CN101515565A - 半导体芯片的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体芯片的制造方法，其能高效率且不产生加工屑地分割在背面形成有金属膜的半导体晶片。关于将半导体晶片分割成一个个半导体芯片的半导体芯片制造方法，其特征在于，包括：变质层形成工序，从半导体晶片背面侧将聚光点对准半导体晶片内部，沿间隔道照射相对于半导体晶片具有透射性的波长的激光束，从而在半导体晶片内部形成沿着间隔道的变质层；金属膜成膜工序，在实施变质层形成工序后，在半导体晶片背面形成金属膜；半导体晶片粘贴工序，在安装于环状框架的粘贴带上粘贴半导体晶片；和半导体晶片分割工序，在半导体晶片粘贴在粘贴带上的状态下对半导体晶片作用外力，从而沿变质层将半导体晶片与金属膜一起分割成一个个芯片。

Description

半导体芯片的制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体芯片的制造方法，半导体晶片在表面上呈格子状地形成有多条间隔道，并在通过多条间隔道划分出的多个区域中分别形成有器件，并且在半导体晶片背面上覆盖有金属膜，上述半导体芯片的制造方法是沿着间隔道将上述半导体晶片分割成一个个半导体芯片(器件)的方法。
背景技术
关于在表面上形成有多个IC(Integrated Circuit：集成电路)、LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路)等器件的半导体晶片，在对背面进行磨削而形成为所希望的厚度后，沿着称为间隔道的分割预定线被分割成一个个半导体芯片，并应用于各种电子设备中。
作为将半导体晶片分割成一个个芯片的方法，一般有这样的方法：使用具有厚度大约为20～40μm的切削刃的切削刀具沿间隔道对半导体晶片进行切削的切割方法；以及使用相对于半导体晶片具有透射性的波长的脉冲激光束的方法。
在使用相对于半导体晶片具有透射性的波长的脉冲激光束的方法中，将聚光点对准半导体晶片内部，沿着间隔道照射相对于晶片具有透射性的波长的脉冲激光束，从而在半导体晶片内部连续地形成变质层，通过沿着因形成变质层而导致强度降低的间隔道施加外力，将半导体晶片分割成一个个芯片(例如参照日本特许第3408805号公报)。
另一方面，关于在表面上形成有大功率晶体管等器件的半导体晶片，一般在其背面形成有覆盖几nm(纳米)厚的金、银、钛等金属膜而成的接地层。
专利文献1：日本特许第3408805号公报
但是，由于金属膜具有粘性，所以当利用切削装置的切削刀具对在背面覆盖有金属膜的半导体晶片进行切削时，在分割出的半导体芯片的背面外周会产生飞边。此外，金属屑会附着在切削刀具上而产生孔眼堵塞，存在切削刀具的寿命下降的问题。
另一方面，在利用相对于半导体晶片具有透射性的波长的脉冲激光束进行切削的方法中，由于激光束不能透过金属膜，所以无法在金属膜内部形成变质层。
在使用激光束加工金属时，有使激光束会聚在金属表面从而使聚光点处的金属熔融的方法、以及使金属气化或等离子化的称为烧蚀的方法，但同时会产生称为熔解物或碎屑的加工屑，不适于厌忌加工屑的半导体芯片的制造。
发明内容
本发明鉴于这样的问题而完成，其目的在于，提供一种高效率且不产生加工屑地将在背面形成有金属膜的半导体晶片分割成一个个芯片的半导体芯片的制造方法。
根据本发明，提供一种半导体芯片的制造方法，其是将半导体晶片分割成一个个半导体芯片的方法，上述半导体晶片在表面上呈格子状地形成有多条间隔道，并且上述半导体晶片具有器件区域和围绕该器件区域的外周剩余区域，上述器件区域是在通过上述多条间隔道划分出的多个区域中分别形成有器件的区域，其特征在于，
