減少單顆化半導體片芯中殘余污染物的方法
【專利說明】減少單顆化半導體片芯中殘余污染物的方法
[0001]相關申請案
[0002]本申請要求美國臨時申請N0.62/007，794的優先權的權益，該申請提交于2014年6月4日，當前是共同未決的，并且其全文并入本文中。
[0003]發明背景
[0004]本發明整體涉及電子器件，并且更具體地涉及形成半導體的方法。
[0005]在過去，半導體工業利用各種方法和設備從半導體晶片(wafer)單顆化(singulate)單個半導體片芯(die)，片芯制造于半導體晶片上。通常，使用被稱作劃片或切片的技術借助金剛石切輪沿著劃片網格或單顆化道部分或完全切割穿過晶片，所述劃片網格或單顆化道形成于晶片上且位于單個片芯之間。為允許切片輪的對準和寬度，每個劃片網格通常具有一般為約一百五十(150)微米的巨大寬度，，其占據半導體晶片的大部分。另外，在半導體晶片上將每條單顆化道劃片所需的時間可花費一小時或更久。該時間降低了生產設施的吞吐量和制造能力。
[0006]其他方法，包括熱激光分離(TLS)、隱形切片(從晶片背面進行激光切片)以及等離子體切片，已被研發作為劃片的替換方案。相比于劃片和其他替代工藝，等離子體切片是一種有發展前途的工藝，因為其支持較窄的劃片道，增大了吞吐量，并且可將片芯單顆化為多種的和靈活的圖案。然而，等離子體切片已具有制造實施挑戰。這樣的挑戰包括與晶片后側層諸如背部金屬層的不兼容性，因為所述蝕刻工藝已經不能有效地從單顆化道去除后側層。從劃片道去除后側層對于促進后續加工諸如取放和裝配工藝是必要的。進一步地，等離子體切片可在表面上留下污染物諸如殘留聚合物材料或氟殘留，其中所述表面包括但不限于單顆化片芯的側壁表面。此類污染物可降低單顆化片芯的質量和可靠性。
[0007]因此，期望具有減少來自從半導體晶片分離的片芯的殘余污染物的存在的方法。如果所述方法是成本有效的且將對分離的片芯的任何損壞最小化，則將是有益的。
【附圖說明】
[0008]圖1示出根據本發明的半導體晶片的實施例的縮小平面圖；
[0009]圖2至圖10示出在根據本發明的實施例從晶片單顆化片芯的工藝中各個階段的圖1的半導體晶片的實施例的部分剖視圖；
[0010]圖11示出在根據本發明的實施例的加工的后期階段的圖10或圖15的半導體晶片的實施例的部分剖視圖；
[0011]圖12至圖15示出在根據本發明的另一實施例從晶片單顆化片芯的各個階段的圖1的半導體晶片的實施例的部分剖視圖；以及
[0012]圖16示出根據本發明的另一實施例的部分剖視圖。
[0013]為簡單且清楚的說明起見，圖中要素未必按比例繪制，并且不同附圖中的相同參考編號表示相同要素。另外，為了說明書的簡單起見，已熟知步驟和要素的細節描述被省略。為附圖的清楚起見，器件結構的某些區域，諸如摻雜區或電介質區，可被示出為具有大致直線的邊緣和精確的角落。但是，本領域技術人員理解的是，由于摻雜劑的擴散和活化或層的形成，此類區域的邊緣通常可以不是直線，并且該角可以不是精確的角度。此外，當與半導體區域、晶片或襯底一起使用時，術語“主表面”表示與另一種材料諸如電介質、絕緣體、導體或多晶半導體一起形成界面的半導體區域、晶片或襯底的表面。主表面可具有在X方向、y方向和Z方向上變化的外形。
【具體實施方式】
[0014]圖1為縮小的平面圖，其以圖形示出在后期制造步驟的半導體晶片10。晶片10包括形成于半導體晶片10上并且作為其的一部分形成的多個半導體片芯，諸如片芯12、14、16和18。片芯12、14、16和18在晶片10上按間隔彼此間隔開，在所述間隔中將要形成或限定單顆化道，諸如劃片道或單顆化道13、15、17和19。如本領域中熟知的，晶片10上的所有半導體片芯通常在所有側面上按區域彼此分開，在所述區域中將要形成劃片道或單顆化道諸如單顆化道13、15、17和19。片芯12、14、16和18可為任何種類的電子器件，包括半導體器件諸如二極管、晶體管、分立器件、傳感器器件、光學器件、集成電路或本領域技術人員已知的其他器件。在一個實施例中，晶片10已完成晶片加工，所述晶片加工包括下文描述的后側層的形成。
[0015]圖2示出在根據第一實施例的片芯單顆化方法中的早期階段的晶片10的放大剖視圖。在一個實施例中，晶片10附接到承載襯底、轉移帶或承載帶30，這些有利于支撐單顆化后的多個片芯。此類承載帶為本領域技術人員所熟知。在一個實施例中，承載帶30可附接到框架40，該框架40可包括框架部分或部分401和402。如圖所示，承載帶30可附接到框架部分401的表面4010，并附接到框架部分402的表面4020。
