一种形成极薄功率装置芯片的方法制造方法及图纸

一种形成极薄装置芯片的方法，其特征在于，包含以下步骤：　　　　步骤ａ：提供一个具有原始厚度的半导体晶圆，所述的晶圆具有一组位于其前侧面的预制装置；　　　　步骤ｂ：从晶圆背侧，仅减薄晶圆的中央区域，为预制装置提供相应的极薄区域，同时保留具有原始厚度的晶圆外围区域，作为结构强度，防止后续操作中的破损；　　　　步骤ｃ：在晶圆背侧形成电阻连接；　　　　步骤ｄ：从晶圆上，分离并收集所述的每一组预制装置，形成极薄芯片。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体装置制造领域，涉及一种形成极薄的功率半导体装置 芯片的方法，所述的功率半导体装置如功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅极双极晶体管(IGBT)。技术背景现代电子产品的大体趋势，如市场定位的需要，是产品小型化并且功能 性大大增强。毫无疑问，同样的趋势也适用于功率电子装置区段。因此，在 功率电子装置领域，现在需要小型化的产品，同时在功率电子装置中，及其 需要高效的散热以及对电磁干扰(EMI) /无线射频干扰(RFI)的屏蔽。由于具有减少体装置电阻、减少体装置热压力，以及在维持低剖面的同 时，能制成薄于10密尔(mil,千分之一寸)的晶粒堆栈的优势，功率半导 体装置芯片在半导体行业应用广泛。由于厚的外延层成本高，外延层必须作 为用于高电压的半导体的体(semiconductor bulk)来生成是十分重要的。 这是因为，必须的外延厚度与最高装置电压近似成正比。 以下是对先前技术中制造薄的半导体晶圆的简要介绍。 在2000年12月19日，由Morcom等人申请并转让给Intersil公司的， 标题为自给的极薄硅晶圆加工的美国专利6， 162,702中，描述了一个具 有许多极薄的中央区域硅晶圆，较厚的硅圆周边框支撑着上述中央区域。通 过传统方法采用传统移除设备来减薄所述的中央区域。作为可选方法，也可 采用光致抗蚀剂涂层或光致抗蚀剂涂层与硬质涂层的组合体来蚀刻掉中央 区域。在2005年4月26日，由Desalvo等人申请的，标题为制造微波无线 射频晶圆的刚性背侧构造美国专利6， 884， 717中，描述了一种基于蚀刻减 薄半导体晶圆的方法，作为一个改良的可选方案来代替打磨和抛光减薄晶圆法。减薄的晶圆包括一个结构增强的晶圆，在原始晶圆层的背侧栅格数组上 设置栅格单元，该栅格单元环绕单独的减薄晶圆区域，以改良减薄晶圆的强度和物理刚性。更适宜地，栅格数组被用于同样在原始晶圆层上的附加晶圆 外围背侧环上。可以在减薄工艺、快速蚀刻过程中避免晶圆前面的表面粘着， 通过公开的减薄安排，减少晶圆破损，提高晶圆强度并改进晶圆处理，比传 统晶圆减薄技术具有优势。在2005年10月27日，由Kroninger、 Wener等人申请的，标题为晶 圆稳定性装置和联合制造方法的美国专利20050236693中，描述了一个稳 定性装置和方法，以稳定化处理一个薄的薄膜晶圆。薄晶圆被固定和定位在 平面结构(planar fashion)上。稳定性装置外形为环，设置在晶圆的外围 并且紧密地连接在其上。稳定性装置和晶圆通过负压力(negative pressure) 或具有高热稳定性的粘合剂连接。晶圆和装置采用相似的半导体材料加工， 并具有相同的外形轮廓(outline contour)。在晶圆生产和处理过程的处理步骤中，稳定性装置保留在晶圆上。在2006年10月3日，Priewasser申请了一个标题为处理晶圆的方法 的美国专利7，115，485，并转让给日本东京的Disco公司。为了在处理过程 中易于操作一个薄晶圆， 一个保护部件粘结并贯穿粘合剂至晶圆前侧表面的 外围剩余区域，该区域不是由单独装置形成，并且晶圆的背侧表面建立在整 个晶圆的前侧表面被保护部件支撑的基础上。由于晶圆外部的外围通过保护 部件来增强，即便在进行了打磨减薄处理后，晶圆仍可以容易地被操作。
技术实现思路