上述半导体芯片的制造方法包括以下工序：
变质层形成工序，从上述半导体晶片的背面侧将聚光点对准上述半导体晶片内部，沿着上述间隔道照射相对于上述半导体晶片具有透射性的波长的激光束，从而在上述半导体晶片的内部形成沿着上述间隔道的变质层；
金属膜成膜工序，在实施了上述变质层形成工序后，在上述半导体晶片的背面形成金属膜；
半导体晶片粘贴工序，在安装于环状框架的粘贴带上粘贴上述半导体晶片；和
半导体晶片分割工序，在上述半导体晶片粘贴于上述粘贴带的状态下对上述半导体晶片作用外力，从而沿着上述变质层将上述半导体晶片与上述金属膜一起分割成一个个芯片。
优选的是，半导体晶片分割工序通过扩展粘贴带，来对粘贴带作用张力，从而将半导体晶片分割成一个个芯片。
优选的是，关于半导体晶片，在实施变质层形成工序之前，预先对半导体晶片的与器件区域对应的背面进行磨削，从而在半导体晶片的与外周剩余区域对应的背面形成了环状凸部。
根据本发明，在利用脉冲激光束在半导体晶片内部形成了变质层之后，在晶片背面形成作为接地层的金属膜，然后沿着形成有变质层的间隔道将半导体晶片和金属膜一起分割成一个个芯片，因此，对于在背面形成有作为接地层的金属膜的半导体晶片，也能够不产生加工屑且高效率地分割成一个个芯片。
此外，由于不是如使用切削刀具的切割那样来切削除去间隔道的方法，所以能够减小间隔道相对于器件区域所占的面积比，能够提高生产效率。
附图说明
图1是半导体晶片的表面侧立体图。
图2是粘贴有保护带的半导体晶片的背面侧立体图。
图3是表示对与器件区域对应的背面进行磨削、在外周剩余区域形成有环状凸部的半导体晶片的图。
图4是用于实施变质层形成工序的激光加工装置的主要部分立体图。
图5是实施变质层形成工序的说明图。
图6是表示在半导体晶片的内部形成有多个变质层的状态的说明图。
图7是减压成膜装置的概略剖视图。
图8是在安装于环状框架的粘贴带上粘贴有半导体晶片的状态的立体图。
图9是分割装置的立体图。
图10是晶片分割工序的说明图。
标号说明
2：半导体晶片；4：间隔道；6：器件；8：器件区域；10：外周剩余区域；12：保护带；16：环状凸部(环状加强部)；18：激光加工装置；20：卡盘工作台；22：激光束照射构件；24：摄像构件；28：聚光器；30：变质层；32：减压成膜装置；42：溅射源；44：高频电源；50：环状框架；54：粘贴带；60：分割装置；62：框架保持构件；64：带扩展构件；66：框架保持部件；70：扩展鼓；76：空气缸。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的半导体芯片的制造方法的优选实施方式。图1表示半导体晶片2的表面侧立体图。
半导体晶片2例如由厚度为300μm的硅晶片构成，在半导体晶片2的表面2a上呈格子状地形成有多条间隔道(分割预定线)4。并且，在半导体晶片2的表面2a上，在通过呈格子状地形成的多条间隔道4划分出的多个区域中分别形成有IC、LSI等器件6。
这样构成的半导体晶片2具有：形成有器件6的器件区域8、和围绕器件区域8的外周剩余区域10。在半导体晶片2的表面2a上通过保护带粘贴工序粘贴保护带12。
这样，半导体晶片2的表面2a被保护带12保护起来，如图2所示成为露出背面2b的形态。将分割成一个个芯片的半导体晶片在沿间隔道切断之前，通过磨削背面而形成为预定的厚度。
近年来，为了实现电气设备的轻量化、小型化，要求使晶片的厚度变得更薄，例如为50μm左右。关于这样磨削得很薄的半导体晶片，其处理变得困难，存在在搬送等中破损的危险。