[0016]在所示的橫截面中，晶片10可包括大塊襯底11諸如硅襯底，其可包括相對的主表面21和22。在一個實施例中，可沿主表面21的部分形成接觸焊盤24，以提供形成于襯底11之內的結構與下一級別的組件或外部元件之間的電接觸。例如，接觸焊盤24可被形成以接收鍵合線或線夾，該鍵合線或線夾可隨后附接到接觸焊盤24，或者接觸焊盤24可被形成以接收焊料球、凸塊或其他類型的附接結構。接觸焊盤24通常可為金屬或其他導電材料。通常，電介質材料26諸如氈狀沉積電介質層可在主表面21上形成或覆蓋其形成，以充當晶片10的鈍化層。在一個實施例中，電介質材料26可為以比襯底11的速率更慢的速率進行蝕刻的材料。在一個實施例中，當襯底11為硅時，電介質材料26可為氧化硅、氮化硅或聚酰亞胺。
[0017]在一個實施例中，可在電介質材料26(以及可以在電介質材料26下方形成的其他電介質層)中形成開口，以暴露接觸焊盤24的下面表面和襯底11的表面，單顆化道13、15、17和19將在襯底11的表面中形成。如圖所示并且根據本實施例，晶片10進一步包括形成于晶片10的主表面22上或覆蓋該主表面22形成的材料層28。在一個實施例中，層28可為導電的背襯金屬層。在一個實施例中，層28可為多層金屬系統，諸如，鈦/鎳/銀、鈦/鎳/銀/鎢、鉻/鎳/金、銅、銅合金、金或本領域技術人員已知的其他材料。在另一個實施例中，層28可為晶片背面涂層(WBC)膜，諸如片芯附接涂層。
[0018]圖3示出在等離子體蝕刻單顆化工藝期間的后續步驟的晶片10的放大剖視圖。在一個實施例中，晶片10可被安裝在承載帶30上并且然后可被放置在蝕刻裝置300諸如等離子體蝕刻裝置內。在一個實施例中，襯底11可通過開口蝕刻，以形成或限定從主表面21延伸的單顆化道或開口 13、15、17和19。蝕刻工藝可使用化學作用(通常被表示為箭頭31)執行，所述化學作用以比電介質和/或金屬的速率高得多的速率選擇性地對硅進行蝕刻。在一個實施例中，可使用常被稱作Bosch工藝的工藝來蝕刻晶片10。在一個實施例中，可在深反應離子蝕刻系統中使用Bosch工藝蝕刻晶片10。該系統購自美國弗羅里達州圣彼德斯堡的PlasmaTherm LLC。在一個實施例中，單顆化道13、15、17和19的寬度可為約五微米至約十五微米。因為大致如圖4所示的蝕刻選擇性，所以該寬度足以確保形成單顆化道13、15、17和19的開口可完全穿過襯底11形成并且鄰近層28停止。在一個實施例中，層28可用作等離子體蝕刻單顆化工藝的停止層。在一個實施例中，可使用Bosch工藝在約十五至約三十分鐘內形成單顆化道13、15、17和19。
[0019]圖5示出在后續工藝步驟時的晶片10的剖視圖。在一個實施例中，根據本實施例，使用加壓流體去除步驟、流體消融步驟或流體機加工步驟從單顆化道13、15、17和19內去除層28的部分。在一個實施例中，可將包括在承載帶30上的晶片10的框架40放置在流體旋轉沖洗裝置60中。在一個實施例中，晶片10的主表面21可面朝上或遠離承載帶30。在一個實施例中，裝置60可配置有放置在晶片10上方的噴嘴或分配固定裝置61，如圖5所示。框架40和承載帶30可被放置在支撐結構63諸如真空吸盤上。在一個實施例中，結構63可被配置成大致如箭頭64所示進行旋轉或轉動。在一個實施例中，結構63可被配置成使承載帶30大致如箭頭69所示拉伸或伸展，從而對層28提供另外的力以幫助從單顆化道內去除或分開層28。
[0020]裝置60可包括桶狀或盆狀結構67，其可用于包含并采集穿過出口 68進入收集桶71中的工藝流出物。本方法和裝置的一個有益效果是，來自在機加工工藝期間去除的層28的材料可被存儲用于回收或用于環保處理技術。
[0021]在一個實施例中，可在Disco牌旋轉沖洗裝置中使用上述工藝去除層28或對其機加工。在該工藝中，在結構63和晶片10旋轉時，可從噴嘴61分配機加工介質諸如流體72。在一個實施例中，噴嘴61可大致如箭頭74所示移動或跨晶片10擺動。在一個實施例中，流體72可為液體、氣體、它們的混合物或去除層28同時最小化對片芯12、14、16和18造成的損壞或不期望污染物的其他材料。在一個實施例中，流