本专利技术公开了一种制造功率半导体装置的极薄芯片的方法。该方法从一 个具有原始厚度的半导体晶圆和预制的前侧装置开始，包括如下步骤从晶圆背侧减薄晶圆中央区域，为预制装置提供一个极薄的区域，同时 在晶圆外围部分保留原始厚度，以提供结构强度防止后续处理中的破损；在晶圆背侧形成一个电阻连接；从晶圆上分离并收集每一个预制装置，形成极薄芯片。 在一个形成电阻连接的实施例中，该方法包括 清洁并蚀刻晶圆背侧，以移除污垢和氧化物； 在晶圆背侧上真空沉积背衬金属。 在另一个形成电阻连接的实施例中，该方法包括使用搀杂剂，在晶圆背侧引入离子，形成一个重搀杂传导层 对晶圆进行退火处理，以启动引入的搀杂剂；清理并蚀刻晶圆背侧，以移除污垢和氧化物； 在晶圆背侧上真空沉积背衬金属。 在形成电阻连接的另一个实施例中，该方法包括使用搀杂剂，在晶圆背侧引入离子，形成一个重搀杂传导层清理并蚀刻晶圆背侧，以移除污垢和氧化物； 在晶圆背侧上真空沉积背衬金属； 对晶圆进行退火处理，以启动引入的搀杂剂。在形成电阻连接的另一个实施例中，该方法包括，探测并标记晶圆前侧， 从缺陷装置中区分出具有功能的装置。由于仅中央区域减薄所导致的晶圆背 侧的分段形貌(st印ped topography),故该方法进一步采用一个台阶外形 体以匹配和支持晶圆背侧的形貌，并防止在晶圆探测过程中晶圆背侧破损。 该台阶外形体可进一步从顶部表面的埠提供真空，以加强其对晶圆的控制 力。在一个实施例中，分离和收集预制装置的步骤进一步包括把晶圆背侧 临时粘结到分割带上，以便能在足够的机械强度下卸下该晶圆。该步骤通过以下方式完成采用一个尺寸比晶圆大的单侧面的带作为分割带，采用一个分割框架支撑分割带。另外，使用一个背衬金属板，该背衬金属板的尺寸和 外形与减薄的晶圆的中央区域的尺寸和外形充分匹配。然后，将分割带具有 粘合剂的一侧贴到晶圆背侧，将切割带夹在晶圆和背衬金属板板的中间，然 后压分割带，使其与晶圆背侧紧密粘结，并将分割带的外围粘结在分割框架 上。然后移除背衬金属板。将预制装置之间分离开，并从晶圆外围上分离预 制装置，同时允许单独的预制装置和晶圆外围被粘结到分割带上。上述步骤通过以下方式实现采用一个台阶外形体以匹配和支持晶圆背侧的形貌，并 防止在晶圆探测过程中晶圆背侧破损。通过分割框架来固定分割带外侧边缘 的同时，将预制装置从晶圆上机械分割开，该分割深度略厚于晶圆中央区域。 然后，采用足够的机械强度，从分割带上拾取并收集单独的预制装置(pre-fabricated devices)^在一个实施例中，通过以下方法将晶圆背侧粘结到分割带上采用一个尺寸比晶圆大的双侧带，作为分割带，采用一个分割框架来支撑分割带；使用一个背衬金属板，该背衬金属板的尺寸和外形与减薄的晶圆的中央区域的尺寸和外形充分匹配；将切割带夹在晶圆和背衬金属板板的中间，然后压分割带，使其与晶圆 背侧和背衬金属板紧密粘结，并将分割带的外围粘结在分割框架上。在一个实施例中，将预制装置之间分离开，并从晶圆外围上分离预制装置的步骤通过以下方式完成使用一个平的卡盘来支撑背衬金属板—分割带组合物的背侧，以防止后续处理步骤中晶圆破损；在使用分割框架固定分割带外侧边缘的同时，从晶圆上机械分割开预制 装置。在一个实施例中，分离收集预制装置的步骤包括将晶圆前侧粘结到第一传送带上，以允许后续的移除； 为了实现后续的移除，第一传送带可以是紫外线释放型； 采用一个分割框架来固定传送带，并且粘贴分割框架和第一传送带到卡 盘上；在固定第一传送带的外侧边缘和分割带的同时，从晶圆外围上，分离并 拾取连同第一传送带在一起的晶圆中央区域；临时粘结晶圆背侧到第二传送带上，以允许后续的释放；采用一个分割框架固定第二传送带的外侧边缘，从晶圆上移除第一传送 带，以形成带传送；粘贴第二传送带到卡盘上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成极薄装置芯片的方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤ａ：提供一个具有原始厚度的半导体晶圆，所述的晶圆具有一组位于其前侧面的预制装置；步骤ｂ：从晶圆背侧，仅减薄晶圆的中央区域，为预制装置提供相应的极薄区域，同时保留具有原始厚度的晶圆外围区域，作为结构强度，防止后续操作中的破损；步骤ｃ：在晶圆背侧形成电阻连接；步骤ｄ：从晶圆上，分离并收集所述的每一组预制装置，形成极薄芯片。

【技术特征摘要】