因此，提出了这样的磨削方法：如图3所示，只对半导体晶片2′的与器件区域8对应的背面进行磨削形成圆形凹部14，从而在与围绕器件区域8的外周剩余区域10对应的晶片背面形成环状凸部(环状加强部)16。
参照图4，表示在半导体晶片2内部沿间隔道形成变质层的激光加工装置18的概略结构图。激光加工装置18包括：保持半导体晶片2的卡盘工作台20；对保持在卡盘工作台20上的半导体晶片2照射激光束的激光束照射构件22；以及对保持在卡盘工作台20上的半导体晶片2进行摄像的CCD照相机等摄像构件24。
卡盘工作台20构成为吸引保持半导体晶片2，卡盘工作台20通过未图示的移动机构在图4中箭头X所示的加工进给方向和箭头Y所示的分度进给方向上移动。
激光束照射构件22具有实质上水平配置的圆筒形状的壳体26。在壳体26内配设有脉冲激光束振荡构件，该脉冲激光束振荡构件包括：YAG激光振荡器或YVO4激光振荡器等脉冲激光束振荡器、和重复频率设定构件。在壳体26的前端部安装有聚光器28，该聚光器28用来使从脉冲激光束振荡构件振荡出的脉冲激光束会聚。
摄像构件24除了包括利用可见光线进行拍摄的通常的摄像元件(CCD)以外，还包括：对半导体晶片2照射红外线的红外线照射构件、和输出与红外线对应的电信号的摄像元件(红外线CCD)等，上述摄像构件24将所拍摄到的图像信号发送至未图示的控制构件。
在使用激光加工装置18在半导体晶片2内形成变质层时，如图4所示，将半导体晶片2以保护带12侧朝下的方式载置在激光加工装置18的卡盘工作台20上。
然后，通过未图示的吸引构件将半导体晶片2吸附保持在卡盘工作台20上。因此，吸引保持在卡盘工作台20上的半导体晶片2的背面2b处于上侧。
将吸引保持有半导体晶片2的卡盘工作台20通过未图示的移动机构定位到摄像构件24的正下方。然后通过摄像构件24来实施检测半导体晶片2的应进行激光加工的加工区域的校准。
即，摄像构件24和未图示的控制构件执行图案匹配等图像处理，从而完成激光束照射位置的校准，所述图案匹配等图像处理用来进行形成在半导体晶片2的预定方向上的间隔道4、与沿着间隔道4照射激光束的激光束照射构件22的聚光器28的位置对准。接着，对形成在半导体晶片2上的、与上述预定方向正交的方向上的间隔道4，也同样地完成激光束照射位置的校准。
此时，半导体晶片2的形成有间隔道4的表面2a位于下侧，但是由于摄像构件24包括红外线CCD，所以能够从背面2b透射地拍摄间隔道4。
在如上所述地实施了校准工序之后，如图5中(A)所示，将卡盘工作台20移动至照射激光束的激光束照射构件22的聚光器28所处的激光束照射区域，并将预定的间隔道4的一端定位于激光束照射构件22的聚光器28的正下方。
然后，从聚光器28照射相对于半导体晶片2具有透射性的脉冲激光束，同时使卡盘工作台20以预定的进给速度在图5的(A)中箭头X1所示的方向上移动。
然后如图5的(B)所示，在聚光器28的照射位置到达间隔道4的另一端的位置之后，停止照射脉冲激光束，并且使卡盘工作台20停止移动。
通过使脉冲激光束的聚光点P对准半导体晶片2的表面2a(下表面)附近，以露出于半导体晶片2的表面2a并且从表面2a朝向内部的方式形成变质层30。该变质层30形成为熔融再硬化层。
该变质层形成工序中的加工条件例如如下所示地设定。
光源            ：LD激发Q开关Nd:YVO4脉冲激光
波长            ：1064nm
重复频率        ：100kHz
脉冲输出        ：10μJ
聚光点直径      ：Φ1μm
加工进给速度    ：100mm/秒
