在于， 在上述金屬膜成膜工序之后、且在上述半導體晶片分割工序之前，除去上述半導體晶片的上述環狀凸部。
全文摘要
本發明提供一種半導體芯片的制造方法，其能高效率且不產生加工屑地分割在背面形成有金屬膜的半導體晶片。關于將半導體晶片分割成一個個半導體芯片的半導體芯片制造方法，其特征在于，包括變質層形成工序，從半導體晶片背面側將聚光點對準半導體晶片內部，沿間隔道照射相對于半導體晶片具有透射性的波長的激光束，從而在半導體晶片內部形成沿著間隔道的變質層；金屬膜成膜工序，在實施變質層形成工序后，在半導體晶片背面形成金屬膜；半導體晶片粘貼工序，在安裝于環狀框架的粘貼帶上粘貼半導體晶片；和半導體晶片分割工序，在半導體晶片粘貼在粘貼帶上的狀態下對半導體晶片作用外力，從而沿變質層將半導體晶片與金屬膜一起分割成一個個芯片。
文檔編號H01L21/78GK101515565SQ200910008028
公開日2009年8月26日 申請日期2009年2月19日 優先權日2008年2月20日
發明者長澤唯人 申請人:株式會社迪思科