1. 一种形成极薄装置芯片的方法，其特征在于，包含以下步骤步骤a提供一个具有原始厚度的半导体晶圆，所述的晶圆具有一组位于其前侧面的预制装置；步骤b从晶圆背侧，仅减薄晶圆的中央区域，为预制装置提供相应的极薄区域，同时保留具有原始厚度的晶圆外围区域，作为结构强度，防止后续操作中的破损；步骤c在晶圆背侧形成电阻连接；步骤d从晶圆上，分离并收集所述的每一组预制装置，形成极薄芯片。2、 如权利要求1所述的一种形成极薄装置芯片的方法，其特征在于，所述 的形成电阻连接的步骤进一步包括步骤C1:清洁并蚀刻晶圆背侧，以移除其上的污垢和氧化物； 步骤C2:在晶圆背侧上真空沉积背衬金属。3、 如权利要求1所述的一种形成极薄装置芯片的方法，其特征在于，所述 的形成电阻连接的步骤进一步包括步骤C1:使用搀杂剂，向晶圆背侧引入离子，形成一个重搀杂半导体层； 步骤C2:对晶圆进行退火处理，以激活引入的搀杂剂； 步骤C3:清洁并蚀刻晶圆背侧，以移除其上的污垢和氧化物； 步骤C4:在晶圆背侧上真空沉积背衬金属。4、 如权利要求1所述的一种形成极薄装置芯片的方法，其特征在于，所述 的形成电阻连接的步骤进一步包括步骤cl:使用搀杂剂，向晶圆背侧引入离子，形成一个重搀杂半导体层; 步骤C2:清洁并蚀刻晶圆背侧，以移除其上的污垢和氧化物； 步骤C3:在晶圆背侧上真空沉积背衬金属； 步骤C4:对晶圆进行退火处理，以激活引入的搀杂剂。5、 如权利要求1所述的一种形成极薄装置芯片的方法，其特征在于，所述 的形成电阻连接的步骤进一步包括探测并标记晶圆的前侧，以从缺陷装置 中区分出具有功能的装置。6、 如权利要求5所述的一种形成极薄装置芯片的方法，其特征在于，所述的探测并标记晶圆的前侧的步骤，进一步包括由于仅减薄中央区域所导致的晶圆背侧的分段形貌，采用一个台阶外形 体以匹配和支持晶圆背侧的形貌，防止后续操作中的破损。7、 如权利要求6所述的一种形成极薄装置芯片的方法，其特征在于，所述 的采用一个台阶外形体的步骤，进一步包括在台阶外形体的顶表面上采用一组真空端口，以加强其对晶圆的控制力。8、 如权利要求1所述的一种形成极薄装置芯片的方法，其特征在于，所述 的分离并收集预制装置的步骤，进一步包括步骤dl:把晶圆背侧临时粘结到分割带上，并且可在之后的处理过程中， 能在足够的机械强度下从分割带上卸下该晶圆；步骤d2:将预制装置之间分离开，并从晶圆外围上分离预制装置，同时 将单独的预制装置和晶圆外围粘结到分割带上；步骤d3:采用足够的机械强度，从分割带上拾取并收集单独的预制装置。9、 如权利要求8所述的一种形成极薄装置芯片的方法，其特征在于，所述的把晶圆背侧临时粘结到分割带上的步骤，进一步包括步骤dll:采用一个尺寸比晶圆大的单侧带，作为分割带，采用一个分割 框架来支撑分割带；步骤dl2:使用一个背衬金属板，该背衬金属板的尺寸和外形与减薄的晶 圆的中央区域的尺寸和外形充分匹配；步骤dl3:使用面对晶圆背侧的分割带上的粘合层，将切割带夹在晶圆和背衬金属板的中间，借助背衬金属板，下压，将分割带和晶圆背侧紧密粘结，粘结分割带的外围到分割框架上；步骤dl4:移除背衬金属板。10、 如权利要求9所述的一种形成极薄装置芯片的方法，其特征在于，所述的将预制装置之间分离开，并从晶圆外围上分离预制装置的步骤，进一步包括步骤(121:由于仅减薄中央区域所导致的晶圆背侧的分段形貌，采用一个 台阶外形体以匹配和支持晶圆背侧的形貌，防止后续操作中的破损；步骤d22:将分割带的外侧边缘固定在分割框架上，采用机械分割，从晶圆上分离出预制装置，分割深度略大于晶圆中央区域的厚度。11、 如权利要求10所述的一种形成极薄装置芯片的方法，其特征在于，所 述的采用台阶外形体的步骤，进一步包括在台阶外形体的顶表面上采用一组真空端口，以加强其对晶圆的控制力。12、 如权利要求8所述的一种形成极薄装置芯片的方法，其特征在于，所述 的把晶圆背侧临时粘结到分割带上的步骤，进一步包...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯涛，弗兰克斯·赫尔伯特，孙明，何约瑟，
申请(专利权)人：万国半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：BM