此外，在半导体晶片2的厚度较厚的情况下，如图6所示，通过分阶段地改变聚光点P来多次执行上述的变质层形成工序，来形成多个变质层30。例如在上述的加工条件下，一次形成的变质层30的厚度约为50μm，所以通过实施例如三次变质层形成工序，来形成150μm的变质层30。
也可以对厚度为300μm的半导体晶片形成六层变质层30，在半导体晶片2的内部沿着间隔道4从表面2a直至背面2b都形成变质层30。此外，变质层30也可以仅形成在内部而不露出于表面2a和背面2b。
在如上所述地沿着半导体晶片2的在预定方向上延伸的所有间隔道4实施了变质层形成工序之后，将卡盘工作台20旋转90度，沿着与上述预定方向垂直地延伸的各间隔道4实施变质层形成工序。
在本实施方式中，在实施了变质层形成工序后，实施在半导体晶片2的背面2b形成由金、银、钛等构成的金属膜的金属膜成膜工序。当在半导体晶片2的背面2b形成金属膜时，使用例如图7所示的减压成膜装置32来形成金属膜。
该减压成膜装置32包括保持部38，该保持部38利用静电方式将半导体晶片2保持在由壳体34划分出的腔室36内，在保持部38上方的与保持部38对置的位置，以支承于励磁部件40的状态配设有由金属构成的溅射源42。
在溅射源42上连接有高频电源44。在壳体34的一个侧部设置有导入氩气等溅射气体的导入口46，在壳体34另一侧部设置有与减压源连通的减压口48。
通过将半导体晶片2的保护带12侧静电式地保持在保持部38上，半导体晶片2的背面2b被保持成与溅射源42对置。然后，从高频电源44对被励磁部件40磁化了的溅射源42附加40kHz左右的高频电力，从减压口48将腔室36内减压至大约10-2Pa～10-4Pa，使腔室内形成减压环境，并且从导入口46导入氩气并使其产生等离子体。
由此，等离子体中的氩气与溅射源42碰撞，使得粒子从溅射源42弹出并堆积在半导体晶片2的背面2b上，从而在半导体晶片2的背面上形成预定厚度、例如大约30～60nm的金属膜。该金属膜成膜工序中也可以利用蒸镀或CVD等来实施以代替溅镀。
在这样利用金属膜覆盖了半导体晶片2的背面2b后，将半导体晶片2搭载在安装于环状框架的粘贴带上。即，如图8所示，使半导体晶片2的表面2a朝上，将覆盖有金属膜的背面2b粘贴在粘贴带54上，该粘贴带54以覆盖环状框架50的开口部52的方式将外周部安装在环状框架50上。接着，将保护带12从半导体晶片2的表面剥离。
在这样将半导体晶片2搭载在安装于环状框架50的粘贴带54上后，接下来使用图9所示的分割装置60实施晶片分割工序，即、将半导体晶片2沿着形成有变质层30的间隔道4分割成一个个芯片。
图9所示的分割装置60包括：保持环状框架50的框架保持构件62；和对在保持于框架保持构件62的环状框架50上安装的粘贴带54进行扩展的带扩展构件64。
框架保持构件62由环状的框架保持部件66、和配设在框架保持部件66的外周的作为固定构件的多个夹紧器68构成。框架保持部件66的上表面形成载置环状框架50的载置面66a，在该载置面66a上载置环状框架50。
另外，载置在载置面66a上的环状框架50通过夹紧器68固定在框架保持部件66上。这样构成的框架保持构件62被带扩展构件64支承成能够在上下方向上移动。
带扩展构件64包括配设在环状的框架保持部件66内侧的扩展鼓70。该扩展鼓70的内径小于环状框架50的内径、且比粘贴在切割带54上的半导体晶片2的外径大，其中，上述切割带54安装于上述环状框架50。
扩展鼓70在下端具有一体形成的支承凸缘72。带扩展构件64还包括使环状的框架保持部件66在上下方向移动的驱动构件74。该驱动构件74由配设在支承凸缘72上的多个空气缸76构成，其活塞杆78与框架保持部件66的下表面连接。
由多个空气缸76构成的驱动构件74使环状的框架保持部件66在基准位置和扩展位置之间沿上下方向移动，上述基准位置为框架保持部件66的载置面66a与扩展鼓70的上端处于大致同一高度的位置，上述扩展位置为载置面66a比扩展鼓70的上端向下方低预定量的位置。
参照图10的(A)和图10的(B)，对使用如上所述地构成的分割装置60所实施的半导体晶片分割工序进行说明。如图10中(A)所示，将经粘贴带54支承有半导体晶片2的环状框架50载置在框架保持部件66的载置面66a上，并利用夹紧器68固定框架保持部件66。此时，框架保持部件66定位于基准位置，该基准位置为框架保持部件66的载置面66a与扩展鼓70的上端处于大致同一高度的位置。
接着驱动空气缸76，使得框架保持部件66下降至图10中(B)所示的扩展位置。由此，固定在框架保持部件66的载置面66a上的环状框架50也下降，所以安装在环状框架50上的粘贴带54与扩展鼓70的上端缘抵接，从而粘贴带54主要在半径方向上被扩展。
其结果为，对粘贴在粘贴带54上的半导体晶片2呈放射状地作用拉伸力。当这样对半导体晶片2呈放射状地作用拉伸力时，由于沿着间隔道4形成的变质层30的强度降低，因此，半导体晶片2以该变质层30为分割基点沿着变质层30断裂，从而分割成一个个半导体芯片(器件)6。
在上述说明中，使用普通的半导体晶片2对在半导体晶片2的背面2b形成金属膜的工序以后的各工序进行了说明，但是，这些工序当然也同样可以应用于如图3所示那样的具有环状凸部16的半导体晶片2′。
此外，半导体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：将粘贴在粘贴带50上的半导体晶片2载置到柔性的橡胶片上，通过利用辊子按压半导体晶片2的上表面，使半导体晶片2沿着形成有变质层30的、强度降低了的间隔道4断裂的方法；或者通过沿着形成有变质层30、强度降低了的间隔道4作用按压部件，使半导体晶片2断裂的方法。

Claims (4)

1.一种半导体芯片的制造方法，其是将半导体晶片分割成一个个半导体芯片的方法，上述半导体晶片在表面上呈格子状地形成有多条间隔道，并且上述半导体晶片具有器件区域和围绕该器件区域的外周剩余区域，上述器件区域是在通过上述多条间隔道划分出的多个区域中分别形成有器件的区域，其特征在于，
上述半导体芯片的制造方法包括以下工序：
变质层形成工序，从上述半导体晶片的背面侧将聚光点对准上述半导体晶片内部，沿着上述间隔道照射相对于上述半导体晶片具有透射性的波长的激光束，从而在上述半导体晶片的内部形成沿着上述间隔道的变质层；
金属膜成膜工序，在实施了上述变质层形成工序后，在上述半导体晶片的背面形成金属膜；
半导体晶片粘贴工序，在安装于环状框架的粘贴带上粘贴上述半导体晶片；和
半导体晶片分割工序，在上述半导体晶片粘贴于上述粘贴带的状态下对上述半导体晶片作用外力，从而沿着上述变质层将上述半导体晶片与上述金属膜一起分割成一个个芯片。
2.如权利要求1所述的半导体芯片的制造方法，其特征在于，
在上述半导体晶片分割工序中，通过扩展上述粘贴带，来对该粘贴带作用张力，从而分割上述半导体晶片。
3.如权利要求1或2所述的半导体芯片的制造方法，其特征在于，
关于上述半导体晶片，在实施上述变质层形成工序之前，预先对上述半导体晶片的与上述器件区域对应的背面进行磨削，从而在上述半导体晶片的与上述外周剩余区域对应的背面形成了环状凸部。
4.如权利要求3所述的半导体芯片的制造方法，其特征在于，
在上述金属膜成膜工序之后、且在上述半导体晶片分割工序之前，除去上述半导体晶片的上述环状凸部。
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